< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Обладнання і технологія високошвидкісного пресування

Як зазначалося вище, в порошковій металургії застосовуються порохові копри, установки для гідродинамічного пресування, пристрої, в яких відбувається пряма дія вибухової хвилі на ущільнюваний матеріал, пристрої для магнітноімпульсного пресування та інші. Принцип дії та будова деяких з них нами були розглянуті вище (рис. 96-102).

Загалом обладнання, яке використовують для імпульсного пресування, за принципом дії та видом енергоносія класифікували згідно зі схемою, наведеною на рисунку 104.

Класифікація імпульсних машин

Рисунок 104 – Класифікація імпульсних машин

З розглянутих вище установок найбільш простими для високошвидкісного (імпульсного) пресування порошкових матеріалів є установки типу "Копер" (див. рис. 96). До установок такого типу можна віднести і високошвидкісні преси та молоти. На рис}нку 105 показана установка для високошвидкісного деформування порошкових спечених матеріалів. Вона складається з порохового копра вертикального типу, що включає основу і верхню плиту 2. стягнуті колонами 3. Висота колон забезпечує необхідну закриту висоту копра. У верхню плиту вмонтоване дуло 4 з гніздом під гільзу 5. в яку вставляється патрон із порохом. На дуло зовні навертається патрон 6 і укручується ударник пружинної дії 7. У стовбурі рухається шток 10. до якого гвинтом 8 прикріплена мідна шайба 9. яка зрізається. Ця шайба на початку процесу забезпечує підпір продуктів згоряння пороху, а потім слугує ущільненням, що перешкоджає попаданню газів у робочу зону. Цю ж роль виконує наявний у дулі отвір 11. До штоку кріплять робочий пуансон 12. який переміщається по напрямній 13. Заготівку 14. що підлягає деформації, поміщають у матрицю 15 і затискають між плитами 16 з допомогою скоби 17. що складається з двох половинок. стягнутих болтами 18. Після пресування пресовка виштовхується з матриці за допомогою штока 19 виштовхувана 20.

Установка високо швидкісного деформування з пороховим копром вертикального типу

Рисунок 105 – Установка високо швидкісного деформування з пороховим копром вертикального типу

Для двостороннього ударного пресування можна використовувати установку, схему якої показано на рисунку 106. До установки входять два енергетичні пристрої 5 і 9, що складаються зі спарених гідравлічного 4 і пневматичного 2 циліндрів, які поділяються кришкою 3. Ці ланки укріплені вертикально і одновісно на верхній і нижній плитах, а між ними на середній плиті встановлена прес-форма / для двостороннього пресування. Гідравлічний циліндр у цій системі є допоміжним і відновлює енергію стисненого газу, використаного при ударі. Всі пристрої та механізми змонтовані на станині каркасного типу, верхня, нижня і середня плити якої сполучені вертикальними циліндричними колонами.

Працює установка таким чином. Шток 6 гідроциліндра тягне поршень 7 вгору, і в робочій порожнині пневмоциліндра відбувається стиснення газу. Потім реверсується рух гідроциліндра. і його шток, опускаючись вниз наприкінці руху, діє на пробку 8 поршня пневмоциліндра. виводячи його зі стану рівноваги. Після відриву поршня від опорної поверхні змінюється співвідношення робочих площ поршня, і він переходить в режим розгону. Характеристики такої установки наведені в таблиці 34.

Установка для двостороннього ударного пресування

Рисунок 106 – Установка для двостороннього ударного пресування

Таблиця 34 – Характеристики установки для двостороннього імпульсного (ударного) пресування

Характеристика

Значення

НІомінальний тиск газу в пневмоциліндрі, МПа

12

Номінальне зусилля гідроциліндра, кН

30

Сумарна енергія ударників, Дж

1000

Максимальний сумарний хід ударників, мм

180x2

Максимальна швидкість ударників, м/с

зо

Для високошвидкісного формування порошкових матеріалів. а також високошвидкісного деформування спечених заготівок можна використовувати машини типу "Petro-Forgc". розроблені в Бірмінгемському університеті (Англія), які є поєднанням високошвидкісного преса і двигуна внутрішнього згоряння. Перевагами машин є їх висока енергоємність за низької металоємності. висока продуктивність, збільшений строк служби прес-форм завдяки короткому циклу роботи. Принципова схема таких машини показана на рисунку 107.

Високо- швидкісні машини типу

Рисунок 107 – Високо- швидкісні машини типу "Petro-Forge"

У цій машині поршень 4 (І) за допомогою штока 2 з'єднаний з робочим інструментом 1 і перебуває у верхньому положенні завдяки протидії тиску повітря (135-340 кПа) в камері зворотного тиску 3. У цьому положенні поршень 4 закриває отвір 9 у

камері згорання 6. Через клапан 8 у камеру згорання подається повітря під тиском 135-800 кПа. При цьому клапан 5 закритий. Відношення площі поршня в камері зворотного тиску до площі в камері згорання при верхньому положенні поршня дорівнює 6- 10, тому, незважаючи на більш високий тиск повітря в камері згорання порівняно з камерою зворотного тиску, поршень перебуває у верхньому положенні. В камеру згорання через форсунку 10 подається паливо, яке запалюється за допомогою свічки 7 (рис. 107, II). Тиск у камері згорання збільшується в 5-7 разів і стає більшим, ніж у камері зворотного тиску. При невеликому переміщенні поршня відкривається отвір 9, і порушується герметичність камери. Продукти високого тиску в камері згорання, діючи на всю площу поршня, надають йому великого прискорення і кінетичної енергії, яка і використовується в процесі пресування або обробки заготівок тиском (рис. 107, III). Наприкінці робочого циклу вихідний клапан 5 відкривається, і поршень повертається у вихідне положення під тиском повітря в камері зворотного тиску (рис. 107, IV).

