RU2349420C2 - Method of products obtaining from ceramic powder - Google Patents
Method of products obtaining from ceramic powder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2349420C2 RU2349420C2 RU2007114475/02A RU2007114475A RU2349420C2 RU 2349420 C2 RU2349420 C2 RU 2349420C2 RU 2007114475/02 A RU2007114475/02 A RU 2007114475/02A RU 2007114475 A RU2007114475 A RU 2007114475A RU 2349420 C2 RU2349420 C2 RU 2349420C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- metal
- pressed
- steel
- drummer
- Prior art date
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 106
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 37
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 75
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 75
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 60
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 59
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 25
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 5
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 abstract description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 4
- 239000002360 explosive Substances 0.000 abstract description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 abstract description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 37
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 19
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 8
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 5
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000003721 gunpowder Substances 0.000 description 2
- 101100327917 Caenorhabditis elegans chup-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии получения изделий из керамических порошков с помощью энергии метательных взрывчатых веществ и может быть использовано в электротехнической и радиоэлектронной промышленности для изготовления пьезоэлементов, изоляторов и т.п.The invention relates to a technology for producing products from ceramic powders using the energy of propellant explosives and can be used in the electrical and electronic industries for the manufacture of piezoelectric elements, insulators, etc.
Известен способ получения прессовок из пьезокерамического порошка, при котором осуществляют разгон цилиндрического ударника и его удар в соосно расположенную пресс-форму с порошком. Для разгона ударника используют пороховое метательное устройство. Пресс-форма представляет собой стальной цилиндр со сквозным внутренним каналом. Прессуемый порошок располагают между верхним и нижним пуансонами. После прессования из порошка получают образец в виде цилиндрической таблетки. Для обеспечения торможения образца после удара нижний пуансон устанавливают на податливой подушке. Извлечение образца из пресс-формы после нагружения производится выпрессовкой (Ударное сжатие порошковой шихты пьезокерамики ЦТС 19, П.О.Пашков, В.Д.Рогозин, Н.А.Садков, А.В.Попов, А.Е.Витенко. Сб. «Металловедение и прочность материалов», Волгоград, 1983, с.69-75).A known method of producing compacts from a piezoceramic powder, in which the acceleration of a cylindrical impactor and its impact into a coaxially located mold with powder are carried out. To disperse the drummer, a powder throwing device is used. The mold is a steel cylinder with a through inner channel. Compressed powder is placed between the upper and lower punches. After pressing from a powder, a sample is obtained in the form of a cylindrical tablet. To ensure inhibition of the sample after impact, the lower punch is mounted on a pliable pad. Extraction of the sample from the mold after loading is carried out by extrusion (Impact compression of the powder mixture of piezoceramics TsTS 19, P.O. Pashkov, V.D. Rogozin, N.A. Sadkov, A.V. Popov, A.E. Vitenko. Sat . "Metallurgy and the strength of materials", Volgograd, 1983, p.69-75).
Недостатком данного способа является значительная пористость получаемых прессовок, что ограничивает применение данного способа для получения изделий промышленного назначения; при повышенной скорости ударника происходит неравномерная радиальная пластическая деформация стальной пресс-формы, что приводит к заклиниванию прессовки в ее канале, происходит хрупкое разрушение прессовок при их выпрессовывании из канала пресс-формы, значительный разброс плотности по высоте получаемых прессовок, возможность возникновения расслоений в поверхностных слоях прессовок и поперечных трещин при повышенных режимах прессования, что приводит к снижению выхода годной продукции, низкая производительность процесса прессования.The disadvantage of this method is the significant porosity of the obtained compacts, which limits the application of this method to obtain industrial products; at increased impactor speed, an uneven radial plastic deformation of the steel mold occurs, which leads to jamming of the compact in its channel, brittle destruction of the compacts occurs when they are pressed out of the mold channel, a significant spread in density along the height of the obtained compacts, the possibility of delamination in the surface layers compacts and transverse cracks under increased pressing conditions, which leads to a decrease in the yield of products, low productivity of the pressing process I am.
Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является способ получения изделий из керамического порошка, при котором на равном расстоянии между верхним и нижним пуансоном из высокопластичного металла, например из свинца, симметрично продольной оси пресс-формы в виде полого стального цилиндра размещают составной контейнер, состоящий из внутренней оболочки из металлической фольги, например из меди, слоев прессуемого порошка, разделенных металлическими прокладками, например из медной фольги, верхнего и нижнего металлических дисков, например из стали, наружной оболочки и крышки контейнера из высокопластичного металла, например из свинца, и заполняют пресс-форму труднопрессуемым порошком, например песком, при этом наружный диаметр контейнера составляет 0,7-0,8 внутреннего диаметра пресс-формы, наружный диаметр пресс-формы составляет 1,5-1,8 ее внутреннего диаметра, удельная масса труднопрессуемого порошка (произведение толщины на плотность) между контейнером и верхним пуансоном составляет 0,1-0,2 удельной массы ударника. Процесс ведут при скорости ударника 450-650 м/с и при отношении удельной массы ударника к сумме удельных масс верхнего пуансона, слоев труднопрессуемого порошка между контейнером и пуансонами, крышки контейнера, металлических дисков, слоев прессуемого порошка и дна наружной оболочки контейнера равном 0,27-0,53, а также при отношении удельной массы ударника к сумме удельных масс нижнего пуансона и стального основания равном 0,1-0,18. (Патент РФ №2121410, МПК 6 B22F 3/08, опубл. 10.11.98, бюл. 31 - прототип).The closest in technical level and the achieved result is a method of producing ceramic powder products, in which at the equal distance between the upper and lower punch of a highly plastic metal, for example, lead, a composite container is placed symmetrically to the longitudinal axis of the mold in the form of a hollow steel cylinder from an inner shell made of metal foil, for example copper, layers of pressed powder separated by metal spacers, for example copper foil, upper and lower meta discs, for example of steel, the outer shell and the lid of a container of highly plastic metal, for example of lead, and fill the mold with hard-pressed powder, for example sand, with the outer diameter of the container being 0.7-0.8 of the inner diameter of the mold, the outer diameter of the mold is 1.5-1.8 of its inner diameter, the specific gravity of the hard-pressed powder (product of thickness and density) between the container and the upper punch is 0.1-0.2 of the specific gravity of the hammer. The process is carried out at a striker speed of 450-650 m / s and with a ratio of the specific gravity of the striker to the sum of the specific gravities of the upper punch, layers of hard-pressed powder between the container and punches, container lid, metal disks, layers of pressed powder and the bottom of the outer shell of the container equal to 0.27 -0.53, and also with the ratio of the specific gravity of the drummer to the sum of the specific gravities of the lower punch and the steel base equal to 0.1-0.18. (RF patent №2121410, IPC 6 B22F 3/08, publ. 10.11.98, bull. 31 - prototype).
Данный способ имеет невысокий технический уровень, поскольку пригоден лишь для прессования порошковых керамических материалов с суммарной толщиной прессуемых слоев не более 20 мм, что обусловлено наличием в технологической схеме слоев труднопрессуемого порошка, располагаемых сверху и снизу контейнера. Такие слои требуют существенных затрат кинетической энергии ударника на их уплотнение, при этом возникает необходимость применения высоких скоростей ударника (до 650 м/с). В верхних и нижних прессуемых порошковых слоях контейнера различие возникающих давлений составляет от 52% при скорости ударника Vуд=450 м/с до 70% при Vуд=650 м/с. Избыточное давление, возникающее в нижних слоях контейнера, снижает долговечность металлоемкого стального основания, повышает вероятность разрушения стальной пресс-формы в процессе ударного нагружения, что может приводить к снижению качества получаемых изделий, к возможности их хрупкого разрушения. При суммарной толщине прессуемых слоев более 20 мм давление в прессовках снижается ниже допускаемых пределов, что снижает их плотность, ухудшает качество получаемых изделий и делает их непригодными для промышленного использования.This method has a low technical level, since it is suitable only for pressing ceramic powder materials with a total thickness of pressed layers of not more than 20 mm, which is due to the presence in the technological scheme of layers of hard-pressed powder located on top and bottom of the container. Such layers require significant expenditures of the kinetic energy of the projectile for their compaction, and there is a need to use high speeds of the projectile (up to 650 m / s). In the upper and lower pressed powder layers of the container, the difference in pressure arises from 52% at a hammer speed V beats = 450 m / s to 70% at V beats = 650 m / s. Excessive pressure arising in the lower layers of the container reduces the durability of the metal-intensive steel base, increases the likelihood of destruction of the steel mold during shock loading, which can lead to a decrease in the quality of the resulting products, to the possibility of their brittle fracture. When the total thickness of the pressed layers is more than 20 mm, the pressure in the compacts decreases below the permissible limits, which reduces their density, degrades the quality of the resulting products and makes them unsuitable for industrial use.
В связи с этим важнейшей задачей является разработка нового способа прессования длинномерных изделий из порошковых керамических материалов с плотностью, близкой к предельной, по новой технологической схеме формирования импульсов давления в составном ударнике с прессуемым порошком с обеспечением при этом высокого давления по высоте порошкового слоя в 2-2,5 раза большей, чем по прототипу, обеспечивающего равномерную плотность по высоте длинномерной прессовки, с снижением при этом скоростных режимов прессования, что будет способствовать увеличению долговечности оснастки, снизит вероятность разрушения пресс-формы при повышенных режимах прессования.In this regard, the most important task is to develop a new method for pressing long products from ceramic powder materials with a density close to the limit, according to a new technological scheme for generating pressure pulses in a composite impactor with pressed powder, while ensuring high pressure over the height of the powder layer in 2- 2.5 times greater than the prototype, providing a uniform density along the height of the long pressing, with a decrease in this high-speed pressing modes, which will contribute increase the durability of the tool, will reduce the likelihood of destruction of the mold under high pressing conditions.
