Навігація
Головна
ПОСЛУГИ
Авторизація/Реєстрація
Реклама на сайті
 
Головна arrow Природознавство arrow Теорія і технологія пресування порошкових матеріалів
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Технологія й обладнання ізостатичного пресування

Використання та перспектива використання ізостатичного пресування в технології виготовлення виробів методами порошкової металургії насамперед зумовлені його перевагами над іншими методами формування (пресування) порошкових виробів. Однак слід брати до уваги, що для виготовлення великої кількості виробів прийнятні інші методи формування, особливо статичне пресування в прес-формах, які мають значно вищу продуктивність.

Нижче зупинимось на перевагах ізостатичного пресування.

У більшості випадків при ізостатичному пресуванні досягається більш висока щільність неспечених заготівок порівняно із заготівками, отриманими статичним пресуванням на пресах або іншими методами ущільнення. При цьому щільність заготівки більш однорідна по її об'єму і меншою мірою залежить від форми виробу, що зумовлено, як зазначалося вище, відсутністю зовнішнього тертя та значно меншим внутрішнім.

При ізостатичному пресуванні відсутній вплив напрямку ущільнення. У деяких випадках, особливо при малому тиску пресування циліндричних виробів, може мати місце незначне зменшення щільності від периферії до центра і навпаки. Однак ці коливання щільності незначні порівняно з іншими методами пресування. Це явище значною мірою залежить від властивостей вихідних порошків і може бути подолане підбором властивостей порошків та оптимального тиску пресування.

Напруження, які виникають у пресовках при їх ущільненні, дуже незначні за рахунок відсутності переважних напрямків прикладання навантаження та зовнішнього і внутрішнього тертя. Однак при пресуванні деяких виробів, особливо при пресуванні за методом "сухого" чохла, можуть виникнути стискальні або розтяжні напруження залежно від напрямку переміщення поверхні чохла відносно заготівки. Але величина цих напружень значно менша порівняно з іншими методами пресування і залежить переважно від властивостей вихідного порошку.

Відсутність знакозмінних напружень попереджує виникнення такого браку при пресуванні, як розшарування структури (виникнення тріщин), які іноді виникають у пресовках, отримуваних іншими методами пресування.

При ізостатичному пресуванні може бути досягнута більш висока міцність пресовок (на 10-15 %) порівняно з міцністю пресовок, отриманих пресуванням із використанням прес-форм на механічних або гідравлічних пресах. Це має важливе значення, оскільки пресовки, отримані методом ізостатичного пресування, у більшості випадків необхідно незначно механічно обробляти. Останнє належить до недоліків методу ізостатичного пресування.

Обробку порошкових заготівок можна проводити фрезеруванням, точінням, різанням, свердлінням, шліфовкою та іншими методами. Однак при цьому втрати матеріалу значно менші, ніж при виготовленні виробів механічною обробкою литих заготівок.

У більшості випадків при ізостатичному пресування у склад вихідної шихти не вводять мастила з метою зменшення внутрішнього та зовнішнього тертя, а якщо їх і вводять, то в значно менших кількостях, ніж при статичному пресуванні. Змащувальні домішки вводяться також у тих випадках (особливо це стосується керамічних матеріалів), коли вони є складовими матеріалу або необхідні для забезпечення спеціальних властивостей кінцевого виробу.

Відсутність мастил або речовин, які виконують їх роль, виключає операцію сушіння заготівок. У цьому випадку також можна значно збільшити швидкість нагрівання заготівок до температури спікання.

Унаслідок високої щільності пресовок, отриманих методом ізостатичного пресування, її рівномірного розподілу по об'єму відсутність або мала кількість змащувальних домішок, відсутність знакозмінних напружень значно зменшують їх усадку при спіканні. Відповідно, полегшується можливість контролю процесу спікання. Заготівки при спіканні не деформуються та не руйнуються, що значно зменшує можливість виникнення браку.

Спечені вироби із заготівок, які отримані методом ізостатичного пресування, мають більш високу щільність, рівномірний її розподіл по об'єму, більші значення характеристик міцності. Останнє зумовлене відсутністю змазок у вихідній шихті і, як наслідок, формуванням більш якісного контакту між зернами кінцевого матеріалу.

Однією з важливих переваг ізостатичного методу пресування (особливо гідростатичного) є відсутність обмежень на розміри чи співвідношення розмірів заготівок. Тиск при ізостатичному пресуванні залежить не від розмірів виробів (поверхні пресування), як це має місце при статичному пресуванні на пресах, а тільки від величини зовнішніх сил згідно із законом Паскаля. Тиск у будь-якій точці заготівки однаковий незалежно від її форми.

Методом ізостатичного пресування з однаковою ефективністю можна отримувати заготівки з розмірами від кількох сантиметрів до кількох метрів та товщиною стінки кілька міліметрів.

Порівняно з пресуванням на пресах у прес-формах для ізостатичного пресування необхідні менші витрати. За середніх і великих тисків пресування обладнання для ізостатичного пресування має вартість у 10-15 разів меншу. При цьому ефективність методу зберігається за відносно малих масштабів виробництва.

Найбільш часто в практиці виготовлення порошкових виробів застосовують гідростатичне пресування. У цьому випадку як середовище, що передає тиск, застосовують рідини, вимоги до яких були наведені вище. Як робочі рідини можна застосовувати чисті мінеральні олії, водні емульсії з різних олій, гліцерин; можна використовувати і воду, але за умови додавання в неї інгібітору корозії. Гідростати, які використовують для гідростатичного

пресування за принципом створення тиску рідини, можна поділити на три основні групи.

До першої групи належать гідростати, в яких конструктивно передбачені зовнішні джерела високого тиску – компресори (насоси) або мультиплікатори.

До другої групи належать гідростати, які передбачають використання гідравлічних пресів, коли навантаження від їх поршня передається через рідину на оболонку з порошком, яка розміщена в ємності високого тиску.

До третьої групи належать гідростати, в яких започаткований принцип гідродинамічного пресування (див. далі розділ 5).

Гідростати першої групи бувають рамної та безрамної конструкції. У першому випадку радіальний тиск робочої рідини сприймається контейнером гідростата, а осьове зусилля на пробки контейнера передається на силову раму. Контейнер гідростата і станина скріплюються обмоткою з високоміцного дроту або стрічки. У гідростатах другої конструкції радіальні й осьові зусилля замикаються в корпусі товстостінного контейнера з дном. Осьове зусилля в цьому випадку сприймається різьбовими байонетним затворами.

Основними конструктивними вузлами гідростата є: контейнер, станина, гідро проводи, а також установка для створення високого тиску. Найбільш відповідальною деталлю гідростата є контейнер, від якого багато в чому залежать технічні можливості гідростата. За робочих тисків 150-200 МПа і осьового зусилля до ЗО МН контейнери виконуються одношаровими. У таких контейнерах тиск не повинен перевищувати половини допустимої напруги для матеріалу контейнера.

