Спосіб та пристрій для отримання одно-та багатоканальних виробів або композитів армованих комбінованими волокнами

db С п о с і б т а п р и с т р і й д ля о т р и м а н н я о д н о і б а га то к ан а л ь н и х в и р о б і в а б о ко м п о зи т і в арм ов ан их ко м бін ов ан им и в оло кнам и Ви н а х ід в ід н о с и ть с я д о о б л а с ті п о р о ш ко во ї ме та л у р гії н а п р и кл а д, , д л я о т р и м а н н я е л е кт р и ч н и х к о н т а к ті в , е ле к тр о ді в , т е п ло о б м і н н и кі в , н о с ії в ка та л іза то р ів х імічн и х пр о ц е с і в, пр и с тр о ї в д л я р о зд іл е н н я р ід и н і г а зів і т. д . , із по р о ш ків ме та л ів , к е р а мік и та ін ш и х с по л у к . Відо ми й с по с іб о тр и ма н н я а р мо ва н и х ко мпо зи тів а бо б аг а то ка н а л ьн и х ви р о б і в о пи с а н и й в а н г л ій с ько му па те н ті №8 9 2 7 9 5 1 9 6 5 р . , що п е р е д ба ча є вс т а н о в ле н н я в пр е с- ф о р м у в кр а й н ь о м у в и па д ку о дн о г о ку с ка ме та л е во го д р о т у, яки й за с и па ю ть по р о ш ко м ме та л у і пр е с у ют ь . Піс л я с пі ка н н я о тр и му ю т ь а р м о ва н и й ко м п о зи т. Як щ о те м п е р а тур а пл а в л е н н я д р о ту н и жч а те м пе р а ту р и с пік а н н я по р о ш ку то пр и у мо ві , з мо чу ва н о сті , р о з п ла вле н и й ме та л др о ту пр о н и ка є пі д ді є ю ка пі л яр н и х с и л в по р и с ти й ма те р іа л ма тр и ц,і у т во р ю ю чи та ки м ч и н о м о д н о а б о б а га то к а н а л ьн и й ви р іб . До н е д о лікі в с по с о б у мо жн а ві д н е с ти ве л и ку тр у д н іс т ь в о тр и ма н н, і р івн о мір н о г о р о з по д іл у во л о к о н а б о ка н а л і в по пе р е р і зу ви р о б у як е , ви зн а ча є т ьс я то чн іс тю вс та н о вл е н н я ку с кі в д р о ту . А н а л ог о м д а н ог о с п о со б у мо же бути та к о ж с п о сі б о три ма н н я а р мо ва н и х к о м по зи ті в і з п л а с ти чн и х к о м по н е н ті .в ( В кн. " П о р о ш ко ва ме та л у р гі я" , по д р е д. В. Ш а т та . - М. : « Ме та л л у р ги я» 1 9 8 3 С . 4 4 7 ) Згі д н о ц ьо го с по с о б у с п о ч а тк у в т р у б і і з ма т е р іа л у м а тр и ц і з а к ла д а ю т ь с я с те р жн і з ма те р іа л у во л о ко н Ц ю за го то вку . пр о тяг у ют ь і о д е р жу ют ь б іме та л і чн и й д р і т по тр і б н о ї то в щи н и. Др іт р о зр і за ю ть н а ку с ки по тр іб н о ї до в ж и н и , з б и р а ю т ь в пу ч о к, з н о в у в с та в л я ю т ь в т р у б у з ма т е р іа л .у ма тр и ц і . П р о ц е с по в то р ю ют ь д о о тр и ма н н я д р о т у н е о б хід н о го д іа ме тр у . Недо ліко м с по собу є те пл а с ти чн и х ма те р іа л ів. , що ві н мо же бу ти викори стан ий тіл ьки д л я Ци м с по с о б о м н е мо жу ть б у ти о д е р жа н і 2 9 АПР1999 матеріали на основі кераміки, тугоплавких матеріалів і сплавів та інших пластичних матеріалів. За прототип даного багатоканаль них способу вибраний виробів, згідно якого спосіб проводять отримання екструзію пластифікованого матеріалу матриці, який подають із контейнера екструдера під дією пуансона або шнека через решітку, що має хоча б одну каналоформуючу голку і філь'єру, що формує розмір, форму перерізу виробу, а також оболонку заданої товщини. Після формування і видалення пластифікатора виріб спікають. Розміри каналів і їх об'ємний вміст задається розмірами каналоформуючих голок і проміжків між ними (Будников и др.'Технология керамики и огнеупоров". - М.,1962. -С.39.) Недоліком цього способу є, по перше, неможливість отримання армованих композитів, по друге; неможливість отримання каналів з малими розмірами (від долі міліметра до мікронних), що обумовлено технічною неможливістю виготовлення каналоформуючих голок такого малого перерізу, оскільки вони втратять міцність і необхідну жорсткість; по третє, неможливість регулювання об'ємної концентрації каналів в процесі екструзії. За прототип пристрою для отримання одно- і багатоканальних виробів, або сформованих композитів вибраний пристрій для отримання багатоканальних виробів, який являє собою екструдер, що має хоча б одну каналоформуючу голку і філь'єру, що формує розмір форму перерізу виробу, а також оболонку заданої товщини. (Будников и др. "Технология керамики и огнеупоров", - М: 1962.-39 с). Недоліком цього пристрою є, по перше, неможливість з його допомогою отримати аформовані композити; по друге, неможливість отримання каналів з малими розмірами (від долі міліметра до мікронних), що об умов ле но те хніч ною немож ливіс тю в иго тов ле ння каналоформуючих голок такого малого перерізу, оскільки вони втратять т міцність і необхідну жорсткість; по третє, неможливість регулювання об'ємної концентрації каналів у процесі екструзії. В основу винаходу поставлена задача розширення номенклатури отримуваних виробів та матеріалів. Поставлена задача досягається тим, що в даному способі отримання одно - та багатоканаль них виробів, або композитів армованих комбінованими волокнами проводять формування заготовки шляхом екструзії пластифікованого матеріалу матриці, що подається з контейнера екструдера під дією пуансона, або шнека, через решітку, яка служить голкотримачем та проміжок між голкою і стінками філь'єри, що формує розмір і форму перерізу заготовки, видалення пластифікатора та спікання згідно з винаходом формують, як мінімум, трьохкомпонентну заготовку, яка включає також пластифікатор, як матеріал волокна і як мінімум одного пластифікованого матеріалу, його оболонки, які подають із додаткових контейнерів екструдера через канали голок розташованих послідовно співвісно з філь'єрою, причому матеріал волокна подають через канал першої з голок у вхідний отвір наступної голки, через яку подається як матеріал волокна, так і матеріал його оболонки у вхідний отвір філь'єри і продавлюють разом з матеріалом матриці з отриманням одноканального виробу. Поставлена задача досягається також тим, що згідно з винаходом, пластифіковану, як мінімум, трьох компонентну заготовку розрізають на куски потрібної довжини, встановлюють в пресформу необхідної форми і підпресовують до одержання однорідної структури матеріалу матриці з отриманням багатоканального виробу. Поставлена задача досягається також тим, що згідно з винаходом, матеріали волокна і його оболонки, які подають через канали голок є пластифіковані металічні або керамічні порошки з отриманням армованих композитів. Поставлена задача досягається також тим, що згідно з винаходом, регулюють об'ємну долю матеріалів волокна та його оболонки сформованої заготовки, змінюючи відношення об'ємних витрат матеріалів волокна та його оболонки і матриці при їх подачі з контейнерів екструдера. Поставлена задача досягається тим, що пристрій для отримання одно - і багатоканаль них виробів або композитів армованих комбінованими волокнами, яким є екструдер, що включає філь'єру, контейнер і решітку, в якій закріплено голку, згідно з винаходом екструдер включає в себе також додатковий контейнер для матеріалу волокна і, як мінімум, одного додаткового контейнера для матеріалу його оболонки, а також, як мінімум, одну додаткову голку, причому голки розташовані послідовно співвісно з філь'єрою і мають канали, які з'єднують додаткові контейнери, як один з одним, так і з філь'єрою. Вказані ознаки способу та пристрою можна вважати суттєвими, оскільки в розглянутій патентній та іншій літературі не виявлені. Спосіб отримання одно-та багатоканальних виробів, або композитів армованих комбінованими волокнами ілюструється слідуючими прикладами. Приклад 1. Готують суміш порошків карбонільного заліза і нікелю з парафіном 60 об.% на водяній бані при температурі 80°С. Першу суміш завантажують в контейнер 2 діаметром ЗО мм для подачі матеріалу матриці, другу суміш завантажують в контейнер 3 діаметром ЗО мм і завантажують парафін в контейнери, який використовують для подачі матеріалу волокна, що відповідає об'ємній концентрації 33 %, як матеріалу волокна такі його оболонки. Екструдують вказані матеріали через філь'єру з вихідним отвором діаметром 2,5 мм діаметр волокна 1,4 мм, зовнішній діаметр його оболонки 2,0 мм. З отриманого сформованого прутка необхідної довжини, видаляють парафін на повітрі при температурі 150°С і спікають в атмосфері водню при температурі 1200°С на протязі 2 годин. Після спікання отримали одноканальний виріб діаметром 22 мм з каналом середнього діаметру 1,25 мм, зовнішній середній діаметр оболонки 1,8 мм, що відповідає об'ємній концентрації каналу і оболонки каналу рівною 33%. Приклад 2. Проводять підготовку і екструзію матеріалів, як вказано в прикладі 1. Сформовані прутки довжиною 50 мм укладають в пресформу прямокутної форми 50x25 мм висотою 25 мм всього 100 шт. Після підпресовки пуансоном під тиском 1 т/см2 , проводили видалення парафіну і спікання, одержали багатоканальний виріб розмірами 45x22x17 мм з рівномірно розподіленими 100 каналами з середнім діаметром 1,26 мм і зовнішнім середнім діаметром оболонок каналів рівним 1,78 мм, що відповідає об'ємній концентрації каналів та оболонок каналів рівною 33%. Приклад 3. Проводять підготовку матеріалу матриці, та оболонки волокна як у прикладі 1, а для матеріалу волокна готують суміш порошку графіту з парафіном 50 об.