Техническим результатом заявленного способа является создание новой технологии, обеспечивающей с помощью энергии метательных взрывчатых веществ (порохов) получение высокоплотных изделий цилиндрической формы из порошковых керамических материалов с плотностью, близкой к предельной и равномерной по всей высоте прессовки при исходной толщине порошкового слоя в 2-2,5 раза большей, чем по прототипу. Снижение минимально допустимой скорости ударника на 50 м/с и максимально допустимой на 100 м/с позволило повысить долговечность стального основания на 25-30%, а также исключить разрушение пресс-формы при повышенных скоростях составного ударника и тем самым снизило вероятность растрескивания изделий в процессе прессования.The technical result of the claimed method is the creation of a new technology that ensures the use of energy propellant explosives (gunpowder) to obtain high-density cylindrical products from powder ceramic materials with a density close to the limit and uniform over the entire height of the pressing with the initial thickness of the powder layer in 2-2, 5 times more than the prototype. A decrease in the minimum permissible speed of the impactor by 50 m / s and the maximum allowable by 100 m / s made it possible to increase the durability of the steel base by 25-30%, and also to eliminate the destruction of the mold at higher speeds of the composite impactor and thereby reduced the likelihood of cracking of the products in the process pressing.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе получения изделий из керамического порошка, при котором производят высокоскоростное прессование порошка путем ударного нагружения в стальной пресс-форме с металлическим пуансоном, расположенных соосно со стволом порохового метательного устройства на стальном основании, размещенном на песчаном грунте, при этом берут оболочку ударника из легкого высокопластичного металла в виде стакана, устанавливают в ней металлический отражатель, заполняют оболочку прессуемым керамическим порошком, при этом отношение удельной массы металлического отражателя к удельной массе слоя прессуемого порошка выбирают равным 0,61-0,97, запрессовывают крышку ударника и полученный при этом составной ударник размещают в канале ствола порохового метательного устройства, затем осуществляют ударно-волновое прессование керамического порошка путем разгона составного ударника пороховым зарядом до скорости 400-550 м/с и удара его в металлический пуансон, расположенный в осевом канале стальной пресс-формы, при этом процесс ведут при отношении суммы удельных масс дна оболочки составного ударника из высокопластичного металла, металлического отражателя, слоя прессуемого порошка и крышки ударника к сумме удельных масс металлического пуансона и стального основания равном 0,25-0,41, при этом оболочку ударника выполняют из алюминия, а металлический отражатель и металлический пуансон - из стали.The specified technical result is achieved by the fact that in the proposed method for producing products from ceramic powder, in which high-speed pressing of the powder is carried out by impact loading in a steel mold with a metal punch, located coaxially with the barrel of the powder propelling device on a steel base placed on sandy soil, in this case, take the shell of the drummer from a light highly plastic metal in the form of a glass, install a metal reflector in it, fill the shell of the press ceramic powder, the ratio of the specific gravity of the metal reflector to the specific gravity of the layer of pressed powder is chosen equal to 0.61-0.97, the hammer cover is pressed in and the composite hammer obtained in this case is placed in the barrel channel of the powder propelling device, then shock wave compression is carried out ceramic powder by dispersing a composite impactor with a powder charge up to a speed of 400-550 m / s and hitting it in a metal punch located in the axial channel of a steel mold, while the process t with respect to the sum of the specific masses of the bottom of the shell of the composite impactor made of highly plastic metal, a metal reflector, a layer of pressed powder and the cover of the impactor to the sum of the specific gravities of the metal punch and the steel base is 0.25-0.41, while the shell of the impactor is made of aluminum, and metal reflector and metal punch - made of steel.
Новый способ получения изделий из керамического порошка имеет существенные отличия по сравнению с прототипом как по допустимой предельной толщине прессуемого порошкового слоя, так и по построению схемы высокоскоростного прессования и по совокупности технологических режимов при его осуществлении. Так предложено размещать прессуемый керамический порошок внутри составного ударника, состоящего также из оболочки из легкого высокопластичного металла - алюминия в виде стакана, металлического отражателя и крышки, что при соударении составного ударника с металлическим пуансоном из стали, расположенном внутри стальной пресс-формы на стальном основании, приводит к значительному увеличению суммарной длительности импульсов давления, возникающих в прессуемом порошке, что, в свою очередь, способствует выравниванию давления по толщине слоя прессуемого порошка, а это, в свою очередь, приводит к выравниванию плотности по высоте получаемого изделия.A new method for producing products from ceramic powder has significant differences compared with the prototype both in the allowable maximum thickness of the pressed powder layer and in the construction of a high-speed pressing scheme and in the aggregate of technological modes during its implementation. It is proposed to place a pressed ceramic powder inside a composite drummer, which also consists of a shell made of light highly plastic metal - aluminum in the form of a glass, a metal reflector and a lid, which, when a composite drummer collides with a metal punch made of steel, located inside a steel mold on a steel base, leads to a significant increase in the total duration of pressure pulses arising in the pressed powder, which, in turn, helps to equalize the pressure over the thickness of the layer pressed powder, and this, in turn, leads to the equalization of the density adjustment of the resulting product.
Предложено отношение удельной массы металлического отражателя к удельной массе слоя прессуемого порошка выбирать равным 0,61-0,97, что при прессовании обеспечивает необходимый уровень давления в верхней части прессовки. При отношении удельной массы металлического отражателя к удельной массе слоя прессуемого порошка ниже нижнего предела в верхней части прессовки ее плотность оказывается меньше, чем в нижней, что снижает качество получаемых изделий. При указанном соотношении удельных масс выше верхнего предела толщина металлического отражателя оказывается избыточной, что приводит к увеличению длины составного ударника, его массы и в связи с этим к необходимости увеличения массы порохового заряда. Качество изделий при этом не повышается, а экономические показатели процесса прессования снижаются.It is proposed that the ratio of the specific gravity of the metal reflector to the specific gravity of the layer of pressed powder be chosen equal to 0.61-0.97, which during pressing provides the necessary pressure level in the upper part of the compact. When the ratio of the specific gravity of the metal reflector to the specific gravity of the pressed powder layer is lower than the lower limit, its density in the upper part of the compact is lower than in the lower one, which reduces the quality of the resulting products. With the indicated ratio of specific masses above the upper limit, the thickness of the metal reflector is excessive, which leads to an increase in the length of the composite impactor, its mass and, therefore, the need to increase the mass of the powder charge. The quality of the products does not increase, and the economic performance of the pressing process is reduced.
Предложено составной ударник размещать в канале ствола порохового метательного устройства, а затем осуществлять ударно-волновое прессование керамического порошка путем его разгона пороховым зарядом до скорости 400-550 м/с и удара его в металлический пуансон, расположенный в осевом канале стальной пресс-формы, что обеспечивает необходимую амплитуду импульсов давления в керамическом порошке, а это способствует консолидации порошковых частиц. При скорости ударника ниже нижнего предела плотность прессовок оказывается недостаточной, снижается их прочность и качество. При скорости ударника выше верхнего предела в прессуемом объеме возникает избыточное давление, что повышает вероятность разрушения пресс-формы и появления при этом брака, снижает долговечность стального основания.It is proposed that the composite impactor be placed in the barrel channel of the powder propellant device, and then shock-wave pressing of the ceramic powder by dispersing it with a powder charge to a speed of 400-550 m / s and hitting it in a metal punch located in the axial channel of the steel mold, which provides the necessary amplitude of pressure pulses in the ceramic powder, and this contributes to the consolidation of powder particles. When the drummer speed is below the lower limit, the density of the compacts is insufficient, their strength and quality are reduced. When the speed of the hammer above the upper limit in the pressed volume, excessive pressure occurs, which increases the likelihood of destruction of the mold and the occurrence of marriage, reduces the durability of the steel base.
Предложено процесс прессования вести при отношении суммы удельных масс дна оболочки составного ударника из высокопластичного металла, металлического отражателя, слоя прессуемого порошка и крышки ударника к сумме удельных масс металлического пуансона и стального основания равном 0,25-0,41, что обеспечивает необходимый высокий уровень отраженных импульсов давления от стального пуансона и стального отражателя и тем самым способствует дополнительному выравниванию давления в прессуемом объеме, снижает вероятность растрескивания прессовок при разгрузке сжатой системы. При отношении указанных сумм удельных масс выше верхнего предела возможно получение изделий с неодинаковой плотностью по объему, а это снижает их качество. При отношении этих сумм удельных масс ниже нижнего предела качество изделий не повышается, но наблюдается неоправданно высокий расход металла на изготовление металлического пуансона и стального основания.It is proposed that the pressing process be carried out with respect to the sum of the specific masses of the bottom of the shell of a composite impactor made of highly plastic metal, a metal reflector, a layer of pressed powder and the cover of the striker to the sum of the specific gravities of the metal punch and steel base equal to 0.25-0.41, which ensures the required high level of pressure pulses from the steel punch and the steel reflector and thereby contributes to an additional equalization of pressure in the pressed volume, reduces the likelihood of cracking of the press when unloading the compressed system. With the ratio of the indicated sums of specific gravities above the upper limit, it is possible to obtain products with unequal density in volume, and this reduces their quality. With the ratio of these amounts of specific gravities below the lower limit, the quality of the products does not increase, but there is an unreasonably high consumption of metal for the manufacture of a metal punch and a steel base.
Предложено оболочку ударника выполнять из легкого высокопластичного металла - алюминия, что способствует формированию боковых поверхностей прессовок без трещин, облегчает извлечение прессовок из пресс-формы, способствует снижению массы составного ударника, а это, в свою очередь, способствует снижению необходимой массы порохового заряда.It is proposed that the shell of the striker be made of light highly plastic metal - aluminum, which contributes to the formation of the side surfaces of the compacts without cracks, facilitates the removal of compacts from the mold, helps to reduce the mass of the composite striker, and this, in turn, helps to reduce the required mass of the powder charge.
Предложено металлический пуансон и металлический отражатель изготавливать из стали, что обеспечивает необходимую акустическую жесткость данных деталей схемы прессования, а это создает благоприятные условия для возникновения отраженных импульсов давления необходимой амплитуды.It is proposed that the metal punch and the metal reflector be made of steel, which provides the necessary acoustic rigidity of these parts of the pressing circuit, and this creates favorable conditions for the occurrence of reflected pressure pulses of the required amplitude.
На чертеже изображена схема получения изделий из керамического порошка.The drawing shows a diagram of the production of ceramic powder.
