Обладнання і технологія вібраційного формування

Імпульсне формування порошкових матеріалів можливе за двома варіантами. Згідно з першим варіантом порошок ущільнюється за рахунок прикладання до нього багаторазових імпульсів тиску відносно невеликої амплітуди. Згідно з другим варіанту пресування відбувається за рахунок прикладення одного або декількох імпульсів тиску великої амплітуди. У першому випадку процес називають вібраційним формуванням, а в другому – імпульсним формуванням (пресуванням).

Вібраційне формування здійснюють на вібропресах. Типова схема вібропреса подана на рисунку 149. Вібропрес складається з корпуса 17, напрямних 6, траверс 5 і 7, з яких траверса 5 є нерухомою, а траверса 7 з'єднана з пневмоциліндром (не показаний) і встановлена з можливістю переміщення по напрямних 6, електрогідравлічного вібратора (складається з робочого циліндра 9, поршня 3, жорстко з'єднаного зі столом 8, зворотних пружин 10, які з'єднують стіл 8 з корпусом 17, і пульсатора, що складається із керуючого золотника 16 зі штоками 2 і 15, пружини 13 й електромагніту, що являє собою обмотку 12 й осердя 14). Шток 15 жорстко зв'язаний із осердям 14 електромагніту, а шток 2 електрично з'єднаний з обмоткою 12. Вібропрес пов'язаний з джерелом рідини високого тиску (не показане) з допомогою магістралі 1 і оснащений прес-формою 4, встановленою на столі 8.

Рисунок 149 – Схема вібраційного преса з одним силовим циліндром

Електрична схема вібропреса включає обмежувальні кінцеві вимикачі В1 і В2. потенціометри R1 і R2. а також датчик тиску з поршнем 11.

Вібропрес працює таким чином. Рідина високого тиску поступає по магістралі 1 в порожнину пульсатора. На обмотку 12 подається постійна напруга і осердя втягується всередину обмотки, стискає пружину 13 та переміщує золотник 16. Завдяки цьому рідина високого тиску поступає в порожнину робочого циліндра 9. Кінцевий вимикач В1 розмикається, і живлення обмотки 12 припиняється. Пружина 13 повертає золотник у вихідне положення. При цьому знову замикається кінцевіш вимикач В1. і цикл повторюється. Вимикач В2 слугує для забезпечення роботи пульсатора в заданому інтервалі тиску.

При подачі високого тиску в циліндр 9. поршень і стіл 8 переміщуються до верху на величину амплітуди вібрації і стискають пружину 10. При скиданні тиску стіл з прес-формою і поршень під дією пружини повертаються у вихідне положення. Вібраційний вплив на прес-форму, а також тиск, який передається на порошок від привантажуючого пристрою, сприяють ущільненню порошку та формуванню виробу.

Для отримання вібраційним формуванням великогабаритних виробів складної форми використовують преси, які передають формі вібрацію у двох площинах. Вони забезпечені гідроприводом з більш широким діапазоном регулювання параметрів вібрації (рис. 150).

Рисунок 150 – Схема вібропреса з двома силовими циліндрами і гидроприводом з широким діапазоном регулювання тиску

Прес складається з корпуса 12, напрямних 8, нерухомої траверси 7 з пристроєм 6 для створення навантаження. У корпусі вібропреса розміщені силові гідроциліндри 2 і 5 вертикального і горизонтального приводу платформи 10, напрямні 4 і 11 у формі ластівчиного хвоста та поворотні пружини 3.

Гідромеханічний керуючий механізм преса являє собою гідромотор, що складається зі статора 16 з жорстко закріпленим золотником 1, який керує роботою горизонтального гідроциліндра, і золотником 13, закріпленим на статорі з можливістю кутового переміщення в площині, перпендикулярній до вісі ротора 17, і керуючим роботою вертикального гідроциліндра. В пазах ротора запресовані ролики 15. Магістраль високого тиску 14 з'єднує порожнини керуючого механізму із силовими гідроциліндрами. На платформі вібропреса жорстко закріплена прес-форма 9 з порошковим матеріалом.

