Апарат високого тиску

Аппарат высокого давления, содержащий две противоположно расположенные блок-матрицы, включающие корпус в виде полого цилиндра с дном и сопряженные с его внутренней поверхностью посредством закрепленных на нем направляющих три главных и один вспомогательный пуансон в форме трехгранных пирамид, расположенные так, что в сборе главные пуансоны образуют кубическую полость для контейнера со сжимаемым материалом, стенки которой совпадают со смежными гранями пуансонов, а вдоль всех ребер полости имеются зазоры между пуансонами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что вспомогательные пуансоны сопряжены с главными с помощью скользящих шпонок. Изобретение относится к области производства синтетических алмазов и других сверхтвердых материалов. Близким по устройству к заявляемому является аппарат высокого давления (аппарат) согласно патенту США № 3271502, содержащий шесть пуансонов в виде трехгранных пирамид, образующих в сборе полость в виде четырехгранной призмы для помещения в нее сжимаемого материала, стенки которого совпадают со смежными гранями пуансонов, и приводное устройство. Ценным качеством аппарата является обеспечение равномерного трехосного сжатия материала Однако аппарат имеет существенные недостатки, заключающиеся в том, что приводное устройство его сложное и что каждый пуансон имеет одну нескрепленную грань примыкающую к полости. Поэтому в аппарате невозможно развить давление, превышающее прочность материала пуансонов при одноосном сжатии. Свободным от указанных недостатков, наиболее близким к заявляемому, принятым нами за прототип, является аппарат высокого давления согласно заявке от 21 06 95 (этого же автора, содержащий две противоположно расположенные блок-матрицы, включающие корпус в виде полого цилиндра с дном, сопряженные с его внутренней поверхностью посредством направляющих, три главные пуансона и закрепленный неподвижно вспомогательный пуансон в форме трехгранных пирамид, собранные так, что главные пуансоны о сборе образуют кубическую полость для контейнера со сжимаемым материалом, стенки которой совпадают со смежными гранями пуансонов, а вдоль всех ребер полости имеются зазоры между пуансонами. О 17159 Важными качествами аппарата, принятого за прототип, являются простота привода (от обычного одноцилиндрового пресса) и возможность создания в нем давления, значительно превышающего прочность матери- 5 ала пуансона при одноосном сжатии. Однако этому аппарату свойственен недостаток, состоящий в том, что для привода его в действие требуется пресс большой силы. Поэтому задачей данного изобретения 10 являлось уменьшение силы приводного пресса. Эта задача решена тем, что в аппарате, содержащем две противоположно расположенные блок-матрицы, включающие корпус 15 в виде полого цилиндра с дном и сопряженные с его внутренней поверхностью посредством направляющих три главных и один вспомогательный пуансоны в форме трехгранных пирамид, расположенные так, что в 20 сборе образуют кубическую полость для контейнера со сжимаемым материалом, стенки которой совпадают со смежными гранями пуансонов и вдоль всех ребер полости имеются зазоры между пуансонами, вспо- 25 могательный пуансон сопряжения с главными с помощью скользящих шпонок. Причинно-следственная связь между указанным способом решения задачи и достигнутым результатом состоит в следую- 30 щем. Замена неподвижного соединения вспомогательных пуансонов блок-матриц с корпусом подвижным соединением его с главными пуансонами посредством скользящих шпонок позволила уменьшить угол на- 35 клона поверхностей направляющих к вертикальной диагонали полости, и, как следствие, уменьшить вертикальные составляющие сил, действующих на направляющие, и следовательно, уменьшить силу 40 приводного пресса. На фиг. 1 показан осевой разрез предлагаемого аппарата; на фиг. 2 - поперечный разрез аппарата, представленного на фиг. 1; на фиг. 3 - увеличенное изображение цент- 45 ральной части поперечного разреза, представленного на фиг. 2; на фиг. 4 - осевой разрез аппарата, представленного на фиг. 1, 2 подругой плоскости, параллельной оси; на фиг. 5 и 6 - местные сечения соединений 50 главных и вспомогательных пуансонов, аппарата.'обозначенные на фиг. 1. Как видим из фиг. 1 и 2, предлагаемый аппарат состоит из двух противоположно расположенных блок-матриц, каждая из ко- 55 торых содержит три главных 1; Г пуансона с вершинами в виде трехгранных пирамид с прямыми углами между ребрами при вершине, установленных в полый цилиндрический корпус 2; 2' посредством закрепленных на нем трех пар направляющих 3; 3' и 4; 4'. Главные пуансоны собраны так, что образуют в центреуглубление в форме трехгранной пирамиды с взаимно перпендикулярными гранями. Причем каждая стенка этого углубления совпадает по направлению со смежными гранями двух пуансонов. В свободные трехгранные углы, расположенные под углублениями и являющиеся их зеркальными отображениями (повернутыми), установлены вспомогательные пуансоны 5; 5'. Вспомогательные пуансоны соединены с главными пуансонами 1; I і с помощью скользящих шпонок 6 (фиг. 1, 4, 5) шпонки 6 направлены параллельно смежным ребрам вспомогательного и сопряженного с его плоскостью главного пуансона. Две блок-матрицы в сборе образуют в центре кубическую полость 7, предназначенную для помещения в нее контейнера со сжимаемым материалом. Между смежными поверхностями всех пуансонов имеются зззоры 8 (фиг. 3), простирающиеся на такую глубину от ребер полости 7, на которой напряжения сжатия в пуансонах не превышают предела текучести материала пуансона при одноосном сжатии, Направляющие 3; 3' (фиг. 4) сопряжены с пуансонами 1; V по поверхностям 9; 9' параллельным вертикальной диагонали полости 7, а направляющие 4; 41 - по наклонным поверхностям 10; 10' под углом/? к этой диагонали. Угол/3 выполняется меньше угла между диагональю и пересекающимися с нею ребрами куба, т. е. меньше 54°44'. Уменьшением этого угла и достигается снижение силы пресса (с одновременным увеличением величины поперечных сил, воспринимаемых корпусами блок-матриц 2; Если угол р несамотормозящийся, то рационально применить резиновые прокладки 11, 11' (фиг. 2), соединенные с направляющими 3,3' и пуансонами 1,1' посредством выступов 12. Один из главных пуансонов электрически изолируют от остальных деталей аппарата (не показано). Главные пуансоны 1,1' изготавливают из быстрорежущей стали, из штамповой сгэли глубокой прокаливаемости (например Х12М, Х12Ф) и закаливаются на максимальную твердость, или же из твердого сплава. Вспомогательные пуансоны изготавливают из быстрорежущей или штамповой стали. Материал направляющих 3:3', 4'4' - высокопрочный чугун или же легированная конструкционная сталь с покрытием подвижных 17159 поверхностей бронзой. Материал корпусов 1:1' - легированная сталь высокой прочности. Действует предлагаемый аппарат следующим образом. В углубление нижней блок- 5 матрицы устанавливают контейнер со сжимаемым материалом, накрывают верхней блок-матрицей и сжимают аппарат прессом При сближении блок-матриц главные пуансоны 1 и 1, скользя по поверхностям 9; 10 9' и 10; 10', перемещаются в пространстве так, что их вершины движутся попарно навстречу друг к другу по трем диагоналям куба. Сцепленные с ними скользящими шпонками 6 вспомогательные пуансоны 5; 15 5', скользя по граням главных пуансонов 1 и 1' также движутся навстречу друг к другу по четвертой диагонали куба. Вследствие этого объем полости уменьшается, при постоянстве ширины зазоров между пуансонами, что 20 приводит к сжатию контейнера и находящегося в нем сжимаемого образца. При достижении в контейнере напряжения сжатия, равного пределу текучести его материала. 25 8-8 фиг У часть контейнера экструдируется в зазоры вокруг полости, образуя заусенец, который герметизирует полость и одновременно скрепляет примыкающие к полости грани всех пуансонов, т. е. создает в прилегающих к полости частях пуансонов состояние всестороннего сжатия, Распределение напряжений в заусенке вдоль зазора можно регулировать путем применения различных по прочности материалов для изготовления заусенца или же меняя ширину зазоров 8 формирующих заусенец или их профиль (т. е. применяя зазоры переменной ширины). При уменьшении силы пресса снижение давления в полости и в заусенце происходит почти синхронно с некоторым опережением в полости. Если угол р выполнен несамотормозящимся, то разъем блок-матриц после нагружения производят свободно. При самотормозящемся угле разъем производят силой обратного хода плунжера пресса. фиг Z 17159 C-c "Риг 7 17159 Фаг 5 Упорядник Замовлення 4219 Техред М.Моргентал Коректор М.Самборська . Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл„ 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна 101