Предлагаемый способ получения изделий из порошков осуществляется в следующей последовательности. Изготавливают оболочку ударника из легкого высокопластичного металла в виде стакана 1, например из алюминия, устанавливают в ней металлический отражатель 2, например из стали, заполняют внутреннюю полость оболочки прессуемым керамическим порошком 3, при этом отношение удельной массы металлического отражателя к удельной массе слоя прессуемого порошка выбирают равным 0,61-0,97. Запрессовывают крышку ударника 4 и полученный при этом составной ударник размещают в канале ствола порохового метательного устройства 5. Запрессовывают в стальную пресс-форму 6 в виде полого цилиндра металлический пуансон 7, например, из стали и устанавливают полученную сборку соосно с каналом ствола порохового метательного устройства на стальном основании 8, размещенном на песчаном грунте 9. Толщины слоев подбирают таким образом, чтобы отношение суммы удельных масс дна оболочки составного ударника из легкого высокопластичного металла, металлического отражателя, слоя прессуемого порошка и крышки ударника к сумме удельных масс металлического пуансона и стального основания было равным 0,25-0,41. Размещают в стволе порохового метательного устройства пороховой заряд и выстреливают составным ударником в пресс-форму, при этом ударно-волновое прессование керамического порошка осуществляют путем разгона составного ударника пороховым зарядом до скорости 400-550 м/с и удара его в металлический пуансон. При соударении составного ударника с металлическим пуансоном внутри ударника с прессуемым порошком возникает ударная волна, которая, продвигаясь по порошку, достигает поверхности металлического отражателя, отражаясь от него движется в обратном направлении. Достигая поверхности металлического пуансона, вновь происходит ее отражение и конечная высокая плотность порошкового изделия достигается благодаря многократному отражению ударных волн от от поверхностей металлического пуансона и металлического отражателя.The proposed method for producing products from powders is carried out in the following sequence. The shell of the striker is made of light high-ductile metal in the form of a cup 1, for example, of aluminum, a metal reflector 2 is installed in it, for example, of steel, the inner cavity of the shell is filled with pressed ceramic powder 3, and the ratio of the specific gravity of the metal reflector to the specific gravity of the layer of pressed powder is selected equal to 0.61-0.97. The striker cover 4 is pressed in and the composite striker obtained with this is placed in the barrel channel of the powder propelling device 5. The metal punch 7 is pressed into the steel mold 6 in the form of a hollow cylinder, for example, of steel, and the assembly obtained is mounted coaxially with the barrel channel of the powder propelling device steel base 8, placed on sandy soil 9. The thicknesses of the layers are selected so that the ratio of the sum of the specific masses of the bottom of the shell of the composite impactor of a light highly plastic metal, etallicheskogo reflector pressed powder layer and the cover to the sum of the impactor unit mass of the metal core and the steel base was equal 0,25-0,41. The powder charge is placed in the barrel of the powder propellant device and shot with a composite striker into the mold, while the shock-wave pressing of the ceramic powder is carried out by dispersing the composite striker with the powder charge to a speed of 400-550 m / s and hitting it in a metal punch. When a composite impactor collides with a metal punch, a shock wave arises inside the impactor with the pressed powder, which, moving along the powder, reaches the surface of the metal reflector, reflecting from it, moves in the opposite direction. Reaching the surface of the metal punch, its reflection occurs again and the final high density of the powder product is achieved due to the multiple reflection of shock waves from the surfaces of the metal punch and the metal reflector.
После ударного нагружения с помощью станочного оборудования извлекали спрессованное изделие из пресс-формы, после чего полученное изделие может быть использовано в промышленных целях. При этом толщина прессуемого порошкового слоя, а соответственно и длина полученного изделия в 2-2,5 раза больше, чем по прототипу, плотность получаемых изделий близка к предельной и стабильна по всей длине прессовки. В прессовках отсутствуют расслоения и трещины, повысилась на 25-30% долговечность стального основания, устранена возможность разрушения пресс-формы при прессовании и растрескивания при этом изделий.After impact loading using a machine tool, the pressed product was removed from the mold, after which the resulting product can be used for industrial purposes. Moreover, the thickness of the pressed powder layer, and, accordingly, the length of the obtained product is 2-2.5 times greater than the prototype, the density of the obtained products is close to the limit and stable along the entire length of the pressing. There are no delaminations and cracks in the compacts, the durability of the steel base increased by 25-30%, the possibility of destruction of the mold during pressing and cracking of products was eliminated.
Пример 1 (см. также таблицу).Example 1 (see also table).
При изготовлении оболочки ударника в качестве легкого высокопластичного металла использовали алюминий марки АД1 с плотностью Поб=2,7 г/см3. Длина оболочки - 83 мм, наружный диаметр Дн.о=49,8 мм, внутренний - Дв.о=36 мм, толщина дна оболочки ударника Тд=1 см, удельная масса дна оболочки ударника Мд=Тд·Поб=2,7 г/см2. Металлический отражатель изготавливали из стали Ст3. Его диаметр - 36 мм, толщина Тот=2 см, плотность стали Пст=7,8 г/см3, удельная масса Мот=Тот·Пст=2·7,8=15,6 г/см2.In the manufacture of the shell of the striker, aluminum of the grade AD1 with a density of P rev = 2.7 g / cm 3 was used as a light highly plastic metal. Shell length - 83 mm, the outer diameter D n.o = 49.8 mm, inner - VO D = 36 mm, the thickness of the bottom shell impactor T d = 1 cm, specific gravity of the bottom shell impactor M d T = d · n about = 2.7 g / cm 2 . The metal reflector was made of St3 steel. Its diameter is 36 mm, the thickness T from = 2 cm, the density of the steel P st = 7.8 g / cm 3 , the specific gravity M from = T from · P st = 2 · 7.8 = 15.6 g / cm 2 .