Вібропрес працює таким чином. Рідина високого тиску по магістралі 14 надходить у порожнини керуючих золотників. Ротор 17, що обертається, надає зворотно-поступального руху керуючим золотникам 1 і 13. Керуючий золотник, наприклад 13, під дією ротора 17 з'єднує порожнину робочого циліндра 5 то з магістраллю високого тиску 14, то зі зливом. При подачі високого тиску в робочий циліндр 5 горизонтального приводу платформи його поршень, жорстко поєднана з ним напрямна 11, платформа 10, встановлена на ній форма 9 з порошковим матеріалом переміщуються вправо на величину амплітуди вібрації, стискаючи зворотні пружини 3. При з'єднанні керуючим золотником 1 порожнини робочого циліндра 5 зі зливом платформа з формою 9 і порошковим матеріалом під дією зворотних пружин 3 переміщається по горизонтальній напрямній 11 у вихідну позицію, в якій перебуває до подачі наступного імпульсу тиску. Потім цикл повторюється.

Аналогічно працює циліндр 2 вертикального переміщення, який керується золотником 13. Час впливу імпульсу регулюють у межах 1/5-1/100 періоду коливань зміною числа роликів 15 у роторі 17 і їх формою.

Регулювання вертикальних і горизонтальних коливань по фазі проводять поворотом золотника 13 у площині, перпендикулярній до вісі обертання ротора 17.

Технічні характеристики пресів моделей ЮПМ для вібраційного формування порошків наведені в таблиці 44.

Таблиця 44 – Характеристики установок для вібраційного формування

Розширення технологічних можливостей вібропресів можна досягти за рахунок застосування гідроприводау, що дає змогу пресу працювати як у режимі вібрацій, так і в режимі одиничних потужних ударів – у режимі молота.

На рисунку 151 зображена схема вібропреса-молота. Робоча рідина (оліфа для гідравлічних систем пресів) з бака 1 направляється насосом 3 у гідроакумулятор 21 і в клапан-пульсатор 18. Залежно від настройки клапана-пульсатора 18 робочого плунжера нижньому приводу 17 надають або малоамплітудні майже синусоїдальні імпульси тиску за рахунок періодичного спрацьовування акумулятора, або потужні імпульси за рахунок нагнітання робочої рідини безпосередньо від насоса в порожнину під плунжером 17.

Рисунок 151 – Принципова гідро-кінематична схема віб- ропреса-молота ІВІІС -20

У першому випадку ущільнення матеріалу відбувається в основному за рахунок взаємного переміщення частинок. У другому випадку під дією імпульсу тиску рухаються вгору стіл 15 з установленою на ньому прес-формою 14 і рухома траверса 13 з розміщеними на ній змінними інерційними масами, при цьому пружини 16 стискаються. Коли тиск у системі перевищіть тиск настроювання клапана-пульсатора, останній спрацьовує, з'єднує систему зі зливом, рух рухомих частин преса вгору припиняється. Стіл 15 із закріпленою на ньому прес-формою під дією пружин повертається у вихідне положення з прискоренням, яке значно перевищує прискорення зворотного руху траверси 13 з інерційною масою. У крайньому нижньому положенні в момент зіткнення стола зі станиною відбувається струшування формованої маси і її ущільнення за рахунок взаємного переміщення частинок. Рухома траверса зі змінною інерційної масою, повернення якої у вихідне положення відбувається із запізненням відносно стола, здійснює молотковий вплив на пуансон прес-форми, що призводить до руйнування частинок ущільнюваного матеріалу і до додаткового ущільнення порошкової маси, що ущільнюється.

Характеристики деяких вібромолотів наведені в таблиці 45.

Таблиця 45 – Технічні характеристики вібропресів-молотів

Основною сферою використання вібраційних пресів є формування виробів із порошків не пластичних матеріалів (карбідів, боридів, нітридів, силіцидів, оксидної кераміки, деяких інтерметалевих сполук та інших).