Для ізостатичного пресування за тиску більше 200 МПа і зусилля більше 30 МН використовують гідростати з багатошаровими контейнерами або контейнери, скріплені високоміцним дротом чи стрічкою. Багатошаровий контейнер складається із системи кілець, посаджених одне на одне з натягом.

Іншою конструкцією контейнера є одношаровий циліндр, на який зі значним натягом намотується високоміцна металева стрічка. Така конструкція контейнера зменшує його габарити та значно підвищує безпечні умови його експлуатації.

Другою важливою частиною гідростатів є станина, яка сприймає осьові навантаження. Основним конструктивним вирішенням станини є силова станина, скріплена високоміцною стрічкою. яка вкладається в спеціальну деталь коритоподібного перетину. Такі станини мають більш високу міцність, ніж литі.

Гідростати безрамного типу зазвичай використовують для ізостатичного пресування за відносно малих тисків (60 100МПа) і зусиль пресування (6-20 МН). що зумовлено наявністю в них контейнерів із різьбовими пробками.

Для пресування заготівок порошкових виробів широкої номенклатури на теренах країн СНД розроблена низка гідростатів, які мають внутрішній діаметр робочої камери до 600 мм і висоту до 2000 мм (рис. 73, 74).

Конструктивна схема гідростата насосного типу

Рисунок 73 – Конструктивна схема гідростата насосного типу

Так, на рисунку 73 наведена конструкція одного з таких гідростатів насосного типу. Він складається з робочої камери (робочого циліндра) 13 у вигляді товстостінної труби, яка скріплена кільцями. Зверху і знизу циліндр закритий затворами 1 і 2. При цьому верхній затвор 2 – знімний. Циліндр закріплений між двома плитами 9 і 14, які стягнуті між собою за допомогою стрижнів 12 і гайок 8. Конструкцією передбачена запірна плита 3, яка розміщується між верхнім торцем циліндра і верхньою плитою. У разі завантаження підготовленого для пресування контейнера (див. рис. 64) запірна плита за допомогою спеціального пристрою 11 по роликах 10 зсовується з верхнього затвора, після чого він може бути вийнятий. Після завантаження контейнера затвор ставлять на місце і всувають запірну плиту. За допомогою гайки 5, диска 4 й упорного підшипника 7 затвор і запірну плиту притягують до верхньої плити. За допомогою насоса (компресора) високого тиску через патрубок 15 у циліндр нагнітають робочу рідину. При цьому відкривають вентиль 6 для виходу повітря з камери, який перекривають після повного його видалення з камери.

Для виробництва великогабаритних заготівок із тугоплавких металів можна застосовувати гідростати насосного типу з робочим тиском до 220 МПа і робочою камерою діаметром 250 мм (рис. 74). Основним вузлом такого гідростата є запірний пристрій, який складається з упорної байонетної втулки 3, яка входить у пази круглої верхньої плити 4. Кільце верхнього затвора 5 впирається у втулку 3, яка через байнетне з'єднання передає осьове зусилля на верхню плиту 4. Остання стягнута з нижньою плитою за допомогою шпильок 1 і гайок 2. У нижній плиті 10 і затворі 8 змонтований трубопідвід високого тиску 9, через який за допомогою компресора (насоса) високого тиску подається робоча рідина в робочу камеру 7.

Особливістю конструкції такої установки є те, що осьове зусилля, яке розвивається в робочій камері, сприймається шпильками, гайками і плитами. При цьому сама камера розвантажена від напружень, що діють у напрямку вертикальної осі. Останнє дає змогу при виготовленні корпуса 6 у вигляді тришарового скріпленого циліндра використовувати окремі кільця замість суцільної труби.

Конструкція безрамного гідростата насосного типу (конструкції І (І ЩІчормета СССР)

Рисунок 74 – Конструкція безрамного гідростата насосного типу (конструкції І (І ЩІчормета СССР)

При пресуванні завантаження контейнера з порошком у робочу камеру відбувається через отвір у верхній частині гідростата після знімання байнетної втулки 3 та верхнього затвора 5.

Гідростатичне пресування також можна проводити з використанням гідростатів виробництва фірм США. Максимальні габарити робочого простору (діаметр 1.524 м і довжину 1.5 м) мають гідростати, які випускаються фірмою “Lowi' При цьому в гідростаті може створюватись тиск до 2000 МПа. Так. для пресування виробів за тиску 1400 МПа можна проводити з використанням гідростата, конструкція робочої камери якого показана на рисунку 75. Корпус камери 9 з діаметром робочого простору 40,6 см і висотою 213,4 см суцільний, виготовлений із металевої поковки. В інших гідростатах цієї конструкції можуть бути передбачені два верхні різьбові затвори, що дає змогу швидше 'завантажувати зразки малих розмірів. Робочарідина подається через отвір із клапаном 11 у дні корпуса Затвори мають кільцеві ущільнення 4,5,10.

Конструкція робочої камери гідростата з мультиплікатором (СІЛА)

Рисунок 75 – Конструкція робочої камери гідростата з мультиплікатором (СІЛА)

Принцип роботи гідростата такий. Після завантаження оболонки, заповнення гідростата робочою рідиною і герметизації відкривають клапан 1 і за допомогою пневматичного насоса видаляють залишок повітря. Потім клапан закривають і нагнітають рідину до тиску 420 МПа. Після цього включають мультиплікатор для створення робочого тиску. Вимірюється робочий тиск за допомогою манганінового датчика й автоматично записується за допомогою спеціального пристрою.

Одним із різновидів є гідростати насосного типу з використанням як джерела високого тиску мультиплікаторів. Типові схеми мультиплікаторів наведені на рисунках 76 і 77.

Принципова схема гідравлічного мультиплікатора

Рисунок 76 – Принципова схема гідравлічного мультиплікатора

Відповідно до схеми (рис. 76) для подачі робочої рідини в контейнер гідростата слугує насос низького тиску 14 із запобіжним клапаном 15. Робоча рідина подається по черзі в порожнини гідро мультиплікатора подвійної дії. У середній частині мультиплікатора розміщений циліндр низького тиску. Поршень 11 цилін-

дра низького тиску переміщається від одного ступеня здвоєного масляного насоса 17. На торцях поршня 11 монтуються плунжери 10 камер високого тиску, які розміщуються на одній вісі з циліндром низького тиску з обох його сторін і виконані у вигляді складних контейнерів 7, змонтованих у розточеннях корпусів. У порожнину контейнера запресовуються затвори 4 і 9, які забезпечують герметизацію камери. Плунжерний затвор 9 утворює разом із плунжером 10 пару, що працює по зазору. У затворі 4 виконані канали для подачі води в камеру і підведення високов'язкого мастила (циліндрового) в систему ущільнення камери. У порожнині контейнера встановлений поршень-втулка 8, яка розділяє емульсію і мастило системи керування. Поршень-втулка має можливість осьового переміщення у внутрішній втулці 6, яка встановлена із зазором у контейнер. Завдяки переміщенню поршня-втулки вирівнюється тиск емульсії і високов'язкого мастила по обидва боки втулки, що запобігає витоку емульсії. Для розподілу масляної системи від системи високов'язкого мастила використовують роздільник 19.