Оболочку ударника с запрессованным в нее металлическим отражателем заполняли прессуемым порошком, в качестве которого изпользовали синтезированный порошок пьезокерамики ЦТС 19 с насыпной плотностью Ппор=3,2 г/см3, толщина порошкового слоя Тпор=5 см, его удельная масса Мпор=Tпор·Ппор=5·3,2=16 г/см2.The shell of the striker with a metal reflector pressed into it was filled with extruded powder, which was used as a synthesized powder of PZT 19 piezoceramics with a bulk density of P por = 3.2 g / cm 3 , the thickness of the powder layer T pore = 5 cm, its specific weight M pore = T then · P then = 5 · 3,2 = 16 g / cm 2 .
Крышку ударника изготавливали из алюминия АД1 диаметром Дк=36,1 мм, ее толщина Тк=0,3 см, плотность Пк=2,7 г/см2, удельная масса Мк=Тк·Пк=0,3·2,7=0,81 г/см2. При выбранных параметрах металлического отражателя и прессуемого порошка отношение удельной массы металлического отражателя Мот к удельной массе слоя прссуемого порошка Мпор равно: Мот:Мпор=0,97, а сумма удельных масс дна оболочки ударника Мд, металлического отражателя Мот, слоя прессуемого порошка Мпор и крышки ударника Мк равна: ΣМ1=Мд+Мот+Мпор+Мк=2,7+15,6+16+0,81=35,11 г/см2.The drummer’s cover was made of aluminum AD1 with a diameter of D k = 36.1 mm, its thickness T k = 0.3 cm, density P k = 2.7 g / cm 2 , specific gravity M k = T k · P k = 0, 3 · 2.7 = 0.81 g / cm 2 . With the selected parameters of the metal reflector and the pressed powder, the ratio of the specific gravity of the metal reflector M from to the specific gravity of the layer of the pressed powder M pore is equal to: M from : M pore = 0.97, and the sum of the specific masses of the bottom of the shell of the striker M d , the metal reflector M from , the layer of pressed powder M pore and the cover of the striker M k is equal to: ΣM 1 = M d + M from + M pore + M k = 2.7 + 15.6 + 16 + 0.81 = 35.11 g / cm 2 .
Составной ударник размещали в канале ствола порохового метательного устройства с внутренним диаметром 50 мм. Металлический пуансон изготавливали из стали Ст3. Его диаметр - 50 мм, толщина Тп=3 см, плотность Пст=7,8 г/см3, удельная масса Мп=Тп·Пст=3·7,8=23,4 г/см2. Пуансон запрессовывали в пресс-форму из стали Ст3. Длина пресс-формы - 120 мм, наружный диаметр - 80 мм, внутренний - 50 мм. Полученную сборку устанавливали соосно с каналом ствола порохового метательного устройства на стальном основании из стали Ст3. Диаметр основания - 100 мм, толщина Тос=15 см, удельная масса Мос=Тос·Пст=15·7,8=117 г/см2. Сумма удельных масс пуансона и основания равна ΣМ2=Мп+Мос=23,4+117=140,4 г/см2. При выбранных параметрах схемы прессования отношение суммы удельных масс дна оболочки составного ударника из легкого высокопластичного металла, металлического отражателя, слоя прессуемого порошка и крышки ударника ΣМ1 к сумме удельных масс металлического пуансона и стального основания ΣМ2 равно: ΣМ1:ΣM2=35,11:140,4=0,25. Размещают в стволе порохового метательного устройства пороховой заряд, в качестве которого использовали охотничий порох «Барс», и выстреливают составным ударником в направлении пресс-формы со скоростью Vуд=550 м/с. Контроль скорости проводили электроконтактным методом. После ударного нагружения с помощью станочного оборудования извлекали спрессованное изделие из пресс-формы, после чего оно может быть использовано в промышленных целях, например, для изготовления пьезоэлементов. При этом толщина прессуемого порошкового слоя, а соответственно и длина полученного изделия в 2,5 раза больше, чем по прототипу, плотность спрессованного изделия близка к предельной, составляет 96-98% от теоретического значения и стабильна по всей длине прессовки. В прессовке отсутствуют расслоения и трещины, долговечность стального основания повысилась на 25%, устранена вероятность разрушения пресс-формы при прессовании и растрескивания при этом изделий.A composite drummer was placed in the barrel bore of a powder propelling device with an inner diameter of 50 mm. The metal punch was made of St3 steel. Its diameter is 50 mm, thickness T p = 3 cm, density P st = 7.8 g / cm 3 , specific gravity M p = T p · P st = 3 · 7.8 = 23.4 g / cm 2 . The punch was pressed into a mold of steel St3. Mold length - 120 mm, outer diameter - 80 mm, inner - 50 mm. The resulting assembly was installed coaxially with the barrel channel of the powder propelling device on a steel base made of St3 steel. The diameter of the base is 100 mm, the thickness T OS = 15 cm, the specific gravity M OS = T OS · P article = 15 · 7.8 = 117 g / cm 2 . The amount and specific gravity of the punch base is ΣM 2 = M n + M a = 117 + 23.4 = 140.4 g / cm 2. With the selected parameters of the pressing scheme, the ratio of the sum of the specific masses of the shell bottom of the composite impactor made of light high-ductile metal, the metal reflector, the layer of pressed powder and the drum cover ΣМ 1 to the sum of the specific gravities of the metal punch and the steel base ΣМ 2 is equal to: ΣМ 1 : ΣM 2 = 35, 11: 140.4 = 0.25. A powder charge is placed in the barrel of the propellant throwing device, for which the Bars hunting gunpowder is used, and a composite firing pin is fired in the direction of the mold at a speed of V beats = 550 m / s. Speed control was carried out by the electric contact method. After impact loading using a machine tool, the pressed product was removed from the mold, after which it can be used for industrial purposes, for example, for the manufacture of piezoelectric elements. In this case, the thickness of the pressed powder layer, and, accordingly, the length of the obtained product is 2.5 times greater than that of the prototype, the density of the compressed product is close to the limit, is 96-98% of theoretical value and is stable over the entire length of the pressing. There are no delaminations and cracks in the compact, the durability of the steel base increased by 25%, the likelihood of mold destruction during pressing and cracking of the products was eliminated.
