Пресс-форма при получении цилиндрических высокоплотных изделий с реализацией условий бокового выдавливания Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 621.771

ПРЕСС-ФОРМА ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ВЫСОКОПЛОТНЫХ ИЗДЕЛИЙ С РЕАЛИЗАЦИЕЙ УСЛОВИЙ БОКОВОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ

В.Н. Кокорин, А.В. Кокорин, Ю.А. Титов, М.А. Храмов

Представлены материалы, отражающие технологию интенсивного уплотнения гидрофазных механических смесей на основе железа при получении высокоплотных изделий с остаточной пористостью 1...3 %. Разработана конструкция пресс-форм, реализующая наличие интенсивных сдвиговых деформаций.

Ключевые слова: пресс-форма, высокоплотные изделия, сдвиг, деформация, плотность, порошок.

Современная тенденция развития процессов обработки давлением при получении изделий, приближающихся по уровню физико-механических свойств к компактным деталям из литья и проката, - снижение остаточной пористости до уровня <1 % и образование благоприятной регламентированной структуры металла - является важной научно-технической проблемой в связи с традиционно высокой потребностью промышленности в деталях конструкционного назначения. Наибольшими преимуществами обладает схема нагружения, реализующая комплексное всестороннее сжатие и сдвиговые деформации, при которых можно ожидать как снижение величины деформирующих сил, так и повышение плотности деталей и заготовок.

Перспективным представляется использовать разработанную пресс-форму [1], конструкция которой позволяет реализовать как осевую, так и тангенциальную составляющую перемещения уплотняемого увлажненного порошка с элементами бокового выдавливания.

Пресс-форма содержит матрицу и пуансон и позволяет получать строго цилиндрическую форму боковой поверхности детали при обеспечении высокой размерной точности.

Особенностью данной пресс-формы является то, что матрица имеет ступенчатую форму, при этом диаметр заходной части соответствует d = Бд - 2h ■ tga = Бд - 2Dd, где h - высота детали; Бд - габаритный размер цилиндрической части детали; а - угол, находящийся в диапазоне 10...30е, т.е. угол естественного скоса.

На рис. 1 представлена конструкция ступенчатой цилиндрической пресс-формы.

Рис. 1. Пресс-форма цилиндрическая ступенчатая для прессования порошковых увлажненных смесей при изготовлении высокоплотных цилиндрических деталей высокой размерной точности: 1 - матрица; 2 - пуансон

Увлажненный порошок подается в матрицу 1. Прессование осуществляется пуансоном 2 по схеме одностороннего осевого нагружения. При этом под действием давления д гетерофазная механическая смесь подвергается уплотнению при реализации тангенциального перемещения материала. Создаются условия, позволяющие инициировать и реализовывать механическую схему нагружения, соответствующую боковому выдавливанию.

На рис.2 представлено фото пресс-формы.

Рис. 2. Пресс-форма ступенчатая цилиндрическая

111

На рис. 3 представлена схема поэтапной динамики прессования ге-терофазной механической смеси на характерных стадиях уплотнения и формообразования.

Рис. 3. Характерные этапы формообразования: 1 - первая стадия уплотнения; 2 - вторая стадия уплотнения; 3 - третья стадия уплотнения; 4 - четвертая стадия уплотнения

Образцы на четвертой стадии уплотнения имеют строго цилиндрическую поверхность, при этом плотность приближается к плотности теоретического уровня %).

При анализе регламента уплотнения были учтены результаты совместных опытно-промышленных испытаний механических свойств, проведенных в лаборатории порошковой металлургии ООО «ДЗПМ». Испытания образцов проводились при использовании трёх технологических схем: 1 - одностороннее прессование сухих порошков; 2 - одностороннее прессование увлажненных гетерофазных механических смесей в гладкой матрице (йп =Б-27); 3 - одностороннее прессование увлажненных гетеро-фазных механических смесей при реализации условий, реализующих возникновение локализованных сдвиговых деформаций с использованием механической схемы нагружения, моделирующей боковое выдавливание (йп = Вд - 2Н ■ tga = Эд - 2ЬЛ).

Использован следующий состав: смесь №10 (С=0,40 %, Си - 2.5 %, Бе - остальное). Образцы №1 были изготовлены из сухой механической смеси с добавлением 1 % масс. доли стеарата цинка; образцы №2 и №3 были отпрессованы из увлажненной механической смеси с добавлением 15 % масс. доли Н2О. Образцы №1, 2, 3 спекались в печи конвейерной, продолжительность спекания - 1.5 часа, температура рабочей зоны 1100 °С. Состав атмосферы печи спекания - эндогаз.

Данные по испытаниям уровня технологических и механических свойств представленных образцов приведены на рис. 4 - 6.

112

Плотность образцов

я к

а

-с

ч

о Н

н

и О

я -

о

1

№ 0,8 0,75

0,99

Ц7/

0,85

1 2 3

Технология

Рис. 4. Соотносительный анализ плотностей

Технология

Рис. 5. Соотносительный анализ твердости

1 2 Технология

Рис. 6. Соотносительный анализ разрушающей нагрузки

Анализ результатов опытно-промышленных испытаний, проведенных в условиях действующего производства ООО «Димитровградский завод порошковой металлургии» позволяет сделать вывод, что применение

113

нового способа интенсивного прессования увлажненных порошков с реализацией условий нагружения, инициирующих локализованный сдвиг, существенно увеличивает механические эксплуатационные свойства деталей конструкционного назначения и рекомендуется к использованию в действующем производстве.

Список литературы

1. Устройство для прессования гетерофазных порошковых смесей: Пат. №169361 РФ.

Кокорин Валерий Николаевич, д-р техн. наук, зав. кафедрой, vnkokorin@,mail. ru, Россия, Ульяновск, Ульяновский государственный технический университет,

Кокорин Алексей Валерьевич, канд. техн. наук, инженер-технолог, [email protected], Россия, Ульяновск, АО «УКБП»,

Титов Юрий Алексеевич, канд. техн. наук, доц., [email protected], Россия, Ульяновск, Ульяновский государственный технический университет,

Храмов Максим Анатольевич, студент, [email protected], Россия, Ульяновск, Ульяновский государственный технический университет

PRESSFORMFOR RECEIVING CYLINDRICAL HIGH-FIBER PRODUCTS WITH IMPLEMENTA TION OF SIDE EMISSION CONDITIONS

V.N. Kokorin, A. V. Kokorin, Yu.A. Titov, M.A. Khramov

Materials reflecting the technology of intensive compaction of hydrophase mechanical mixtures based on iron are presented in the preparation of high-spin products with a residual porosity of 1... 3 %. A design of molds has been developed that implements the presence of intensive shear deformations.

Key words: pressoform, high-density products, shear, deformation, density,

powder.

Kokorin Valeriy Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, vnkokorin@,mail. ru, Russia, Ulyanovsk, Ulyanovsk State Technical University,

Kokorin Alexey Valerievich, candidate of technical sciences, engineer-technologist, vnkokorin@,mail. ru, Russia, Ulyanovsk, UKBP,

Titov Yuri Alekseevich, candidate of technical sciences, docent, vnkokorin@,mail. ru, Russia, Ulyanovsk, Ulyanovsk State Technical University,

Hramov Maxim Anatolyevich, student, hramowmaksm@yandex. ru, Russia, Ulyanovsk, Ulyanovsk State Technical University