Спосіб одержання багатошарового смуги з порошків різного хімічного складу

Реферат: Винахід належить до галузі порошкової металургії, а саме - до способу одержання багатошарової смуги з порошків різного хімічного складу і які можуть бути використані, як градієнтні матеріали, для виготовлення датчиків різних приладів. Спосіб включає подачу порошків різного хімічного складу в бункер, у якому встановлений щонайменше один шибер для поділу цих порошків, і подальше прокатування порошків у горизонтально розташованих валках прокатного стану. При цьому щонайменше один шибер у процесі прокатування переміщують по горизонтальних напрямних зі швидкістю, що узгоджують зі швидкістю руху валків за формулою: tgα=Vш/Vв, де: α - кут нахилу, під яким змінюється хімічний склад отриманої стрічки за довжиною, Vв лінійна швидкість обертання валків, м/хв, Vш - швидкість руху шиберів по горизонтальних напрямних, м/хв. Швидкість руху кожного шибера при їх переміщенні можливо встановлювати по окремих програмах. Винахід забезпечує одержання смуги або стрічки з порошків з плавною зміною (градієнт) хімічного складу та її властивостей. UA 98905 C2 (12) UA 98905 C2 UA 98905 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі порошкової металургії, зокрема до способу одержання багатошарових композиційних матеріалів методом прокатування порошків у валках прокатного стану, розташованих горизонтально, з одержанням стрічок або смуг з різними хімічним та гранулометричним складами по висоті або довжині (градієнтних матеріалів). Отримані матеріали можуть бути використані для виготовлення датчиків різних приладів, які застосовуються, наприклад, для вимірювання рівня рідини в резервуарах. Відмінність у хімічному або гранулометричному складах досягають тим, що в бункері, з якого порошки подають у валки прокатного стану, розміщують один або кілька шиберів, які дозволяють засипати порошки різного складу. Спільне прокатування дозволяє одержати стрічки і смуги матеріалів, що мають два або більше компонентів, а також ділянки з різною пористістю по висоті виробу. Відомий спосіб одержання прокатаних стрічок з різною по ширині стрічки пористістю, описаний в А. С. СРСР № 1104749, МПК 7 B22F 3/18, опубл. 27.07.05), стор. 488. Спосіб полягає в тому, що порошок засипають у бункер, у якому встановлюють віброелемент, зібраний з окремих пластин, які можуть переміщуватися в площині прокатки. Така конструкція віброелементу дозволяє збільшувати або зменшувати зазор між робочими валками і віброелементом і регулювати кількість порошку, який подають у валки, причому, регулювати величину пористості можна не тільки по всій ширині стрічки, але й на окремих її ділянках. Недоліком цього способу є те, що за його допомогою неможливо виготовити стрічку зі змінним по висоті хімічним складом, тому, що зміну розташування складених у притул одна до одної пластин неможливо здійснити під час роботи прокатного стану. Його потрібно зупинити, змінити розташування пластин вібратора і знову запустити стан. Найбільш близьким до способу, що заявляється, є спосіб одержання біметалу і триметалу, який був описаний у книзі Г.А. Виноградова, Ю.М. Семенова, О.О. Катруса, В.П. Каташинского "Прокатка металлических порошков. Изд. Металлургия, М. 1969. стр. 195, рис. 70 а, б.". Згідно з цим способом у бункері встановлюють щонайменше одну перегородку (шибер) шириною, рівною ширині смуги, що прокатується. Перегородка (шибер) доходить до зони деформації і розділяє порошки різних металів, причому при необхідності його переміщують у вертикальній площині. Отримана стрічка має різний склад по висоті. Недоліком цього способу можна вважати неможливість одержання прокату із шарами, товщина яких плавно змінюється по висоті стрічки. В основу винаходу поставлено задачу одержання щонайменше двокомпонентних матеріалів, що мають плавну зміну (градієнт) хімічного складу стрічки або смуги по висоті (довжині). Суть винаходу "Спосіб одержання багатошарового матеріалу з порошків", що включає подачу порошків різного складу в бункер, у якому встановлений щонайменше один шибер для поділу порошків, і подальше прокатування порошків у горизонтально розташованих валках прокатного стану, полягає в тому, що щонайменше один шибер у процесі прокатування переміщують по горизонтальних напрямних зі швидкістю, яка зв'язана зі швидкістю руху валків формулою: tg=Vш/Vв, де  - кут нахилу, під яким змінюється хімічний склад отриманої стрічки по висоті, Vв - лінійна швидкість обертання валків, м/хв, Vш - швидкість руху шиберів по горизонтальних напрямних, м/хв. Якщо задавати швидкості переміщення кожного шибера окремо, наприклад, по окремих програмах, можна регулювати товщини шарів різного хімічного складу в одержуваних смугах і відповідно міняти їхні властивості. Суть способу пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 зображено схему пристрою для здійснення способу, що заявляється, з одношиберним бункером; на фіг. 2 зображено схему розташування шарів матеріалу по висоті з кутом