Навантаження, що виникає при роботі мультиплікатора і діє на затвори, сприймається кришкою 2, яка кріпиться до корпуса болтами. У кришці змонтовані клапани для нагнітання З і всмоктування 5 емульсії та зворотний клапан 1 системи керування. Корпуси камер високого тиску обладнані системою охолодження. Вихідні трубопроводи камер високого тиску об'єднані ресивером для згладжування пульсацій тиску робочої рідини і забезпечені манометрами високого тиску. Мультиплікатор кріпиться на баку, який слугує ємністю мастила для роботи насоса низького тиску. На баку кріпиться гідропанель, що об'єднує фільтри для тонкого очищення мастила 18, двопозиційний розподільник 16, манометр, запобіжні клапани 13 і 21, ресивер, запірний вентиль 22 й інша гідроапаратура. Розподільник обладнаний циліндрами керування 12, встановленими на золотнику керування 20.

Гідравлічна схема гідростата з мультиплікатором

Рисунок 77 – Гідравлічна схема гідростата з мультиплікатором

Також може використовуватись мультиплікаторний гідростат, схема якого показана на рисунку 77. Він працює таким чином. Після завантаження еластичної оболонки з порошком у робочу камеру гідростата та її герметизації камеру 5 і камер} мультиплікатора з боку високого тиску за допомогою насоса 1 заповнюють рідиною. Після цього лінію первинного заповнення відключають стопорним клапаном 20. За допомогою насоса ІН рідина подається в бік низького тиску мультиплікатора. Завдяки цьому відбувається стиснення рідини і передача тиск} в камер} 5. Відбувається пресування порошку в оболонці. Після закінчення пресування тиск скидається через злив рідини з боку низького тиску мультиплікато ра.

Фірмою "Lowi" (США) розроблено декілька різновидів конструкцій гідростатів. Найбільший із них має контейнер діаметром 152,4 см і довжиною 150 см. Робочий тиск у контейнері 2000 МПа.

Фірмою "National Forgeco Со" розроблені численні конструкції для автоматизованого процесу гідростатичного формування. Особливий інтерес має так званий рото прес, який має окремі вузли для заповнення форм порошком, формування і видачі продукції. Цикл роботи цієї установки такий: після того як порошок введений у верхній відсік, установка приводиться в обертання потужним електродвигуном. Під час обертання і руху поршня, що приводиться в дію ексцентриком, створюється ізостатичний тиск. Після повороту ексцентрика на 180° цикл формування закінчується, і спресована деталь видаляється із гідростата. Одночасно відбувається завантаження нової порції порошку. При формуванні виробів діаметром до 60 мм і довжиною до 100 мм при тиску близько 10 МПа продуктивність рото преса досягає 15 виробів за хвилину.

Широке застосування у практиці виготовлення порошкових виробів мають гідростати шведської фірми "ASEA", деякі характеристики яких наведені в таблиці 29. Розроблено близько 50 типорозмірів з уніфікованими основними вузлами і гідроприводом.

На всіх промислових установках для гідростатичного ущільнення порошків ущільнення можна здійснити двома способами: "сухого мішка" і "мокрого мішка". Найбільш просте устаткування застосовується при способі "мокрого мішка". У загальному вигляді воно складається з посудини високого тиску, насосної системи та тонкостінної еластичної оболонки, в яку поміщають порошок (див. рис. 60). За один робочий цикл при цьому можна виготовити кілька пресовок різних форм і розмірів.

Таблиця 29 – Технічні характеристики гідростатів фірми "ASEA"

Тип гідростата

Робочий

тиск,

МПа

Внутрішній діаметр контейнера, мм

Висота

контейнера,

мм

Осьове

зусилля,

МЛ

GJA-5a

200

150

600

3,4

GJA-40

320

400

2450

40,0

GJA-40

320

400

1650

40,0

GJA-1

600

45

100

0,95

GJA-80

600

400

1980

75,0

Процес гідростатичного формування за схемою "сухого мішка" призначений для промислового виробництва однотипних пресовок. Завантаження порошку і вивантаження спресованих виробів часто автоматизовані. Еластичну оболонку можна використовувати багато разів, однак цим методом можна отримувати лише вироби простої конфігурації, які легко вилучати з оболонки.

Так, наприклад, для пресування виробів типу тигля можна використовувати гідростат, схема робочого вузла якого показана на рисунку 78. Такий гідростат працює за схемою обтиснення зовні на осердя (оправку) і складається з товстостінного циліндра і байонетного затвора у верхній частині. Затвор 6 і дно контейнера 4 сприймають осьове зусилля пресування, а стінки контейнера – радіальне зусилля. Всередині контейнера вбудований перфорований обмежувач 3 із дном, який повторює зовнішню геометричну форму пресовки з урахуванням коефіцієнта усадки порошку 1 при пресуванні. Верхній торець пресовки формується відсікачем 5. Тонкостінний еластичний чохол 2, розміри якого відповідають необхідним розмірам пресовки, розміщується всередині обмежувача. Для підведення рідини високого тиску та вакуумування простору між внутрішньою поверхнею контейнера і перфорованим обмежувачем у корпусі передбачені радіальні отвори. Вакуумування цього простору дає змогу розтягнути еластичний чохол на величину усадки порошку при пресуванні. Порошок у чохол засипають через верхню кришку, після чого вона кріпиться на місце. Потім через штуцери в ній відкачується повітря з порошку за допомогою вакуумного насоса. Після цього за допомогою гід- ропривода в контейнер подається робоча рідина, яка через отвори в перфорованому обмежувачі рівномірно діє на еластичний чохол. Останній передає тиск порошку і своєю внутрішньою поверхнею надає необхідної форми пресовці. Продуктивність таких гідростатів при роботі одного оператора може становити до 20 пресовок за годину.

Схема гідростата для пресування виробів типу стакан за методом

Рисунок 78 – Схема гідростата для пресування виробів типу стакан за методом "сухого" чохла

Вироби типу стакан можна також пресувати обтисненням на матрицю. Схема такого пристрою, розробленого в Білорусі, показана на рисунку 79. Для виготовлення пресовок за цією схемою порошок 2 засипають у порожнину, яку створюють еластична оболонка 7 і матриця 6. Після цього в матрицю вставляють упор 5. який формує днище тигля. Потім пристрій розміщують у фіксуючій рамі або між плитами гідравлічного чи гвинтового преса і через штуцер 14 й отвори 3, 4.8 в осерді подають робочу рідину і створюють її тиск, який діє на еластичну оболонку. Через неї тиск передається на порошок, який і ущільнюється. Внутрішня конусність стакана може змінюватись за допомогою вставки 10. яка розміщується між осердям і еластичною оболонкою.

Схема пристрою для ізостатичного пресування виробів за схемою сухої оболонки типу стакан обтисненням на матрицю

Рисунок 79 – Схема пристрою для ізостатичного пресування виробів за схемою сухої оболонки типу стакан обтисненням на матрицю

На рисунку 80 показана схема другого різновиду гідростатів, які працюють за схемою "сухого" мішка та принципом обтиснення зсередини на стінку контейнера і застосовуються для пресування виробів із наскрізними отворами типу тонкостінних циліндрів та кілець. Такий гідростат виконаний у вигляді силового осердя 5. посередині якого встановлюється еластична оболонка 3 і який підтискається з торців гайками 1 і 7. На нижній гайці співвісно із силовим осердям розміщений контейнер 2. на верхньому торці якого закріплені два вібратори 4. Кільцевий простір між зовнішньою поверхнею оболонки та внутрішньою поверхнею контейнера заповнюється порошком 8. Осьове зусилля пресування в нижній частині осердя сприймається гайкою 1, а у верхній частині різьбовим байонетним затвором 6. У процесі пресунання робоча рідина подається зсередини через перфорований стакан 9 і діє на еластичну оболонку, яка роздувається і напресовує кільцеву порошкову заготівку на контейнер. Таким чином можна виготовляти до 4 пресовок за годину.

Схема гідростата для пресування виробів із наскрізними отворами типу тонкостінних циліндрів і кілець за методом

Рисунок 80 – Схема гідростата для пресування виробів із наскрізними отворами типу тонкостінних циліндрів і кілець за методом "сухото" чохла

У промисловості широке застосування мають вироби, отримані методами порошкової металургії у вигляді тіл обертання. Цс різноманітні стрижні, втулки, труби тощо. Вони також можуть бути пористими або зі складною зовнішньою поверхнею. При цьому матеріал цих виробів не дає змоги отримувати їх традиційними методами лиття та механічної обробки. Це можуть бути тверді тугоплавкі сполуки, тверді сплави, кераміка та інше. У цьому випадку для їх виготовлення доцільно використовувати спеціальні методи ізостатичного пресування за методом "сухого" чохла з подальшим спіканням отриманих заготівок. Так. для виготовлення циліндрів може застосовуватись установка, розроблена в Білорусі, схема якої показана на рисунку 81.

Пристрій складається з матриці 9 і пуансона 10. який виконаний у вигляді еластичної оболонки, надітої на жорстку (металеву) вставку 11. Жорстка вставка надіта на центральне осердя, яке одним кінцем розміщене в основі / У вставці передбачено конусоподібний отвір 4 з розширенням до закругленого торця 3. Еластична оболонка 10, яка охоплює торець 3 і вільну поверхню 2 центрального осердя 12, утворює ущільнювальний манжет для самогерметизації пуансона.

Схема пристрою для пресування виробів типу труба ущільненням порошку на матрицю:

Рисунок 81 – Схема пристрою для пресування виробів типу труба ущільненням порошку на матрицю:

I – вихідна позиція;

II – позиція після пресування

Вставку 11 розміщують всередині еластичної оболонки на стадії її виготовлення. При цьому матеріали оболонки і вставки не повинні схоплюватись (має бути відсутня адгезія). Розміри і форма вставки 11 при виготовленні циліндричних виробів повинні бути такими, щоб товщина еластичної оболонки на межі контакту з порошковою заготівкою була однаковою для забезпечення однакового ступеня її деформації. У випадку, коли пресують вироби конічної форми, товщина оболонки повинна рівномірно збільшуватись у бік збільшення діаметра. Товщину оболонки розраховують за формулою відповідно до схеми (рис. 82):

(4.11)

де- внутрішній радіус еластичної оболонки на висоті h;

- максимальний зовнішній радіус недеформованої еластичної оболонки;

- внутрішній радіус еластичної оболонки;

- радіальне переміщення зовнішньої поверхні оболонки

(для рівностінної пресовки);

- кут нахилу оболонки;

- висота пресовки.

Розрахункова схема для визначення товщини шару оболонки

Рисунок 82 – Розрахункова схема для визначення товщини шару оболонки

Для того щоб еластична оболонка мала максимальний строк роботи. її деформація при пресуианні не повинна перевищувати ЗО %. Це буде мати місце при певному співвідношенні зовнішнього радіуса недеформованої оболонки і її внутрішнього радіуса. При заданому зовнішньому радіусі внутрішній радіус розраховують за формулою

(4.12)

де- тангенціальна деформація еластичної оболонки на внутрішній її поверхні ().

Робоча рідина від джерела високого тиску подається до еластичного пуансона (оболонки) 10 по системі каналів 13. які виконані в центральному осерді 12, і по радіальним канатах 6 всередині вставки 11. Для підвищення надійності сполучення каналів 6 і 9 між собою в тілі осердя 12 виконані кільцеві проточки 5.

Жорсткий каркас, створений вставкою 11, осердям 12 і основою 1, забезпечує жорсткість еластичному інструменту і не допускає втрати форми еластичною оболонкою 10. Осердя 12, яке встановлене у центральний отвір вставки 11 й оболонки 10 з натягом 0,1-0,3 мм, призначене для підведення робочої рідини і забезпечення герметичності пристрою та збірки еластичної оболонки з основою 1. Зібрані на основі еластичної оболонки зі вставкою і осердь утворюють пуансон, який у процесі роботи пристрою не розбирається. Всі канали вставки і осердя заповнюють робочою рідиною. Матрицю 9, яка сприймає радіальні навантаження при пресуванні, встановлюють на основі так, щоб між її внутрішньою поверхнею і еластичною оболонкою утворився кільцевий зазор для засипання ущільнюваного порошку. Упор 8 слугує для попередження осьових переміщень у процесі пресування. Для попередження осьових деформацій у конструкції пристрою в цілому передбачена спеціальна металева рама, яка на рисунку 81 не показана.

Принцип роботи пристрою такий. Спочатку на основі 1 встановлюють матрицю 9 і в утворений кільцевий зазор між нею і еластичною оболонкою 10 засипають вихідний порошок, який після цього герметизують упором (пробкою) 8. Зібраний таким чином пристрій розміщують всередині зовнішньої рами. Для пресування в центральний канал 13 осердя 12 подають робочу рідину від гідравлічної станції високого тиску. По каналах 13, 6 в осерді 12 і вставки 11 робоча рідина проходить в робочу порожнину, яка утворена цією вставкою і еластичною оболонкою, і розтягує її. При цьому вільні поверхні 7 еластичної оболонки притискуються до осердя і герметизують робочу порожнину. Під час розтягування еластична оболонка передає тиск робочої рідини на порошок, який завдяки цьому напресовується на матрицю в радіальному напрямку. Таким чином реалізується радіальна схема пресування, що еквівалентна пласкому пресуванню виробів малої висоти. Завдяки реологічним властивостям еластичної оболонки тиск пере дається рівномірно на всю поверхню пресовки, що забезпечує ефект ізостатичного пресування і, отже, отримання пресовки з рівномірним розподілом щільності по її об'єму. Вибір тиску пресування та закономірності ущільнення аналогічні до тих, які були розглянуті нами вище. На ступінь ущільнення впливає тиск пресування, матеріал порошку та його властивості.

Після пресування скидають тиск робочої рідин. Завдяки цьому еластична оболонка під дією пружних сил відновлює свої вихідні розміри. При цьому робоча рідина витискується з робочої порожнини і відбувається звільнення контакту оболонки з пресовкою. Пристрій звільнюють від зовнішньої рами, знімають матрицю з пресовкою і упором 8 з основи. Потім завдяки прикладанню осьового зусилля до упору виштовхують отриману пресовку з матриці. Для отримання партії пресовок процес повторюють у тій же послідовності.

За допомогою розглянутого пристрою можна також отримувати пресовки з квадратним, трикутним, овальним, зубчастим та іншим перерізом, конічної форми. Можливе також виготовлення пресовок з криволінійною твірною. В останньому випадку матрицю виконують роз'ємною для забезпечення вилучення пресовки з неї. При цьому також зовнішня поверхня еластичної оболонки, а відповідно, і зовнішня поверхня вставки 11, повинна бути еквідистантною робочій поверхні матриці 9 у випадку пресування виробу з рівномірною товщиною стінки. Можливе виготовлення й інших виробів. У цьому та інших випадках для розрахунку геометричних параметрів еластичної оболонки можна використовувати формули (4.11),(4.12).

За схемою "сухого мішка" тонкостінні тиглі також можна виготовляти з використанням гідростатичної установки, розробленої за часів СРСР всесоюзним Науково-дослідним інститутом металургійного машинобудування на базі малогабаритного преса із зусиллям 20 МЛ. Установка складається, крім преса з гідроприводом, з пристрою для гідростатичного формування тиглів, гідрокомпресора, вакуумної установки і системи механізації.

Пристрій для гідростатичного формування тиглів складається з тонкостінного контейнера 1 з днищем, у який вбудована прес-форма (рис. 83). У контейнері над перфорованою оправкою 2 встановлено еластичну оболонку 3, що має для герметизації порожнини потовщений фланець-замок, який притискається до виточки в контейнері натискною втулкою 4 із фланцем 5. Порошок перед формуванням засипається в поглиблення оболонки 3. Внутрішня порожнина тигля формується за допомогою сталевого осердя 6. а для вирівнювання верхнього торця слугує відсікач 7. Над відсікачем встановлюється опора 8. У кінці циклу форму вання еластична оболонка притискається до округлених конічних виступів по периметру відсікана, створюючи при цьому рівну гладку зовнішню поверхню тигля, а надлишок порошку збирається між виступами відсікана й опорою 8. Між відсікачем і опорою на початку формування створюється зазор за рахунок гумових опор 9. При додаванні тиску ці опори осаджуються. Опора 8 притискується до відсікана 9, запобігаючи затіканню матеріалу оболонки між відсікачами й опорою. Пробка 10 з ущільнюючим кільцем 11 закриває контейнер зверху і попереджає натікання повітря при вакуумуванні порошку через канал у пробці. Осердя центрується по вісі контейнера за допомогою штиря 12, який загвинчений у пробку 10. Весь контейнер закріпляється на плиті 13, яка встановлюється на столі механічного преса.

Пристрій для гідростатичного формування тиглів

Рисунок 83 – Пристрій для гідростатичного формування тиглів

Продуктивність цієї установки складає 3-4 тиглі за годину. Основні технічні характеристики наведені в таблиці 30.

Як зазначалося вище, другою групою гідростатів є такі, що передбачають використання гідравлічних пресів. Принцип їх дії полягає в тому, що навантаження від поршня преса передається через рідину до порошку в тонкостінній оболонці, розміщеній у камері високого тиску. Робочий тиск створюється безпосередньо в контейнері за допомогою прес-штемпеля, закріпленого на плунжері гідравлічного циліндра. Гідростат, який працює за цим принципом, показаний на рисунку 84. Для пресування порошок в еластичній оболонці 5 розміщується в камері високого тиску З, заповненій робочою рідиною 4. Камера, яка виконана у вигляді багатошарового циліндра, встановлюється на станині преса 6. Тиск на рідину створюється за допомогою плунжера преса 2, який має систему ущільнень. На станині преса також оснащена вушком для завантаження оболонки з вихідним порошком і розвантажування пресовою

Таблиця 30 – Характеристики установки для гідростатичного пресування тиглів за методом "сухого чохла"

Характеристика

Розмірність

Значення

Робочий тиску контейнері

МПа

300

Внутрішній діаметр контейнера

ММ

240

Робоча висота контейнера

мм

110

Осьове зусилля

мл

20

Хід висунення контейнера

ММ

750

Тиск у робочій порожнини при вакуумуванні

Па

13,3

Габаритні розміри пресованих виробів (за товщини стінки 8-10 мм)

ММ

190x100x60

Схема гідростата на базі гідравлічного прес а

Рисунок 84 – Схема гідростата на базі гідравлічного прес а

У Науково-дослідному інституті металургійного машинобудування (СРСР) розроблені конструкції гідростатичних пресів, які можуть бути використані як для гідростатичного формування порошків. так і для звичайного пресування, штамповки, гідромеханічного пресування і т.п.

Розроблено також гідростат на базі преса із зусиллям 6300 кН, що працює в напівавтоматичному циклі. Його характеристики наведені в таблиці 3 1.

Таблиця 31 – Характеристики напівавтоматичного гідростата

Характеристика

Розмірність

Значення

Робочий тиск у контейнері

МПа

100

Розміри контейнера:

мм

внутрішній діаметр

250

зовнішній діаметр

430

висота

800

Робоча рідина

-

Індустріальне мастило

Повне осьове зусилля

кН

6300

Діаметр поворотного стола

мм

1400

Габарити установки в плані

мм

2000x2000

Вага установки

т

4

Основними вузлами такого гідростата є поворотний стіл, механізм повороту, два контейнери, мультиплікатор, виштовхувач, механізм гальмування і фіксації стола, буксир-дозатор, блок запірних вентилів, гідропривід (рис. 85). Цикл роботи гідростата є таким. Дозуюча труба бункера-дозатора поєднується з віссю контейнера. і відкривається нижній шибер, через який порошок пот- раатяє в гідростат. Потім нижній шибер закривається, труба відводиться у вихідне положення, кінцевим вимикачем відкривається верхній шибер, і порошок просипається в дозуючу трубу. При цьому при зворотному русі верхній шибер відсікає потрібну дозу. Після включення механізму повороту стіл, повертаючись, подає контейнер у позицію пресування. Механізм гальмування пригальмовує стіл, а механізм фіксації зупиняє його, поєднуючи вісь контейнера з віссю прес-штемпеля преса. Траверса преса опускається вниз, і прсс-штсмпсль ггідпресовує порошок. Після зупинки траверси включається мультиплікатор, який подає рідину під тиском у контейнер, і відбувається пресування порошку з одночасним його вакуумуванням. Після закінчення процесу пресування траверса піднімається вгору, а стіл повертається і подає контейнер у позицію розвантаження. Виштовхувач виштовхує пресований виріб вгору, в той час як другий контейнер подається в позицію формування.