Характеристики деяких установок для імпульсного (ударного) пресування типу наведені в таблиці 35.

Таблиця 35 – Характеристики установок типу "Petro- Forge" для імпульсного (ударного) пресування

Характеристика

Марка машини

МК-1

МК-2

Максимальна енергія, Дж

7000

14000

Максимальна швидкість робочого пуансона, м/с

16

16

Хід робочого пуансона, мм

180

130

Об'єм камери згорання, см3

295

410

Діаметр поршня, мм

140

203

Тиск у камері згорання, кПа

650

820

Тривалість одного циклу, с

1

1

Дія високошвидкісного пресування можна застосовувати пневматичні преси імпульсної дії. розроблені в Росії (НДІПТмашем) для гарячої штамповки порошкових матеріалів (рис. 108).

Прес для гарячої штамповки (імпульсного пресування) порошкових заготівок

Рисунок 108 – Прес для гарячої штамповки (імпульсного пресування) порошкових заготівок

Прес являє собою чотириколонний агрегат, утворений верхньою і нижньою 2 траверсами, сполученими колонами 3. У верхній траверсі жорстко змонтована головна частина преса, що складається з ресивера 8 і робочого циліндра 6. У верхній частині ресивера встановлений клапан 10, який притискується у вихідному положенні до сідла 9 пружиною 12. У клапані 10 змонтований зворотний клапан 14. У порожнині робочого циліндра встановлений плунжер 17, на якому змонтовані деталі 21 верхньої частини прес-форми. Нижня частина циліндра закривається стаканом 18 зі вставленою у нього втулкою 5. Змонтовані в стакані 19 фіксатори 4 утримують плунжер у крайньому верхньому положенні. Регульований дросель 19 слугує для видалення витоків повітря і попередження самовільного переміщення плунжера. На нижній траверсі преса встановлені нерухомі деталі 21 прес-форми і пневмоциліндр 23, призначений для вилучення центрального стрижня при виготовленні деталей з отвором. Для автоматичного вилучення осердя відпрацьованим повітрям штокова порожнина циліндра 18 з'єднана з поршневою порожниною робочого циліндра трубопроводом.

Працює прес таким чином. Стиснене повітря з магістралі через отвір у кришці 11 надходить у порожнину 13, притискаючи клапан 10 до сідла 7, а потім через канал і зворотний клапан 14 надходить у ресивер 8, заповнюючи порожнину 15. Коли повітря випускається з порожнини 13, клапан 10 під дією повітря, що міститься в ресивері, різко піднімається, відкриваючи доступ повітря до поршня плунжера. Оскільки діаметр вихідного отвору сідла клапана дорівнює діаметру робочого циліндра, то повітря з мінімальними втратами з високою швидкістю спрямовується до поршня плунжера і, надаючи йому ударної дії, розганяє плунжер з укріпленим на ньому прес-інструментом. Після того як поршень бойка зайняв нижнє положення, відкривається вхід у трубопровід, по якому відпрацьоване повітря надходить у циліндр 23, переміщаючи поршень 1 разом із укріпленим на ньому осердям З вниз, а потім через отвір викидається в атмосферу. Прес керується за допомогою стисненого повітря низького тиску. Регулювання швидкості переміщення плунжера і проведеної роботи легко забезпечується зміною тиску в ресивері в межах від 1000 до 12000 кПа.

Характеристики розглянутого преса наведені в таблиці 36.

Пресування із застосуванням як енергоносія бризантних вибухових речовин практично не вимагає ніякого устаткування.

Вибухова речовина в цьому випадку безпосередньо контактує з ущільнюваним порошком і при вибуху ущільнює його (рис. 98). У цьому випадку імпульс тиску продуктів вибуху замінює силову частину устаткування і діє на необмежену площу заготівки. Змінюючи геометрію заряду, його відстань до заготівки і властивості проміжного середовища, можна досягти оптимального розподілу тиску й отримати задані властивості виробів.

Таблиця 36 – Характеристики високо швидкісного пневматичного преса імпульсної дії

Характеристика

Значення

Маса падаючих частин, кг 50

50

Максимальний тиск повітря, кПа

7500

Швидкість поршня, м/с

16,9

Корисна робота, Дж

71500

Відношення енергії удару до маси преса

7,7

Магнітно-імпульсне формування вирізняється високими тиском і швидкістю пресування, а також можливістю радіального прикладання навантаження. Тиск за допомогою електричного струму імпульсу можна отримувати або високовольтним електричним розрядом у рідини, або наведенням магнітного поля великої щільності.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >