Спосіб отримання кульок з тугоплавких металів

Реферат: UA 90528 U UA 90528 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до металургії, а саме до техніки і технології виробництва металевих кульок. Розвиток такого виробництва актуальний внаслідок використовування різноманітних кульок (по розмірам, матеріалу, фізико-хімічному стану) у широкому спектрі пристроїв (від автомобілів до кулькових ручок). Розвиток технологій виробництва різноманітних пристроїв потребує і розвитку більш технологічних способів отримання кульок. Досягнутий рівень техніки в галузі, що розглядається, характеризується наступними прикладами. Відомий спосіб виготовлення гранул при застосуванні вимушеного капілярного розпаду струменя [Монодиспергирование веществ: принципы и применения / Е.В. Аметистов, В.В. Блаженков, А.К. Городов и др.; Под ред. В.А. Григорьева. - М.: Энергоатом издат, 1991. - 336 с.]. Спосіб полягає в тому, що на поверхні струменя збуджують капілярні коливання. Капілярна нестійкість призводить до розпаду струменя на краплі. Недоліком способу є те, що капілярній розпад тугоплавких металів повинен відбуватися при дуже високих температурах, що вкрай ускладнює його технічне здійснення. Відомий спосіб виготовлення кульок [Буркин С.П., Логинов Ю.Н. Способ производства шаров Патент RU 2167020 від 2001.05.20], що включає різання круглої пруткової довгомірної заготовки на мірні довжини, передачу розрізаних заготовок в штампувальний блок і штампування куль, перед різкою круглу пруткову довгомірну заготовку обтискують в напрямку, перпендикулярному поздовжній осі, розрізають отриману смугу на заготовки по поверхнях в місцях перетискань і подальшим штампуванням зменшують розмір заготовки. Недоліками є те, що частини прутка необхідно неодноразово штампувати в різноманітних площинах, що ускладнює процес отримання кульок, особливо з тугоплавких металів, які мають високу твердість і, деякі, крихкість, і призводить до появи особливостей у об'ємі та на поверхні кульок (наклеп тощо). Відомий спосіб виготовлення кульок за допомогою гвинтової прокатки куль з круглих прутків [ав. св. СССР № 1794566 від 15.02.93. Способ изготовления шариков поперечно-винтовой прокаткой.], який передбачає обертання заготовки навколо її осі і її прокату в гвинтовому калібрі. Недоліками є те, що спосіб занадто важко здійснити для тугоплавких металів, оскільки вони мають високу твердість і крихкість. Як найближчий аналог (прототип) вибраний "Спосіб виготовлення гранул з прутка металу або сплаву" [Патент України № 51576 від 26.07.2010]. Спосіб полягає в тому, що на пруток металу діють електричною дугою таким чином, що вона оплавлює кінець прутка, і створювані електромагнітні сили діють на краплю розплавленого металу так, що вона відділяється від прутка, приймає сферичну форму під дією поверхневих сил і після остигання створює сферичну гранулу. Недоліками способу є, по-перше, те, що енергія дуги частково йде на нагрів прутка через механізм теплопровідності, а, по-друге, в тому, що складні умови теплообміну та фізики відділення краплі розплаву від прутка (розриву перешийка, який виникає між краплею та прутком перед їх відділенням) призводять до певної різниці в розмірах отриманих кульок. В основу корисної моделі поставлена задача отримання кульок з тугоплавких металів з меншими витратами енергії і підвищеною точністю розміру кульок. Поставлена задача вирішується способом отримання кульок з тугоплавких металів дією електричної дуги, який відрізняється тим, що відокремлені від прутка мірні частини розташовуються на струмопровідній поверхні і за допомогою оплавлення частки електричною дугою отримують розплав металу, який скочується з поверхні і утворює кульку. Корисна модель ілюструється кресленням, на якому зображена схема здійснення способу. Від прутка 1 відділяють мірну частину 2, поміщають на провідну поверхню (жолоб) 3, яка має невеликий нахил, такий, що частина 2 утримується на ньому за рахунок сил тертя. За допомогою неплавкого електроду 4, джерела струму 5, вимикача 6 отримують дугу між частиною прутка 2 і електродом 4. Після плавлення частини 2 переривають струм вимикачем 6, частина 2 під дією сил поверхневого натягу утворює кульку 7, яка під дією сили тяжіння скочується з жолобу. Корисна модель дозволяє отримувати кульки з прутка металу з високим коефіцієнтом корисної дії з заданим розміром отримуваних кульок, незалежно від процесів, які пов'язані з в'язкістю та поверхневим натягненням, а також точністю підтримання величини струму і тривалості горіння дуги. Можливість здійснення способу, що заявляється, показано наступним прикладом. Як пруток було використано пруток діаметром 100 мкм з вольфраму. На установці, що містила у собі імпульсне джерело струму (Спосіб виготовлення гранул з прутка металу або сплаву, Патент України № 51576. 26.07.2010), було отримано 100 кульок, які мали середній діаметр 245 мкм і максимальний розкид 32 мкм. При цьому величина струму була 46 А, 1 UA 90528 U 5 тривалість імпульсу 156 мкс. Цей же пруток далі був розділений на 100 частин, довжиною 980 мкм. Кожна частина по черзі поміщалася на графітовий жолоб, який мав нахил до горизонталі в 30 º, після чого між частиною і мідним електродом, який розташовувався зверху на відстані 100 мкм від поверхні частини, ініціювалася електрична дуга. Виявилося, що для отримання однієї кульки величину струму можна було зменшити до 42 А, а тривалість імпульсу струму - до 145 мкс. При цьому при середньому діаметрі кульок 245 мкм максимальний розкид був 17 мкм. Таким чином, показано, що пропонована корисна модель дозволяє отримувати кульки з прутка з підвищеною точністю, а крім того, за рахунок меншого тепловідводу в порівнянні з тепловідводом через пруток підвищує коефіцієнт корисної дії. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Спосіб отримання кульок з тугоплавких металів дією електричної дуги, який відрізняється тим, що відокремлені від прутка мірні частини розташовуються на струмопровідній поверхні і за допомогою оплавлення частки електричною дугою отримують розплав металу, який скочується з поверхні і утворює кульку. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2