Схема гідростата на базі гідравлічного преса

Рисунок 85 – Схема гідростата на базі гідравлічного преса

Гідравлічні преси широко застосовуються для ізостатичного пресування у товстостінних оболонках (квазіізостатичне пресування), суть якого була нами розглянута вище. На рисунку 86 показана схема прес-блока для такого пресування. За одним із варіантів принцип дії такого блока полягає в тому, що товстостінна еластична оболонка 7 з порошком завантажується в матрицю 5. Внутрішню поверхню матриці для зменшення тертя оболонки об стінки змащують тонким шаром веретенного мастила. До оболонки через верхній пуансон 6 прикладається тиск, завдяки чому вона деформується. За рахунок зростаючого тертя між зовнішньою поверхнею і стінками матриці оболонка захоплює за собою обойму 3. Нижній пуансон 10, нерухомий відносно обойми, забезпечує додаткову допресовку з іншого боку. При відношенні висоти виробу до його діаметра, меншому за 5, нижня допресовка не обов'язкова. Рух верхнього та нижнього пуансонів можна регулювати за допомогою гвинтів, які розміщені на обмежувачах 1. Пресування в такій установці можна вести по тиску і до упору, тобто до того моменту, коли блок обойми з матрицею під дією тиску опуститься на вилку 11.

Прес-блок для пресування в товстостінних еластичних оболонках

Рисунок 86 – Прес-блок для пресування в товстостінних еластичних оболонках

За іншим варіантом, більш зручним для масового виробництва, висоту деталі, що пресується, можна регулювати за допомогою висоти вилки 11. Еластична оболонка з виробом випресовується переміщенням вилки на верх обойми і прикладанням до неї тиску. Під час опускання матриці нижній шансон виштовхує оболонку З неї. ПІСЛЯ зняття тиску пружини 9 блок матриці повертають у вихідне положення. Після зняття однієї з торцевих пробок деталь виймають з оболонки. Для виштовхування оболонки зі спресованим виробом із матріщі можна використовувати і нижній виштовхуюч преса, зв'язавши його з нижнім пуансоном.

Для багатосерійного виробництва по пресуванню деталей у товстостінних оболонках доцільно застосовувати установки, які працюють у автоматичному циклі. Схема такої установки показана на рисунку 87.

Пристрій для автоматичного із остатичного пресування в товстостінних оболонках

Рисунок 87 – Пристрій для автоматичного із остатичного пресування в товстостінних оболонках

У цій установці п'ять еластичних матриць 10 розміщені на поворотному столі 14, кроковий поворот якого здійснюється за допомогою механізму 15. Стіл 14 після його повороту, коли одна з матриць опиняється між колонами 4 преса з одного боку, а з іншого – між плитами 1 і 13, піднімається гідроциліндром 8 через тягу 7 у верхнє положення; механізм повороту займає вихідне положення, а матриця з порошком входить для пресування у гніздо 11 складовою обойми 2 і 3. Точне влучення матриці в гніздо забезпечується напрямною дією металевої підставки матриці і можливістю деякого горизонтального зсуву плити 5 у гнізді опори 6. У гнізді міститься пружна вставка 9, через яку подається тиск на матрицю з порошком. Після підйому стола механізм 16 з допомогою гідроциліндра 17 і системи важелів повертає опорну плиту 12, яка стає під опорою 6 на нижній плиті преса, і відбувається невелике опускання стола. У процесі пресування зусилля передається від верхньої плити преса через матрицю, опору 6 і опорну плиту 12 на нижній стіл преса, так що механізм підйому і повороту стола ізольовані від впливу зусиль формування. Коли поворотний стіл перебуває у верхньому положенні, то в інші матриці поза зоною преса проводиться засипка порошку і його утруска, потім з матриць витягуються спресовані деталі за допомогою звичайних пристроїв.

Однією з відповідальних операцій у процесі автоматичного ізостатичного пресування у товстостінних оболонках є вилучення спресованого виробу з еластичної оболонки за такої умови, щоб сама форма залишилася в металевій матриці і при наступному циклі була готова до засипання порошку. Ця умова може бути виконана при застосуванні пристрою, схема якого показана на рисунку 88. Для цього осердя 10 закріплюється на верхній стінці преса і після закінчення пресування піднімається вгору. У цей момент поверхня виступу 2 виходить з контакту з еластичною матрицею, встановленою на нижній плиті преса. Завдяки тому що під час пресування пресовка обтискує голку 16, то вона разом з нею витягується з матриці. Коли в процесі підйому вгору виступ осердя доходить до верхнього упору преса, то пов'язані з ним стрижень і штифт 6 починають опускатися вниз. Штифт 6 перебуває одночасно в прямих пазах 13 корпуса оправки і косих пазах трубчастого елемента 14 і. опускаючись, обертає трубчастий елемент 14, посаджений на підшипники 11 і 12. Одночасно обертається і пов'язана з трубчастим елементом траверса 3 і прикріплені до неї втулка 1, пробка 5 і голка 16. Цей обертальний рух порушує зв'язок пресовки з голкою. Сама ж пресовка не обертається, тому що під час пресування її торець запресовується у западини накатки, що є на поверхні 15. При подальшому русі стрижня 7 його нижня поверхня впирається у верх траверси і опускає її. У цей час втулка / висувається з осердя і зіштовхує спресований брикет з голки 16. Повітря, що міститься в капсулах 4 і 8. стиснуте під час переміщення стрижня 9 і траверси 3, при подальшому русі преса повертає всі деталі сердечника у вихідне положення.

Пристрій для автоматичного циклу ізостатичного формування

Рисунок 88 – Пристрій для автоматичного циклу ізостатичного формування

Якщо вказану конструкцію сердечника використовують в системі преса-авто мата, то на верхньому столі преса кріплять кілька таких пристроїв, а на нижньому – відповідне число матриць. Випрссований брикет по жолобу надходить на конвеєр. Порошок у той же час надходить із бункера через дозатори. заповнює матриці. При опусканні верхнього стола спеціальна система важеля відводить убік жолоб. При змиканні осердь і матриць починається зближення столів преса і відбувається цикл формування. Після відповідної витримки верхній стіл преса піднімається, тиск із матриць знімається, і цикл виймання спресованих виробів повторюється.

У практиці ізостатичного пресування також застосовують комбіноване пресування, яке поєднує пресування в товстостінних оболонках і гідростатичне пресування Так, у США розроблена конструкція автоматичного високошвидкісного преса, загальний вигляд якого показаний на рисунку 89.

