установка магнитно-импульсного прессования наноразмерных порошков

Классы МПК:B22F3/03 пресс-формы для этого
B22F3/087 с использованием импульсов высокой энергии, например импульсов магнитного поля
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2009-12-16
публикация патента:

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для магнитно-импульсного прессования изделий из порошковых материалов. Установка состоит из источника питания, включающего в себя генератор импульсных токов, разрядник и блок управления; пресса, включающего в себя раму, в которой размещены плоский индуктор, электропроводящая плита, пружины, возвращающие электропроводящую плиту в исходное состояние после окончания процесса прессования; блоков дегазации, пресс-форм, зоны загрузки, шлюза, толкателей и переходных камер. Установка обеспечивает расширение технологических возможностей, а именно прессование наноразмерных порошков и повышение производительности процесса. 2 ил.

установка магнитно-импульсного прессования наноразмерных порошков, патент № 2422245 установка магнитно-импульсного прессования наноразмерных порошков, патент № 2422245

Формула изобретения

Установка для магнитно-импульсного прессования наноразмерных порошков, содержащая источник питания, включающий в себя генератор импульсных токов, разрядник и блок управления; пресс, включающий в себя раму, в которой размещены плоский индуктор, электропроводящая плита, пружины, возвращающие электропроводящую плиту в исходное состояние после окончания процесса прессования; блоки дегазации, пресс-формы, зону загрузки, шлюз, толкатели и переходные камеры, отличающаяся тем, что зона загрузки, заполняемая инертным газом, через шлюз посредством переходных камер соединена с блоками дегазации и прессом, образующими единый объем, находящийся под непрерывной вакуумной откачкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для компактирования порошков в области порошковой металлургии, в частности к устройствам для магнитно-импульсного прессования изделий из наноразмерных порошковых материалов.

Известны способы индукционного магнитно-импульсного прессования порошковых материалов, в основе которых лежит возбуждение электромеханических усилий в проводящем теле, передающем эти усилия на прессуемый материал. Аналогом можно считать считать устройство для магнитно-импульсного прессования изделий из порошков, состоящее из источника питания, разрядника, плоского индуктора, электропроводящей плиты, пуансонов и пресс-формы (Авторское свидетельство SU № 876300, кл. B22F 3/08).

К недостатком представленного аналога относится наличие трещин и малая плотность прессовок при прессовании наноразмерных порошков.

Наиболее близким аналогом устройства, прототипом, авторы считают установку магнитно-импульсного прессования наноразмерных порошков (В.В.Иванов, С.Н.Паранин, А.Н.Вихрев, А.А.Ноздрин «Эффективность динамического метода уплотнения наноразмерных порошков» // Материаловедение, 1997, № 5, стр.49-55), состоящую из источника питания, включающего в себя генератор импульсных токов, разрядник и блок управления, позволяющего варьировать силу, развиваемую прессом; пресса, включающего в себя раму, в которой размещены плоский индуктор, электропроводящая плита, пружины, возвращающие электропроводящую плиту в исходное состояние после окончания процесса прессования; блока дегазации, обеспечивающего очистку поверхности частиц наноразмерного порошка от адсорбированных веществ и вакуумируемой пресс-формы с пуансонами, сохраняющей чистоту частиц порошка, полученную во время прохождения через блок дегазации, во время прессования.

Недостатком прототипа является низкая производительность процесса.

Технической задачей изобретения является расширение технологических возможностей и повышение производительности процесса.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в установке для магнитно-импульсного прессования наноразмерных порошков, содержащей источник питания, включающий в себя генератор импульсных токов, разрядник и блок управления; пресс, включающий в себя раму, в которой размещены плоский индуктор, электропроводящая плита, пружины, возвращающие электропроводящую плиту в исходное состояние после окончания процесса прессования; блоки дегазации, пресс-формы, зону загрузки, шлюз, толкатели и переходные камеры, осуществлено объединение зоны загрузки порошка, в которой можно дополнительно осуществлять в среде инертного газа загрузку в пресс-формы окисляющиеся в атмосфере воздуха наноразмерные порошки, посредством шлюза с блоками дегазации и рабочей зоной пресса в единый объем, находящийся под непрерывной вакуумной откачкой.

Потенциальный и нулевой токовводы представляют собой стержни из материалов с высокой электропроводностью. На одном из концов токовводов расположены конструкционные элементы для соединения индуктора с источником питания, на другом расположены конструкционные элементы, в которых крепятся концы спирали индуктора при помощи неразъемного соединения.

На фиг.1 и фиг.2 приведены варианты схемы установки магнитно-импульсного прессования наноразмерных порошков, которая состоит из зоны загрузки 1, шлюза 2, блоков дегазации 3, пресса 4, пресс-формы 5, толкателей 6 и переходной камеры 7.

Зона загрузки 1 служит для укладки порошка в пресс-форму и представляет собой некий объем, оснащенный манипуляторами и окном, обеспечивающим визуальный контроль за производимыми действиями. Зона загрузки может быть заполненна инертным газом, что позволяет работать с металлическими и прочими порошками, которые окисляются в кислородсодержащей среде.