%, аналогічно, як і матеріал матриці і оболонки волокна на водяній бані при 80 °С. Завантажують матеріал матриці, оболонки волокна і волокна відповідні контейнери 29,4 і екструдують, як у прикладі 1. Сформовані прутки довжиною 50 мм укладають в прес-форму і підпресовують, як у прикладі 2. Після видалення парафіну і спікання отримали композит армований комбінованими волокнами розмірами 45x23x19 мм з рівномірно, розподіленими 100 комбінованими волокнами середнім діаметром 1,9 мм, середній діаметр волокна із графіту 1,36 мм, що відповідає об'ємній концентрації волокон і його оболонок рівною 33%. Приклад 4. Готують суміші, як у прикладі 2 і 3. Завантажують матеріал матриці у контейнер 2 діаметром ЗО мм, матеріал оболонки волокон у контейнер 3 діаметром 20 мм і матеріал волокон в контейнер 4 діаметром 15 мм, що відповідає об'ємній концентрації матеріалу волокон 17%. А матеріалу оболонки волокон 26%. Сформовані прутки довжиною 50 мм, укладають у прес-форму, як у прикладах спочатку 2, а потім 3. Після спікання отримують багатоканальний виріб розмірами 45x22x17 мм і композит сформований комбінованими волокнами розмірами 45x23x19 мм з рівномірно розподіленими 100 каналами з середнім діаметром 0,9 мм і середнім зовнішнім діаметром оболонок каналів 1,43 мм, а також відповідно 100 комбінованими волокнами з середнім діаметром 1,55 мм і середнім діаметром графітових волокон 0,97 мм, що відповідає об'ємній концентрації каналів і графітових волокон рівною 17% і об'ємній концентрації каналів і оболонок каналів 26%. Пристрій для отримання одно- та багатоканальних виробів, або композитів армованих комбінованими волокнами ілюструється слідуючими прикладом. Корпус екструдера 1 містить контейнер 2 для подачі матеріалу матриці і контейнер 3 для подачі матеріалу оболонки волокна, а також контейнер 4 для подачі матеріалу волокна. В передній стінці корпусу 1 закріплена філь'єра 5 з решіткою 6, яка є голкотримачем і служить для подачі матеріалу матриці з контейнера 2 у вхідний отвір філь'єри 5. В стінці корпуса 1, яка розділяє контейнери 2 і 3 закріплена голка 7 з каналом 8, який служить для подачі матеріалу волокна і його оболонки з контейнерів 4 і 3 у вхідний отвір філь'єри 5. В стінці корпусу 1, яка розділяє контейнери 3 і 4 закріплена голка 9 з каналом 10, який служить для подачі матеріалу волокна з контейнера 4 у вхідний отвір каналу 8< голки 7. Голка 9 закріплена у вхідному отворі голки 7 за допомогою решітки 11, яка служить також для подачі матеріалу оболонки волокна з контейнера 3 у вхідний отвір голки 7. Матеріал волокна і його оболонки разом з матеріалом матриці продавлюють до отримання заготовки необхідного перерізу і форми через вихідний отвір 12 філь'єри 5. В нижній частині корпусу 1 прикріплена платформа 13 за допомогою болтів 14. В нижній частині контейнерів 2,3,4 розміщені втулки 15, які заповнюють "мертву зону " екструдера. Для підігрівання пластифікованих матеріалів матриці, волокна і його оболонки циркуляцією термостатичної рідини навколо корпусу 1 виконано водяну сорочку 16. Об'ємна доля матеріалу волокна та його оболонки в сформованій заготовці визначається відношення об'ємів або об'ємних витрат,, матеріалів волокна та його оболонки і матриці. Об'ємні витрати матеріалу ( добуток площі перерізу на швидкість подачі) за умовою безперервності потоку залишається постійними в будь-якому перерізі потоку. Тому, щоб змінювати об'ємну долю матеріалу волокна та його оболонки при подачі з контейнера за допомогою пуансонів, змінюють відношення площі перерізу контейнерів, а при подачі під дією шнеків можна змінювати відношення швидкостей їх обертання. Висновки: як видно з опису даного винаходу, цей спосіб та пристрій, для його реалізації суттєво розширює можливості отримання одно - і багатоканальних виробів або армованих композитів з комбінованими та над тонкими волокнами (каналами). При цьому є можливість регулювати об'ємну долю волокна (каналу) та його оболонки в процесі екструзії. При одержанні багатоканаль них виробів та композитів армованих комбінованими волокнами забезпечується рівномірний розподіл каналів (волокон) v вий0&3ї€£) матеоіапі Спосіб та пристрій для отримання одно і багатоканальних виробів або композитів армованих комбінованими волокнами А- А 3 2 АГ _4/ 9] 10/ И/ 7 Ф/г.2 Автор. В. М. Чубатюк