нахилу кожного шару 1; на фіг. 3 зображено схему пристрою для здійснення способу, що заявляється, з двошиберним бункером; на фіг. 4 зображено схему розташування шарів матеріалу по висоті з кутами нахилу кожного шару 1 та 2. Порошки різних складів засипають в окремі відсіки бункера 1 (Фіг. 1, 3), утворені стінками бункера і рухомим шибером 2 (Фіг. 1), та шиберами 2а і 2б (Фіг. 3). Напрямні 3 (Фіг. 1, 3) для рухів шиберів закріплюють на бічних стінках бункера. Шибери 2 та 2а і 2б переміщують у бункері 1 від однієї стінки до іншої зі швидкістю, погодженою зі швидкістю обертання валків 4 (Фіг. 1, 3) прокатного стану. Одержуємо смугу 5 змінного хімічного складу. При роботі прокатного стану кути 1 (Фіг. 2) та кути 1 і 2 (Фіг. 4) нахилу, під яким змінюється склад отриманої стрічки по висоті, залежать від швидкості обертання валків і швидкості переміщення шиберів у бункері. 1 UA 98905 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Приклади здійснення способу. Приклад 1 (див. Фіг. 1 та 2). У бункер з одним рухомим шибером завантажували порошки: А - мідний електролітичний порошок дисперсністю 5-10 мкм, В - залізний відновлений порошок з розміром часток 5-100 мкм. Прокатування здійснювали на прокатному стані з горизонтальним розташуванням валків діаметром 300 мм. Після запуску прокатного стану встановлювали лінійну швидкість валків 2 м/хв., одночасно перемішували шибер у бункері зі швидкістю 1 м/хв. Одержали стрічку, у якій кут нахилу 1, під яким змінювався хімічний склад стрічки по ширині становив 27 град або 0,46 радіан (tg1=0,5), що відповідає відношенню швидкостей переміщення шибера в бункері і обертання валків прокатного стану. Після прокатування смугу розділяли на фрагменти, укладали в човник для спікання, завантажували у муфельну піч, та спікали у атмосфері водню при температурі 1000 °C протягом 2-х годин. В результаті одержували градієнтні фрагменти смуг, хімічний склад яких поступово змінювався за висотою смуги, як показано на фігурі 2. Приклад 2 (див. Фіг. 3 та 4). У бункер з двома рухомими шиберами 2а і 2б завантажували порошки: А - мідний електролітичний порошок дисперсністю 5-10 мкм, В - залізний відновлений порошок з розміром часток 5-100 мкм та С - порошок нікелю електролітичного з середнім розміром частинок 37 мкм, відповідно у перший, другий та третій відсіки бункера. Прокатування здійснювали на прокатному стані з горизонтальним розташуванням валків діаметром 300 мм. Після запуску прокатного стану встановлювали лінійну швидкість валків 2 м/хв., одночасно переміщували шибери у бункері з різними швидкостями: шибер 2а зі швидкістю 1 м/хв., а шибер 2б - 2 м/хв. Одержали смугу, у якій кут нахилу 1, під яким змінювався хімічний склад стрічки за висотою становив 45 градусів (tg1 = 1, а (tg2 = 2, що відповідало встановленим співвідношенням швидкостей переміщення шиберів у бункері та обертання валків прокатного стану. Після прокатування смугу розділяли на фрагменти, укладали в човник для спікання, завантажували у муфельну піч та спікали у атмосфері водню при температурі 1000 °C протягом 2-х годин. В результаті одержували градієнтні фрагменти смуг, хімічний склад яких поступово змінювався за висотою смуги, як показано на фігурі 4. За способом, який заявляється, можливо одержати стрічки з декількома компонентами, а саме, більше 3-х, якщо в бункері встановити шибери більше 2-х. Як видно з наведених прикладів, спосіб, що заявляється, у порівнянні з найближчим аналогом має більш широкі можливості для одержання градієнтних матеріалів, у яких, за рахунок плавної зміни складу, можливе одержання матеріалів з більшою різноманітністю властивостей. Спосіб знайде застосування на підприємствах порошкової металургії для виготовлення матеріалів з різноманітними властивостями, які будуть мати широке застосування в багатьох галузях машинобудування, наприклад, для виготовлення датчиків різних приладів для вимірювання рівня рідини в резервуарах і для інших цілей. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Спосіб одержання багатошарової смуги з порошків різного хімічного складу, що включає подачу порошків різного хімічного складу у бункер, у якому встановлюють щонайменше один шибер для поділу цих порошків, і подальше прокатування порошків у горизонтально розташованих валках прокатного стану, який відрізняється тим, що щонайменше один шибер у процесі прокатування переміщують по горизонтальних напрямних зі швидкістю, яка зв'язана зі швидкістю руху валків формулою: tgα = Vш/Vв, де α - кут нахилу, під яким змінюється хімічний склад одержаної стрічки за довжиною, градус, Vв - лінійна швидкість обертання валків, м/хв, Vш - швидкість руху шиберів по горизонтальних напрямних, м/хв. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що швидкість руху кожного шибера, при використанні переміщення двох або більше шиберів, встановлюють по окремій програмі. 2 UA 98905 C2 3 UA 98905 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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