Шлюз 2 предназначен для вывода загруженной порошком пресс-формы 5 из зоны загрузки 1, заполненной либо окружающей атмосферой, либо инертным газом, в переходную камеру 7 с высоким вакуумом, а также для выгрузки пресс-форм, прошедших весь технологический цикл без нарушения вакуума в переходной камере и газовой среды зоны загрузки.

Блок дегазации 3 представляет собой вакуумируемую печь и предназначен для проведения операций дегазации и отпуска (при необходимости). Операция дегазации заключается в нагреве порошка при непрерывной вакуумной откачке с целью очистки поверхности частиц наноразмерного порошка от адсорбированных веществ, что позволяет получать высокоплотные прессовки. Операция отпуска заключается в нагреве порошка при непрерывной вакуумной откачке с целью снятия остаточных напряжений в прессовке.

Пресс 4 предназначен для осуществления процесса магнитно-импульсного прессования порошка и состоит из источника питания, включающего в себя генератор импульсных токов, разрядник и блок управления, позволяющего варьировать силу, развиваемую прессом; пресса, включающего в себя раму, в которой размещены плоский индуктор, электропроводящая плита, пружины, возвращающие электропроводящую плиту в исходное состояние после окончания процесса прессования.

Пресс-форма 5 служит для упаковки порошка, обеспечивает его транспортировку по всем технологическим зонам и обеспечивает требуемую форму прессовки.

Толкатели 6 служат для перемещения пресс-формы по технологическим зонам.

Переходные камеры 7 обеспечивают соединение технологических зон.

Данная конструкция установки магнитно-импульсного прессования наноразмерных порошков обеспечивает расширение технологических возможностей (добавляется возможность работать с металлическими и прочими порошками, которые окисляются в кислородсодержащей среде) и повышение производительности процесса.

Предлагается следующий вариант конструкции установки.

Зона загрузки 1 через шлюз 2 посредством переходных камер 7 соединяется с блоками дегазации 3 и прессом 4. Загрузка пресс-форм 5 наноразмерным порошком осуществляется в среде инертного газа в зоне загрузки 1, после чего через шлюз 2 перемещается в переходную камеру 7, находящуюся под непрерывной вакуумной откачкой. Далее в зависимости от технологического цикла пресс-форма 5 с помощью толкателей 7 проводится по блокам дегазации 3, прессу 4 и возвращается в шлюз 2, из которого производится ее выгрузка.

Пример изготовления

Была изготовлена установка для магнитно-импульсного прессования наноразмерных порошков с энергией источника тока 30 кДж; предельной проектной силой 850 кН; с двумя блоками дегазации на 5 мест каждый с регулируемым нагревом до 600°С при вакуумировании до остаточного давления не более 1 Па. Данная установка продемонстрировала двухкратное увеличение производительности по сравнению с прототипом и позволила получать изделия из наноразмерных порошков меди, железа и алюминия.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2422245

patent-2422245.pdf

Класс B22F3/03 пресс-формы для этого

способ изготовления кольцеобразного оксидного формованного изделия -  патент 2520284 (20.06.2014)
способ прессования заготовок щеток электромашин из порошковых материалов на основе углерода и многоместная пресс-форма для его осуществления -  патент 2510309 (27.03.2014)
пресс-форма для прессования брикетов из порошкообразного материала -  патент 2510308 (27.03.2014)
пресс для спрессовывания порошковых материалов -  патент 2501629 (20.12.2013)
устройство упаковки порошковой смеси в оболочку неограниченной длины -  патент 2481175 (10.05.2013)
способ прессования порошковых материалов с лиофобной жидкостью и устройство для его осуществления -  патент 2476293 (27.02.2013)
способ прессования цилиндрических изделий из порошковых материалов -  патент 2470737 (27.12.2012)
устройство для прессования полых изделий -  патент 2469859 (20.12.2012)
пресс-форма для прессования стаканообразных изделий -  патент 2449857 (10.05.2012)
способ мокрого прессования и устройство для его осуществления (варианты) -  патент 2442674 (20.02.2012)

Класс B22F3/087 с использованием импульсов высокой энергии, например импульсов магнитного поля

способ синтеза ферритов -  патент 2507031 (20.02.2014)
способ получения консолидированных порошковых материалов -  патент 2495732 (20.10.2013)
способ получения железоуглеродных наночастиц -  патент 2465008 (27.10.2012)
способ изготовления цельнопрессованных втулок подшипников скольжения -  патент 2446914 (10.04.2012)
способ производства постоянного магнита из порошка гексаферрита стронция -  патент 2431545 (20.10.2011)
способ изготовления постоянного магнита -  патент 2427050 (20.08.2011)
способ текстурования порошка магнитоодноосного магнитного материала импульсным магнитным полем -  патент 2424082 (20.07.2011)
плоский индуктор для магнитно-импульсного прессования изделий из наноразмерных порошков -  патент 2417861 (10.05.2011)
способ ультразвукового формования длинномерных изделий из порошковых материалов -  патент 2347645 (27.02.2009)
устройство для ударного прессования порошковых и пористых материалов -  патент 2335378 (10.10.2008)
Наверх