Загальний вигляд (а) та переріз (б) високошвидкісної установки комбінованого ізостатичного формування

Рисунок 89 – Загальний вигляд (а) та переріз (б) високошвидкісної установки комбінованого ізостатичного формування

Він складається зі стаціонарного утримувача 4 з отворами для чотирьох матриць 5. Матриці піднімаються до цих отворів за допомогою рухомих плит 6 і 7. Над тримачем преса є головка 3, у якій вертикально переміщається пресуючий шток / Крім того, в головці розміщений живильник 2. При обертанні головки поперемінно вмикаються шток і живильник. У положенні засипки порошок із центрального бункера через всмоктувальне сопло 8 заповнює товстостінну гумову оболонку необхідної форми 9 під дією стисненого повітря і власної маси. Після заповнення оболонки головка 3 повертається, живильник зміщується пресуючим штоком. який передає тиск через рідину на оболонку з порошком. Вивантаження брикета здійснюється у зворотному порядку.

Обладнання, яке застосовують для гарячого ізостатичного пресування, повинно забезпечувати в робочому просторі високі тиск та температуру, яка. як зазначалося вище, може досягати 2500 °С. Типова конструкція установки для газоізостатичного пресування та її систем наведена на рисунках 90. 91 і 92.

Схема установки для гарячого газоізостатичного пресування

Рисунок 90 – Схема установки для гарячого газоізостатичного пресування

Основними складовими установок є робочі камери (рис. 90). системи газозабезпечення (рис. 91) та охолодження (рис. 92).

Також передбачаються системи керування і системи контролю, а також системи автоматичного захисту.

Відповідно до рисунка 90. установка складається з силової рами (станини) 1. 5, яка обмотана холоднотянутою попередньо напруженою стрічкою або дротом 6. що попереджує виникнення та поширення тріщин у монолітних елементах конструкції і їх руйнування. Між опорами станини розміщується робоча камера (камера високого тиску) 3. яка складається з корпуса 7. обмотаного дротом 8. Корпус камери ізолюється верхньою 4 та нижньою 2 кришками. Нижня кришка може складатись із основної та проміжної, на якій кріпляться нагрівник і теплоізоляція та наявні отвори з герметизацією для підведення струму для живлення нагрівана та газу. Всередині камери розміщуються нагрівник 10, теплоізоляція (екрани) 9 . контейнер(и) з порошком 11 та відповідна арматура для їх кріплення 13.

Типова система газозабезпечення установок для гарячого ізостатичного пресування Газостатів

Рисунок 91 – Типова система газозабезпечення установок для гарячого ізостатичного пресування Газостатів

Система газозабезпечення (рис. 91) пов'язана з робочою камерою 10 і складається з рампи балонів із газом 1, лінії попереднього наповнення 2 робочого циліндра 10, компресора 3, холодильника 4, запобіжних клапанів 5, манометрів 6, датчика тиску 7, вкууметра 8, вакуумного насоса 9.

Система охолодження (рис. 92) складається з ємності /. барометра 2. насоса 3. теплообмінника 4. змійовика 5, витратоміра 6. клапана аварійного охолодження 7. магістралі газового холодильника Я. компресора 9.

Основною відмінністю установок для гарячого ізостатичного пресування є конструкції робочих камер, які можна поділити на три групи. Схеми камер (контейнерів) наведені на рисунку 93.

Типова система охолодження установок для гарячого ізостатичного пресування газостатів

Рисунок 92 – Типова система охолодження установок для гарячого ізостатичного пресування газостатів

До першої групи контейнерів належать контейнери із зовнішнім нагрівом і гарячими стінками (рис. 93, а). Нагрівач 3 міститься зовні камери високого тиску (автоклава) 2. Температура стінок автоклава вища, ніж оптимальна температура пресування виробу, тому на такій установці можна проводити процес за температур не більше 700-800 °С. що є її основним недоліком.

До другої групи належать контейнери з внутрішнім нагрівом і гарячими стінками (рис. 93, 6). Нагрівач міститься всередині контейнера, який має зовнішню опору 6. У зв'язку з тим, що у конструкції цієї групи контейнер приймає на себе не весь тиск, вибір матеріалу для нього нс так обмежений, як у випадку контейнерів першої групи. Проте такі контейнери мають великі розміри. Максимально допустима температура пресування в таких контейнерах досягає 1100 °С.

Типи контейнерів газостатів

Рисунок 93 – Типи контейнерів газостатів

Перевагами цієї конструкції порівняно з першою є можливість одержання більш високої температури в робочому просторі, менша потужність нагрівана, можливість зовнішньої підтримки і менш обмежений вибір матеріалу для виготовлення контейнера. До недоліків слід віднести обмеження максимальної робочої температури. більш високу вартість і складність виготовлення.

До третьої групи належать контейнери з внутрішнім нагрівом і холодними стінками (рис. 93. в). Автоклав водоохолоджувачі ііі. що сприяє збільшенню надійності його роботи та дає можливість вести процес за робочої температури до 1500 °С і більше. Переваги цієї конструкції полягають у можливості отримання досить високих робочих температур і більшої безпеки роботи порівняно з першими двома конструкціями. Недоліками таких контейнерів є їх висока вартість і складність виготовлення.

Для виготовлення контейнерів застосовують сталі марок 4Х5У2ФС, 27Х2НГВМФ, 5ХНВ та інші, які дають можливість створювати великогабаритні судини, здатні витримувати тиск до 1000 МПа за температури стінок до 500 °С. Більшість контейнерів являють собою товстостінний суцільний циліндр, який складається з декількох запресованих одна в одну втулок. Часто застосовують додаткову обмотку контейнера попередньо напруженою стрічкою.

Для забезпечення необхідної температури всередині робочої зони контейнери газостатів оснащують різними нагрівальними пристроями. При цьому слід враховувати, що при нагріванні газу в умовах високих тисків велике значення має вибір розміщення контейнера – вертикального чи горизонтального, – яке впливає на розподіл температур у робочій камері. Так, при вертикальному розміщенні контейнера температура у верхній його зоні вища. При горизонтальному положенні контейнера перепад температур значно менший. При цьому температура по краях нижча, ніж усередині. Для зменшення нерівномірності розподілу температур по довжині доцільно закривати торці печі тсплоізолюючими вставками.

Слід також зазначити, що при підвищенні тиску газу для отримання заданої температури необхідно підвищувати потужність печі. Збільшення перепаду температур по висоті і споживаної потужності нагрівана при підвищенні тиску газу пов'язані з його конвекцією, яка в цьому випадку значно збільшується. Характер теплового потоку змінюється від ламінарного до турбулентного різної інтенсивності. Крім того, за високих тисків і температур різко збільшуються густина газу і, відповідно, його теплотворна здатність.

При вертикальному положенні печі тепло переміщується конвекційними потоками вгору. Збільшення споживаної потужності нагрівана зі зростанням тиску пояснюється зростанням теплопередачі за наявності конвекції. Звідси можна зробити висновок, що за підвищених тисків газові шари стають сильнопровідними. Тому краще розміщувати піч у контейнері з найменшими зазорами між нагрівачами і стінками контейнера або усувати в них конвекцію.

