Пристрій для одержання консолідованих порошкових матеріалів

Реферат: Винахід належить до порошкової металургії. Пристрій містить матрицю з пуансонами, яка встановлена в герметичній камері, що утворена двома півкамерами, дві струмоведучі плити з електропровідними вставками, які виконані з каналами для охолоджуючої рідини і розміщені в півкамерах над і під матрицею, а одна з них встановлена з можливістю переміщення уздовж осі пристрою. Пристрій оснащений електророзрядним генератором пружних коливань з поршнем, причому електророзрядний генератор пружних коливань з'єднаний з однією з півкамер, а поршень встановлений в цій півкамері з можливістю переміщення уздовж осі пристрою і на ньому через ізолятор закріплена струмоведуча плита. Технічний результат: можливість сполучати дію на порошкові матеріали високих температур, статичного та імпульсного навантажування. UA 106124 C2 (12) UA 106124 C2 UA 106124 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до порошкової металургії, а саме до пристроїв, які забезпечують консолідацію порошкових матеріалів. 2 Відомий пристрій для спікання металевих порошків [авт. св. СРСР № 725815, МПК В22F 3/14, опубл. 05.04.80. Бюл. № 13], що містить матрицю з верхнім та нижнім електродамипуансонами, піддон та струмопідвідний сильфон, причому матриця та нижній пуансон встановлені в піддоні, сильфон розміщений на верхньому пуансоні, а поверхня електродівпуансонів виконана з похилими канавками. Електроди-пуансони підключені до джерела живлення. Ознаками, які збігаються з суттєвими ознаками пристрою, що заявляється, є такі: матриця з пуансонами; джерело живлення. До причини, що перешкоджає одержанню необхідного технічного результату, слід віднести те, що пристрій передбачає прокачування газів в просторі між частинками порошку, що спікається, що обмежує рівень температури, яка може бути досягнута при спіканні порошку. Найбільш близьким за суттю ознак до винаходу є пристрій для іскроплазмового спікання порошків [Патент України № 71816, МПК (2006.01) В22F 3/14, опубл. 25.07.12. Бюл. № 14], що містить матрицю з пуансонами, яка встановлена в герметичній камері, що утворена верхньою та нижньою півкамерами, електропровідні вставки, струмопідводи, прохідні ізолятори та джерело живлення, і оснащений струмопідвідними коробами, які закріплені на бічній поверхні верхньої і нижньої півкамер, в яких розміщені гнучкі струмопідводи, та двома струмоведучими плитами, одна з яких розміщена над матрицею, а друга - під нею з можливістю переміщення уздовж осі пристрою, причому струмоведучі плити виконані з каналами для охолоджуючої рідини. Ознаками, які збігаються з суттєвими ознаками пристрою, що заявляється, є такі: містить матрицю з пуансонами, яка встановлена в герметичній камері, що утворена двома півкамерами, дві струмоведучі плити з електропровідними вставками, які виконані з каналами для охолоджуючої рідини і розміщені в півкамерах над і під матрицею, а одна з них встановлена з можливістю переміщення уздовж осі пристрою, джерело живлення, струмопідвідні короба, що закріплені на бічній поверхні півкамер, в яких розміщені гнучкі струмопідводи, та ізолятори. До причини, що перешкоджає одержанню необхідного технічного результату, слід віднести те, що в пристрої консолідований порошковий матеріал одержують внаслідок дії на вихідний порошок високої температури та статичного тиску, і під впливом сил тертя формується неоднорідна структура матеріалу. В основу винаходу поставлена задача удосконалити пристрій для одержання консолідованих порошкових матеріалів шляхом введення джерела коливань, що дозволить сполучати дію на порошкові матеріали високих температур, статичного та імпульсного навантажування, і за рахунок цього одержувати порошкові матеріали з однорідною структурою. Суть винаходу полягає в тому, що пристрій для одержання консолідованих порошкових матеріалів, що містить матрицю з пуансонами, яка встановлена в герметичній камері, що утворена двома