Пример 2 (см. также таблицу)Example 2 (see also table)
То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения. Длина оболочки ударника L=78 мм, толщина металлического отражателя Тот=1,5 см, его удельная масса Мот=Тот·Пст=1,5·7,8=11,7 г/см2. Толщина слоя прессуемого порошка Тпор=4,5 см, его удельная масса Мпор=Тпор·Ппор=4,5·3,2=14,4 г/см2. Соотношение удельных масс Мот:Мпор=11,7:14,4=0,81. Сумма удельных масс ΣМ1=Мд+Мот+Мпор+Мк=2,7+11,7+14,4+0,81=29,61 г/см2. Стальное основание имеет толщину Тос=10 см, удельная масса Мос=Тос·Пст=10·7,8=78 г/см2. Сумма удельных масс металлического пуансона и стального основания равна ΣM2=Mп+Moc=23,4+78=101,4 г/см2. Соотношение сумм удельных масс ΣМ1:ΣМ2=29,61:101,4=0,29. Скорость ударника Vуд=475 м/с. Результаты получения изделий из керамического порошка те же, что в примере 1, но плотность спрессованного изделия составляет 95-97% от теоретического значения, толщина слоя прессуемого порошка и длина полученного изделия в 2,25 раза больше, чем по прототипу.The same as in example 1, but the following changes. The length of the shell of the striker L = 78 mm, the thickness of the metal reflector T from = 1.5 cm, its specific gravity M from = T from · P st = 1.5 · 7.8 = 11.7 g / cm 2 . The thickness of the pressed powder layer T pore = 4.5 cm, its specific gravity M pore = T pore · P then = 4.5 · 3.2 = 14.4 g / cm 2 . The ratio of specific gravities M from : M then = 11.7: 14.4 = 0.81. The sum of the specific gravities ΣM 1 = M d + M from + M pore + M k = 2.7 + 11.7 + 14.4 + 0.81 = 29.61 g / cm 2 . The steel base has a thickness T OS = 10 cm, specific gravity M OS = T OS · P article = 10 · 7.8 = 78 g / cm 2 . The sum of the specific gravities of the metal punch and the steel base is ΣM 2 = M p + M oc = 23.4 + 78 = 101.4 g / cm 2 . The ratio of the sums of specific masses ΣМ 1 : ΣМ 2 = 29.61: 101.4 = 0.29. The speed of the striker V beats = 475 m / s. The results of obtaining products from ceramic powder are the same as in example 1, but the density of the pressed product is 95-97% of the theoretical value, the layer thickness of the pressed powder and the length of the obtained product is 2.25 times greater than in the prototype.
Пример 3 (см. также таблицу).Example 3 (see also table).
То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения. Длина оболочки ударника L=73 мм, толщина металлического отражателя Тот=1 см, его удельная масса Мот=Тот·Пст=7,8 г/см2. Толщина слоя прессуемого порошка Тпор=4 см, его удельная масса Мпор=Тпор·Ппор=4·3,2=12,8 г/см2. Соотношение удельных масс Мот:Мпор=7,8:12,8=0,61. Сумма удельных масс ΣМ1=Мд+Мот+Мпор+Мк=2,7+7,8+12,8+0,81=24,11 г/см2. Длина стальной пресс-формы - 110 мм. Толщина металлического пуансона Тп=2,5 см, его удельная масса Мп=Тп·Пст=2,5·7,8=19,5 г/см2. Стальное основание имеет толщину Тос=5 см, удельная масса Мос=Тос·Пст=5·7,8=39 г/см2. Сумма удельных масс металлического пуансона и стального основания ΣM2=Mп+Moc=19,5+39=58,5 г/см2. Соотношение сумм удельных масс ΣM1:ΣМ2=24,11:58,5=0,41.The same as in example 1, but the following changes. The length of the shell of the striker L = 73 mm, the thickness of the metal reflector T from = 1 cm, its specific gravity M from = T from · P st = 7.8 g / cm 2 . The thickness of the layer of pressed powder T pore = 4 cm, its specific gravity M pore = T pore · P then = 4 · 3.2 = 12.8 g / cm 2 . The ratio of specific gravities M from : M pore = 7.8: 12.8 = 0.61. The sum of the specific gravities ΣM 1 = M d + M from + M pore + M k = 2.7 + 7.8 + 12.8 + 0.81 = 24.11 g / cm 2 . The length of the steel mold is 110 mm. The thickness of the metal punch T p = 2.5 cm, its specific gravity M p = T p · P article = 2.5 · 7.8 = 19.5 g / cm 2 . The steel base has a thickness T OS = 5 cm, specific gravity M OS = T OS · P article = 5 · 7.8 = 39 g / cm 2 . The sum of the specific gravities of the metal punch and the steel base ΣM 2 = M p + M oc = 19.5 + 39 = 58.5 g / cm 2 . The ratio of the sums of specific masses ΣM 1 : ΣM 2 = 24.11: 58.5 = 0.41.
Скорость ударника Vуд=400 м/с. Результаты получения изделий из керамического порошка те же, что в примере 1, но плотность спрессованного изделия составляет 94-96% от теоретического значения, толщина слоя прессуемого порошка и длина полученного изделия в 2 раза больше, чем по прототипу, долговечность стального основания в сравнении с прототипом увеличилась на 30%.The speed of the striker V beats = 400 m / s. The results of obtaining products from ceramic powder are the same as in example 1, but the density of the pressed product is 94-96% of the theoretical value, the layer thickness of the pressed powder and the length of the obtained product are 2 times greater than the prototype, the durability of the steel base in comparison with prototype increased by 30%.
При получении порошковых изделий по прототипу (см. таблицу, пример 4) плотность пяти спрессованных изделий высокая и составляет 95-97% от теоретического значения, но суммарная максимально допустимая толщина прессуемых слоев порошка, а соответственно и суммарная длина полученных прессовок в 2-2,5 раза меньше, чем по предлагаемому способу. Долговечность стального основания на 25-30% ниже, чем по предлагаемому способу. Данный способ не пригоден для прессования длинномерных (высоких) прессовок.When receiving powder products according to the prototype (see table, example 4), the density of five pressed products is high and is 95-97% of the theoretical value, but the total maximum allowable thickness of the pressed powder layers, and accordingly the total length of the obtained compacts is 2-2, 5 times less than the proposed method. The durability of the steel base is 25-30% lower than by the proposed method. This method is not suitable for pressing long (high) compacts.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007114475/02A RU2349420C2 (en) | 2007-04-17 | 2007-04-17 | Method of products obtaining from ceramic powder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007114475/02A RU2349420C2 (en) | 2007-04-17 | 2007-04-17 | Method of products obtaining from ceramic powder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007114475A RU2007114475A (en) | 2008-10-27 |
| RU2349420C2 true RU2349420C2 (en) | 2009-03-20 |
Family
ID=40545474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007114475/02A RU2349420C2 (en) | 2007-04-17 | 2007-04-17 | Method of products obtaining from ceramic powder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2349420C2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3752665A (en) * | 1971-07-08 | 1973-08-14 | Nasa | Synthesis of superconducting compounds by explosive compaction of powders |
| EP0187476B1 (en) * | 1984-12-12 | 1990-11-14 | Nippon Oil And Fats Company, Limited | Method for producing amorphous alloy shaped articles |
| RU2120350C1 (en) * | 1997-01-21 | 1998-10-20 | Волгоградский государственный технический университет | Method of fabricating superconducting items from powder |
-
2007
- 2007-04-17 RU RU2007114475/02A patent/RU2349420C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3752665A (en) * | 1971-07-08 | 1973-08-14 | Nasa | Synthesis of superconducting compounds by explosive compaction of powders |
| EP0187476B1 (en) * | 1984-12-12 | 1990-11-14 | Nippon Oil And Fats Company, Limited | Method for producing amorphous alloy shaped articles |
| RU2120350C1 (en) * | 1997-01-21 | 1998-10-20 | Волгоградский государственный технический университет | Method of fabricating superconducting items from powder |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007114475A (en) | 2008-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0349446B1 (en) | Process for directly forming and for optimizing the characteristics of armour-piercing projectiles made of high-density tungsten alloys | |
| CN1080871C (en) | Small caliber non-toxic armor-piercing bullet | |
| US20050220921A1 (en) | Dynamic forging impact energy retention machine | |
| EP2638992A1 (en) | Method of surface hardening | |
| JP2021505834A (en) | warhead | |
| RU2349420C2 (en) | Method of products obtaining from ceramic powder | |
| RU2121410C1 (en) | Process of manufacture of articles from ceramic powder | |
| NO129807B (en) | ||
| CA3216006A1 (en) | Liner for a shaped charge and method for manufacturing a liner | |
| RU2349419C2 (en) | Method of obtaining of composite superconducting products | |
| RU2318632C2 (en) | Method for extruding powder products | |
| RU2240205C1 (en) | Method for producing composition superconducting articles of powder | |
| RU2165336C2 (en) | Method of manufacturing articles from ceramic powder | |
| RU2120350C1 (en) | Method of fabricating superconducting items from powder | |
| RU2062644C1 (en) | Method for production of superhard dense material | |
| KR20050025140A (en) | A process for producing a high density by high velocity compacting | |
| Voitenko et al. | Peculiarities of britlle and ductile materials destruction and deformation during the explosion of industrial shaped charges | |
| US4599060A (en) | Die-target for dynamic powder consolidation | |
| RU2341354C2 (en) | Method of obtaining of composite titanium-graphite products with internal cavity consisting of powders | |
| RU2444439C1 (en) | Two-layer sheet material and method of its application | |
| CN107721430A (en) | A kind of preparation method of the Boral alloy composite plate with crack arrest through hole | |
| Ischenko et al. | Investigation of impact resistance of protective barriers made from cermets | |
| CN111256540A (en) | Light pre-pressure ceramic protective armor | |
| JPS5922648A (en) | Method and device for impact compression of condensable material | |
| RU2275987C2 (en) | Dense blank pressing method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090418 |