Таким чином, горизонтальне положення нагрівальної печі в газостаті створює кращі умови роботи, однак завантаження і вивантаження виробів з газостата краще здійснювати при вертикальному положенні. Для забезпечення і тих, і інших умов газостати ставлять на спеціальні поворотні пристрої, за допомогою яких за необхідності їм надають того чи іншого положення.

Як нагрівник у газостатах можна використовувати ніхромовий дріт для створення температур до 1200 °С. У випадку створення температур до 1500 °С доцільно використовувати молібденовий дріт. Найбільш високі температури в процесі гарячого ізостатичного пресування можна отримувати, використовуючи як нагрівач графіт у вигляді труб або спіралей. Відома конструкція промислової установки гарячого ізостатичного формування з графітової трубою як нагрівана, на якій здійснюють процес формування за температур до 3000 °С і тиску до 100 МПа. Робоча камера такого ізостата має діаметр 360 мм і висоту 370 мм.

Як робоче газове середовище в газостатах найчастіше застосовують аргон або гелій. За більш високих температур застосовують гелій, оскільки завдяки його більш високій щільності і теплопровідності стає можливим знизити конвективну циркуляцію стисненого газу та поліпшити контроль температури в зоні нагрівання.

Температуру всередині контейнерів високого тиску контролюють термопарами, які встановлюються в кожній секції нагрівана. Залежно від робочої температури застосовуються хромельалюмелеві (до 1200 °С) або вольфрам-ренієві (1650 °С) термопари. Хромель-алюмелеві термопари екранують трубками з корозійностійкої сталі, вольфрам-ренієві – молібденовими трубками. Поправки на тиск (до 150 МПа) в показання термопар вносити не слід. Контроль здійснюється безперервно й автоматично.

Для вимірювання тиску в процесі роботи використовують манганінові манометри (86 % Си, 11 % Μη, 3 % Ni), для яких опір є лінійною функцією тиску до 3000 МПа.

Газостати різноманітного призначення розроблені в СРСР ВНДІметмаш, низкою фірм Швеції, США, Англії, Німеччини тощо. Характеристики деяких з них наведені в таблиці 32.

Таблиця 32 – Технічні характеристики газостатів

Держава

Тип

Розмір робочої камери, мм

Тиск,

МПа

Температура,

°С

Діаметр

Висота

СРСР

ГТС-300

140 (40)*

(100)*

200

2000

ГТС-2000

350 (100)*

(250)*

200

2000

ЯО6013

500 (320)*

(1000)*

200

1500

ЯО6015

560 (340)*

(550)*

200

1300

КП379

900 (630)*

(1700)*

200

1300

Я06022

1600 (1100)*

(2000)*

200

1300

ГУ40

1800 (1300)*

(1500)*

150

1200

США

-

76,2

381

70

1200

-

50,8

203

70

1570

-

690

280

105

1650

Англія

-

76

305

105

1450-1700

-

-

-

105

2225

-

-

-

350

2225

Швеція,

фірма

"ASEA"

QJH20

260-270

800-1700

100

450

QJH40

260-270

800-1700

200

450

QJH 100

550-580

700-2250

160

450

QJH 125

550-580

700-2250

200

450

QJH200

880-920

650-2200

160

450

QJH 320

970-1020

650-2200

200

450

QJH 320

1140-1210

600-2150

160

450

*- розміри виробу.

Загальний вигляд ізостата конструкції ВНДІметмаш з нижнім завантаженням оболонки з порошком показаний на рисунку 94. Конструкцією передбачена основа 1, на якій розміщені стійка 2 та рама 6. На стійці кріпиться контейнер 7 з водним охолодженням. З торців контейнер закритий сталевими верхньою 4 і нижньою пробками. Нижня пробка складається з проміжної 9 і основної 10. На проміжній пробці кріпляться нагрівач 8 і термозахисні екрани. На основній нижній пробці розміщується заготівка, що пресується.

Обидві нижні пробки за допомогою механізму переміщення 3 можуть утримуватися в будь-якому положенні відносно контейнера. а також пересуватися по вертикалі і встановлюватися в положенні завантаження або вивантаження пресованих виробів. Пробки сприймають осьові зусилля від дії тиску газу в камері і передають їх на раму газостата б, що складається з верхнього і нижнього ригелів і встановлених між ними стійок, скріплених обмоткою з високоміцної стрічки, намотаної з попереднім натягом. Рама газостата виконана рухомою і встановлена на візку з ручним приводом 11. На верхньому ригелі рами розміщений домкрат 5, який служить для осаджування пробок контейнера після закінчення робочого циклу.

Загальний вигляд ізостата конструкції ЦНДІметмаш

Рисунок 94 – Загальний вигляд ізостата конструкції ЦНДІметмаш

Загалом робочий цикл пресування з використанням газос- татів складається з таких етапів.

Спочатку готують контейнер з ущільнюваним порошком. Для цього порошок засипають у металеву оболонку, виконану за формою деталі, віброущільнюють, вакуумують та герметизують його заварюванням.

Підготовлений таким чином контейнер розміщують на нижній пробці і вставляють в робочу камеру ізостата.

Після герметизації камери і її закріплення за допомогою рами ізостата або іншого пристрою, камеру 3-4 рази вакуумують та продувають (промивають) робочим газом.

Далі створюють попередній тиск газу в робочій камері. Для цього камеру сполучають з газовими балонами і в подальшому тиск збільшують за допомогою компресора.

Робочу температуру в камері створюють її підйомом зі швидкістю 200-400 °С за год до заданої.

Після необхідної ізотермічної витримки камеру (піч) охолоджують поступовим зниженням потужності живлення нагрівника.

Проводять охолодження камери і перекачують робочий газ у балони. Розгерметизовують камеру та розвантажують її.

Як середовище, що передає тиск на оболонку з виробом можна також застосовувати порошки, які не взаємодіють з матеріалом оболонки та є стабільними за високих температур. Найчастіше це порошки оксидів магнію і алюмінію та природного графіту. Так, на рисунку 95 показана камера для гарячого ізостатичного пресування, в якій як передатне середовище використовують оксид магнію. В цій установці ущільнюваний виріб, 4, розміщується в тонкостінній металевій оболонці 5 з порошком оксиду магнію 6. Виріб нагрівається за допомогою нагрівана 2, розміщеного навколо заготівки виробу. Температура контейнера контролюється за допомогою термопар 5. Ця конструкція розміщується в робочій камері високого тиску на підставці 1. Тиск газу, який створюється в робочій камері, передається тонкостінним металевим контейнером порошкам оксиду магнію і потім заготівці. що пресується.

Установка для гарячого ізостатичного пресування

Рисунок 95 – Установка для гарячого ізостатичного пресування

Як передавальне середовище також можна використовувати , яке розм'якшується при нагріванні, та тальк.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік та Аудит
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Нерухомість
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
РПС
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Техніка
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси