устройство для изготовления спеченных пористых труб из сферических металлических гранул

Формула изобретения

Устройство для изготовления спеченных пористых труб из сферических металлических гранул, включающее форму и стержень, выполненные из инертного по отношению к гранулам материала, отличающееся тем, что форма выполнена из материала, коэффициент линейного расширения которого меньше коэффициента линейного расширения спекаемых гранул, а стержень из материала с коэффициентом линейного расширения большим, чем коэффициент линейного расширения спекаемых гранул.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению пористых сложных изделий, предназначенных для фильтрации и разделения многокомпонентных жидких и газообразных сред.

Известно приспособление для спекания трубчатых изделий из порошка, включающее внутреннюю цилиндрическую оправку с продольной прорезью [1]

Однако данное устройство используется лишь для спекания заранее спрессованных заготовок из порошка и не позволяет получать пористые изделия спеканием свободно насыпанного порошка или гранул.

Известна оснастка для изготовления трубчатых изделий из сферических гранул способом свободной засыпки их в форму с последующим спеканием в вакууме или нейтральной атмосфере. Оснастка включает форму и пустотелый стержень. Форма и стержень изготовлены из материала, инертного по отношению к спекаемым гранулам [2]

Недостатком известного устройства является невозможность многоразового использования пустотелого стержня, изготавливаемого из дорогостоящих и дефицитных материалов (электрокорунд, дистенсилманит), что значительно усложняет и удорожает изготовление пористых труб и, кроме того, пористая труба не обладает высокой прочностью из-за разрушения стержня в период спекания.

Предлагается устройство для изготовления спеченных пористых труб из сферических металлических гранул, включающее форму и стержень, выполненные из инертного по отношению к гранулам материала. Форма выполнена из материала, коэффициент линейного расширения которого меньше коэффициента линейного расширения спекаемых гранул, а стержень из материала с коэффициентом линейного расширения большим, чем коэффициент линейного расширения спекаемых гранул.

Предлагаемое устройство отличается от прототипа тем, что форма выполнена из материала, коэффициент линейного расширения которого меньше коэффициента линейного расширения спекаемых гранул, а стержень из материала с коэффициентом линейного расширения большим, чем коэффициент линейного расширения спекаемых гранул.

Техническим результатом является возможность многоразового использования оснастки, применение более дешевого и технологического материала для изготовления стержня, что значительно снижает себестоимость изготавливаемых изделий, повышение прочности спеченных пористых труб.

Предлагаемое устройство позволяет исключить разрушение стержня за счет использования материала с определенной прочностью и пластичностью. Подбор материалов оснастки, имеющих различные по отношению к гранулам коэффициенты линейного расширения, способствует дополнительной подпрессовке гранульного материала в процессе спекания, что повышает прочность и плотность пористых изделий, а в охлажденном устройстве стержень и пористая труба легко разъединяются за счет образующегося между ними зазора.

На чертеже показано устройство для изготовления спеченных пористых труб из сферических металлических гранул.

Предлагаемое устройство включает форму 1, выполненную из материала с коэффициентом линейного расширения меньшим, чем спекание гранулы и инертным по отношению к ним и металлический стержень 2, имеющий коэффициент линейного расширения больший, чем спекаемые гранулы, и также инертный к спекаемым гранулам. На концах устройства для центровки стержня и создания закрытой полости 3 для заполнения гранул помещают кольца 4 из инертного по отношению к гранулам материала.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В полость 3 засыпаются сферические гранулы после предварительного снятия одного из торцевых колец. После засыпки гранул кольцо ставится на место. Далее устройство помещают в вакуумную печь, где происходит спекание гранул. Например, для гранул титана BTI-O режим спекания был следующий: температура

1300^oC, выдержка 4 ч, вакуум 110^-4 мм рт.ст.

После проведения спекания элементы устройства отделяются от спека и получается пористая прочностная труба.

Были проведены лабораторные эксперименты и получены пористые трубы из сферических гранул титана BTI-0, BT22 и жаропрочного никелевого сплава ЗП741НП с использованием в устройстве как пустотелых, так и монолитных стержней. Результаты проведенных экспериментов, а также материалы элементов устройства с коэффициентами линейного расширения приведены в таблице.

Стержни, изготовленные из приведенных в таблице материалов, стояли до 10 15 циклов.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет снизить себестоимость получаемых из гранул пористых труб на 25 30% за счет возможности многоразового использования оснастки для спекания и применения более дешевого и технологического материала для изготовления стержня устройства. Кроме того, появляется возможность повысить прочность пористых труб за счет дополнительного подпрессовывания изнутри жестким металлическим стержнем.