півкамерами, дві струмоведучі плити з електропровідними вставками, які виконані з каналами для охолоджуючої рідини і розміщені в півкамерах над і під матрицею, а одна з них встановлена з можливістю переміщення уздовж осі пристрою, джерело живлення, струмопідвідні короби, що закріплені на бічній поверхні півкамер, в яких розміщені гнучкі струмопідводи, та ізолятори, згідно з винаходом, оснащений електророзрядним генератором пружних коливань з поршнем, причому електророзрядний генератор пружних коливань з'єднаний з однією з півкамер, а поршень встановлений в цій півкамері з можливістю переміщення уздовж осі пристрою і на ньому через ізолятор закріплена струмоведуча плита. Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок між суттєвими ознаками пристрою, що заявляється, і технічним результатом, необхідно відзначити таке. Ознаки "оснащений електророзрядним генератором пружних коливань з поршнем, причому електророзрядний генератор пружних коливань з'єднаний з однією з півкамер, а поршень встановлений в цій півкамері з можливістю переміщення уздовж осі пристрою і на ньому через ізолятор закріплена струмоведуча плита" дозволять генерувати імпульси тиску високовольтними імпульсними розрядами в рідині і передавати їх через поршень на матрицю з порошком. Це забезпечує дію на порошкові матеріали високих температур, статичного та імпульсного навантажування, і за рахунок цього одержувати консолідовані порошкові матеріали з однорідною структурою. Суть винаходу пояснюється кресленням, де зображено повздовжній розріз пристрою. Пристрій для консолідації порошків містить матрицю 1 з пуансонами 2 та 3, яка встановлена в герметичній камері, що утворена верхньою 4 та нижньою 5 півкамерами, дві струмоведучі плити 6 та 7 з електропровідними вставками 8 та 9 відповідно, джерело живлення 10, 1 UA 106124 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 електророзрядний генератор пружних коливань 11. Електророзрядний генератор пружних коливань 11 виконаний у вигляді заповненої рідиною розрядної камери з позитивним 12 та негативним 13 електродами, що з'єднані з генератором імпульсних струмів 14, і з робочого торця має поршень 15. Електророзрядний генератор пружних коливань 11 з'єднаний з нижньою півкамерою 5, а поршень 15 встановлений в півкамері 5 з можливістю переміщення уздовж осі пристрою, і на ньому через ізолятор 16 закріплена струмоведуча плита 7. Струмоведучі плити 6 та 7 розміщені в півкамерах 4, 5 над і під матрицею 1 і виконані з каналами 17 для охолоджуючої рідини, які підключені до системи прокачування охолоджуючої рідини (на кресленні не показано). Струмоведуча плита 6 встановлена з можливістю переміщення уздовж осі пристрою за допомогою штока 18 гідроциліндра 19. Півкамера 4 встановлена з можливістю переміщення уздовж осі пристрою для забезпечення можливості встановлення заповненої порошком матриці 1 на електропровідній вставці 9 струмоведучої плити 7 для здійснення процесу електроплазмового спікання порошку, а також для вилучення матриці 1 з пристрою після завершення процесу. На бічній поверхні півкамер 4, 5 закріплені струмопідвідні короби 20, 21, в яких розміщені гнучкі струмопідводи 22, 23, що з'єднують струмоведучі плити 6,7 з джерелом живлення 10. Струмопідвідні короба 20, 21 мають прохідні ізолятори 24, 25 для гнучких струмопідводів 21, 22. Для герметизації камери між півкамерами 4,5 розміщено ущільнення 26, на штоку 18 гідроциліндра 19 - ущільнення 27 та 28, а на поршні 15 - ущільнення 29. Для обмеження ходу поршня 15 на корпусі електророзрядного генератора пружних коливань 11 встановлений упорний фланець 30. На бічній поверхні півкамери 5 розміщені патрубок 31 для відведення повітря (або підведення інертного газу) та ілюмінатор 32 для контролю за рівнем температури поверхні матриці 1. Шток 18 має упорний бурт 33. Пристрій оснащено стойками 34 та плитою 35 для кріплення гідроциліндра 19 (елементи підключення гідравлічної системи на кресленні не показані). Пристрій працює таким чином. Матрицю 1 заповнюють порошком і при піднятій півкамері 4 встановлюють її разом з пуансонами 2 і 3 на поверхню електропровідної вставки 9 струмоведучої плити 7. За допомогою штоку 18 гідроциліндра 19 півкамеру 4 переміщують до її торкання з півкамерою 5 і герметизації внутрішнього об'єму пристрою. При цьому торцеві поверхні пуансона 2 і електропровідної вставки 8 контактують між собою. Через патрубок 31 пристрій підключають до вакуумної системи або до системи подання інертного газу (на кресленні не показано). За допомогою штоку 18 гідроциліндра 19 прикладають статичне навантажування на пуансони 2, 3 та матрицю 1 з порошком. При цьому струмоведуча плита 7, ізолятор 16 та поршень 15 упираються на упорний фланець 30. Порошок в матриці 1 ущільнюють до регламентованого рівня електричного опору порошку. Включають систему прокачування охолоджуючої рідини (на кресленні не показано) і через підвідні патрубки та відвідні патрубки подають охолоджуючу рідину у канали 17 струмоведучих плит 6 та 7. Від джерела живлення 10 подають електричний струм по гнучких струмопідводах 22 та 23, що проходять через прохідні ізолятори 24 та 25 до струмоведучих плит 6 та 7, до електропровідних вставок 8 та 9, до пуансонів 2 та 3, до матриці 1 та до попередньо ущільненого порошку, що знаходиться у матриці 1. Здійснюють високовольтні імпульсні розряди в рідині, яка заповнює розрядну камеру електророзрядного генератора пружних коливань 11, що приводить до імпульсного переміщення поршня 15, ізолятора 16, струмоведучої плити 7, а також пуансона 3 і матриці 1 уздовж осі пристрою на величину амплітуди коливань, що генеруються імпульсами тиску. Відбувається нагрівання порошку електричним струмом і його консолідація в умовах одночасної дії високої температури, статичного та імпульсного навантаження. Рівень температури поверхні матриці 1 контролюють за допомогою оптичного пірометра (на кресленні не показано) через ілюмінатор 32. Після виходу на регламентований для даного порошку рівень температури виконують витримку матриці 1 з порошком в умовах сталості статичного тиску та температури. Через деякий час знімають статичне навантаження, вимикають джерело живлення 10 та генератор імпульсних струмів 14, припиняють подачу охолоджуючої рідини через канали 17. Потім вимикають пристрій від вакуумної системи (або системи подання інертного газу), піднімають шток 18 гідроциліндра 19, упорний фланець 33 і півкамеру 4 та вилучають матрицю 1, з якої виймають заготовку. Процес консолідації порошків виконують відповідно експериментально встановленим рекомендаціям по величині статичного та імпульсного тиску, температури та тривалості дії на порошок, що спікають. 2 UA 106124 C2 Таким чином, використання пристрою для консолідації порошків дозволить сполучати дію на порошкові матеріали високих температур, статичного та імпульсного навантажування, і за рахунок цього одержувати порошкові матеріали з однорідною структурою. 5 10 15 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Пристрій для одержання консолідованих порошкових матеріалів, що містить матрицю з пуансонами, яка встановлена в герметичній камері, що утворена двома півкамерами, дві струмоведучі плити з електропровідними вставками, які виконані з каналами для охолоджуючої рідини і розміщені в півкамерах над і під матрицею, а одна з них встановлена з можливістю переміщення уздовж осі пристрою, джерело живлення, струмопідвідні короби, що закріплені на бічній поверхні півкамер, в яких розміщені гнучкі струмопідводи, та ізолятори, який відрізняється тим, що він оснащений електророзрядним генератором пружних коливань з поршнем, причому електророзрядний генератор пружних коливань з'єднаний з однією з півкамер, а поршень встановлений в цій півкамері з можливістю переміщення уздовж осі пристрою і на ньому через ізолятор закріплена струмоведуча плита. 3 UA 106124 C2 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 4