Спосіб виготовлення безпористих деталей шляхом гарячого газостатичного пресування

Реферат: Спосіб виготовлення безпористих деталей шляхом гарячого газостатичного пресування включає нагрівання попередньо підготовленої і зваженої маси порошкового матеріалу в деформованій тонкостінній термопластичній оболонці та всебічно стискування в замкнутому об'ємі газостату газом, що попередньо стиснений компресором високого тиску, до стану суцільного конгломерату, який має форму готової деталі чи напівфабрикату. Після витримують протягом технологічно обґрунтованого часу. Попереднє стискування газу до високого тиску здійснюють шляхом його переведення в газогідрати при контакті з водою в замкнутому об'ємі, при температурі, не вищій рівноважної температури гідратоутворення, відповідної тиску газу. Накопичення, підігрівання та плавлення газогідратів здійснюють з виділенням газу високого тиску та води в цьому ж замкнутому об'ємі при температурі плавлення, вище рівноважної температури гідратоутворення при високому тиску. Отриманий газ осушують та подають в газостат, а після закінчення процесу пресування більшу частину газу повертають для повторного утворення газогідратів UA 105728 U (54) СПОСІБ ВИГОТОВЛЕННЯ БЕЗПОРИСТИХ ДЕТАЛЕЙ ШЛЯХОМ ГАРЯЧОГО ГАЗОСТАТИЧНОГО ПРЕСУВАННЯ UA 105728 U UA 105728 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі машинобудування, а саме до виготовлення виробів методами порошкової технології. Одним із основних технологічних процесів виробництва безпористих деталей є гаряче газостатичне пресування (Hot Isostatic Pressing), яке здійснюється в деформованих тонкостінних термопластичних оболонках при одночасній дії високого тиску, який створюється газом, і високої температури [1]. Найближчим аналогом є спосіб виготовлення деталей - гаряче газостатичне пресування (ГГП), згідно якому попередньо підготовлену масу порошкового матеріалу нагрівають в деформованій тонкостінній термопластичній оболонці та всебічно стискують газом, що попередньо стиснений компресором високого тиску в замкнутому об'ємі газостату до стану суцільного конгломерату, і після витримки протягом технологічно обґрунтованого часу частину газу повертають в балони, залишки газу випускають із робочої камери, робочу камеру відкривають, виймають оболонку та вилучають з неї готову деталь чи напівфабрикат [1]. Недоліками найближчого аналогу є те, що: 1) як правило газ для ГГП використовується дорогий інертний газ, який повинен мати високу -6 чистоту (вміст домішок приблизно 10 %) та велику стисливість; 2) високі капітальні та експлуатаційні витрати, обумовлені необхідністю використовувати складне компресорне обладнання для попереднього стискування газу до високого тиску. Разом з тим відомо безкомпресорне стискування газу шляхом застосування газогідратної технології [2, 3]. Таке стискування газу до високого тиску здійснюється шляхом переведення газу низького тиску в газогідрати при контакті з водою в замкнутому об'ємі при певній температурі, підігріванням та плавленням газогідратів з виділенням газу високого тиску та води в тому ж замкнутому об'ємі при температурі плавлення, вищій, ніж при якій вони утворювались. [2, 3]. Задача корисної моделі усунення вказаних вище недоліків. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб виготовлення безпористих деталей шляхом гарячого газостатичного пресування включає нагрівання попередньо підготовленої і зваженої маси порошкового матеріалу в деформованій тонкостінній термопластичній оболонці та всебічно стискування в замкнутому об'ємі газостату газом, що попередньо стиснений компресором високого тиску, до стану суцільного конгломерату, який має форму готової деталі чи напівфабрикату, і після цього витримують протягом технологічно обґрунтованого часу, згідно з корисною моделлю, попереднє стискування газу до високого тиску здійснювати шляхом його переведення в газогідрати при контакті з водою в замкнутому об'ємі при температурі, не вищій рівноважної температури гідратоутворення, відповідної тиску газу, накопичувати, підігрівати та плавити газогідрати в цьому ж об'ємі з виділенням газу високого тиску та води при температурі плавлення, вище рівноважної температури гідратоутворення при цьому тиску, наступним осушенням перед подачею в газостат та поверненням більшої частини газу (біля 95 % від об'єму газу, використаного на утворення гідратів) після закінчення процесу пресування для повторного утворення газогідратів. При виготовленні безпористих деталей гарячим газостатичним пресуванням з безкомпресорним стискуванням газу шляхом йогопереведення через газогідратний стан необхідною умовою є здатність газу утворювати газогідрати. Утворювати газогідрати при певних термодинамічних умовах здатні не тільки інертні гази, а і переважна більшість газів, які мають поширене практичне застосування в різних технологіях і тому відносно дешеві, наприклад, вуглекислий газ (двооксид вуглецю СО2) [2]. Пропонований спосіб виготовлення безпористих деталей шляхом гарячого газостатичного пресування здійснюють наступним чином (див. креслення): попередньо підготовлену і зважену масу порошкового матеріалу розміщують в деформованій тонкостінній термопластичній оболонці, яку укупорюють в газостаті. Приводять в контакт газ, наприклад, двооксид вуглецю, і 3 3 воду (у співвідношенні - на 1 м Н2О: 176,1 м СО2) при p=24 МПа та Т = 275 281 К і утворюють газогідрати з відводом теплоти гідратоутворення Q. На кресленні зображено І процеси утворення, накопичення і плавлення газових гідратів, які протікають в одному пристрої. Утворені газові гідрати накопичують до наперед визначеної кількості в замкненому об'ємі, після чого проводять їх підігрів та плавлення в цьому об'ємі при Т = 323…363 K з вивільненням води та газоподібного двооксиду вуглецю при підвищенні його тиску до робочого: 40  80 МПа. Утворений газоподібний СО2 фільтрують і осушують, а потім направляють на здійснення ГГП до газостату. В процесі нагрівання СО2 в газостаті до температури 1473-1673 К його тиск підвищується до  420 МПа і проводиться процес газостатичного стискування оболонки протягом технологічно обґрунтованого часу. Після завершення газостатичного пресування знижують тиск у газостаті шляхом направлення більшої частини СО 2 (біля 95 % від об'єму газу, 1 UA 105728 U 5 10 15 використаного на утворення гідратів) на повторне утворювання гідратів. Залишки газу видаляють з газостату в окремий резервуар (або в атмосферу), після чого виймають оболонку та вилучають з неї готову деталь чи напівфабрикат. Перед проведенням нового циклу виготовлення безпористих деталей втрати газу та води компенсують із зовнішніх джерел. Таким чином, при здійсненні запропонованого способу значно зменшується собівартість готової деталі чи напівфабрикату, так як відпадає необхідність у використанні дорогих інертних газів з високою чистотою, зменшуються капітальні витрати на установку для здійснення способу внаслідок використання більш простого технологічного обладнання в порівнянні з компресорним. Джерела інформації: [1] Функциональные порошковые материалы: учебно методический комплекс в 4 т.: Т 2 / В.К. Нарва, В.С. Панов - М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2010. - 148 с. [2] Макогон Ю.Ф. Гидраты природных газов / Ю.Ф. Макогон - М.: Недра, 1974. - 310 с. [3] Макогон Ю. Ф. Способ подъема давления природного газа. Авторское свидетельство СССР № 237770 МПК F21F, опубликовано в Бюл. № 9-20.11.1969. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 Спосіб виготовлення безпористих деталей шляхом гарячого газостатичного пресування, що включає нагрівання попередньо підготовленої і зваженої маси порошкового матеріалу в деформованій тонкостінній термопластичній оболонці та всебічне стискування в замкнутому об'ємі газостату газом, що попередньо стиснений компресором високого тиску, до стану суцільного конгломерату, який має форму готової деталі чи напівфабрикату, і після цього витримують протягом технологічно обґрунтованого часу, який відрізняється тим, що попереднє стискування газу до високого тиску здійснюють шляхом його переведення в газогідрати при контакті з водою в замкнутому об'ємі, при температурі, не вищій рівноважної температури гідратоутворення, відповідної тиску газу, накопичення, підігрівання та плавлення газогідратів здійснюють з виділенням газу високого тиску та води в цьому ж замкнутому об'ємі при температурі плавлення, вище рівноважної температури гідратоутворення при високому тиску, отриманий газ осушують та подають в газостат, а після закінчення процесу пресування більшу частину газу повертають для повторного утворення газогідратів. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2