Spôsob lisovania práškových výliskov s definovanou polohou neutrálnej roviny

Číslo patentu: 286871

Dátum: 04.06.2009

Autori: Ďurišin Juraj, Orolínová Mária, Ďurišinová Katarína

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Vynález sa zaoberá lisovaním tvarovo náročných práškových súčiastok s ľubovoľne definovanou polohou neutrálnej roviny. Neutrálna rovina sa vyznačuje tým, že sa v nej všetky sily pôsobiace pri lisovaní rušia a v lisovnici nedochádza pri lisovaní k posuvu prášku. Vzhľadom na neutrálnu rovinu je v protiľahlých rezoch priebeh fyzikálnych vlastností vo výlisku rovnaký a spojitý v celom objeme výlisku. Poloha neutrálnej roviny je definovaná geometrickým tvarom a rozmerom výlisku, prípadne polohou geometrickej osi dutiny kolmej na smer lisovania. Z lisovacích charakteristík prášku sa určia rýchlosti lisovníkov vzhľadom na lisovnicu tak, aby počas lisovania bola dodržaná podmienka nulového posuvu neutrálnej roviny. Daný spôsob lisovania umožňuje priame lisovanie tvarovo náročných viacúrovňových súčiastok s prípadnými dutinami, ktorých os je kolmá na smer lisovania a leží v neutrálnej rovine.

Text

Pozerať všetko

Vynález patrí do oblasti práškovej metalurgie (PM) a týka sa lisovania práškových materiálov so spojitým rozložením mernej hmotnosti V celom objeme výlisku.Cieľom vynálezu je lisovanie viacúrovňových tvarovo členitých súčiastok s prípadnými dutinami, ktorých os je kolmá na smer lisovania a leží v neutrálnej rovine.PM je technický odbor zaoberajúci sa výrobou práškových kovov a zliatin, ako aj ich nasledovným spracovaním na požadovaný tvar a vlastnosti. Prášková metalurgia zahŕňa štyri základné výrobné operácie príprava kovového prášku, zhutňovanie prášku, spekanie a prípadné dodatočné spracovanie.V porovnaní s konvenčnou tavnou metalurgiou sa PM vyznačuje množstvom výhod, napr. umožňuje pripraviť typy zliatin, ktoré nie je možné vyrobit klasickými technologickými postupmi prítomnost pórovítosti V hotových výrobkoch vyrobených cestou PM znižuje ich hmotnosť. Výrobky práškovej metalurgie, označované ako PM súčiastky, patria v súčasnosti k tzv. ekonomicky efektívnym výrobkom, pretože ich cena v porovnaní so súčiastkami vyrábanýmí napr. trieskovým obrábaním, môže byť až o 25 - 50 nižšia z nasledujúcich dôvodov- až 95 využitie materiálu dané výrobou súčiastky na - hotovo bez nákladov na opracovaníe, PM patrí medzi bezodpadové technológie, má charakter uzavretého cyklu, výstupom je už hotový výrobok pripravený na montážVeľkou výhodou je možnosť výroby súčiastok komplikovaných tvarov (s víacnásobnou a zložitou geometriou), pričom odstránením sekundárnych operácií opracovania klesá tolerancia na /-0.001. PM umožňuje rýchlo a efektívne zásobiť trh produktmi nových tvarov. Cenová efektívnosť PM výrobkov je tým vyššia, čím má PM súčiastka menšiu hmotnost, zložitejší tvar a čim početnejšia je vyrábané séria, pričom závisí aj od náročnosti použitej technológie.Technológie PM otvárajú ekonomickejšiu, energeticky menej náročnú a vysoko kvalitnú altematívu pre sériovú výrobu súčiastok napr. pre automobilový priemysel, elektrotechnický priemysel atď. Veľké množstvo spoločností na celom svete vyrába rôzne súčiastky cestou PM. Najčastejšie a najväčšie nmožstvo produkovaných súčiastok sú ozubené kolesá a súčiastky s otvormi a dutinami v smere lisovania. Na špeciálnych viacúrovňových lisoch je možné lisovat dvojkolesá, ako aj rôzne dutiny v smere lisovania.Cieľom súčasného vývoja v PM, čo sa týka spracovania práškov, je rozšírenie možností formovania zložitých tvarov technológiami umožňujúcirni vyhnúť sa dodatočným sekundárnym operáciám na spekaných telesách. Problémom je priame lisovanie detailov v smere kolmom na smer lisovania, ako sú priečne diery a otvory. V Nemecku na IFAM (the Fraunhofer Institute for Manufacturing and Advanced Material) bol vyvinutý spôsob PM tvarovania, nazvaný WFC (warm flow compaction). Tento spôsob je premostením medzi konvenčným lisovaním práškov, kompaktizáciou za tepla a injekčným vstrekovaním kovov, vhodným na výrobu drobných, tvarovo veľmi komplikovaných súčiastok. WFC umožňuje lisovat priečne diery, vyrezávat a vrtať závíty. Táto technológia je vhodná na výrobu súčiastok, ktoré by sa museli viacnásobne opracovávať.Pri bežnom obojstrannom lisovani dochádza v lisovnici k postupnému posuvu a zahusťovaniu práškovej hmoty od lisovníkov smerom k stredu výlisku, pričom najvyššia memá hmotnosť zahusteného prášku je pod lisovníkmi a najnižšia memá hmotnost a rovnako i najmenší, prípadne nulový posuv prášku osciluje v polovičnej výške výlisku. Tento dej prebieha samovoľne a plocha, v ktorej je posuv prášku pri lisovani nulový, sa v technickej literatúre zvyčajne označuje ako neutrálna rovina. Túto skutočnosť možno využiť pri lisovani výliskov s dutinami situovanými v polvýške výlisku. V technickej praxi sa však vyskytujú prípady, keď polohu neutrálnej roviny treba umiestniť mimo stred výlisku takým postupom, ktorý by umožnil výrobu zložitých tvarovonáročných výliskov bez vytvárania trhlín v súčiastke a súčasne by výrazne znížil opotrebenie lisovacích nástrojov.Podstatou vynálezu je spôsob lisovania tvarovonáročných práškových súčiastok, podľa obr. l, s definovanou polohou neutrálnej roviny (l) kolmej na smer lisovania, v ktorej je posuv prášku vzhľadom na lisovnicu (2) pri lisovani nulový, alebo minimálny. Vzhľadom na výšku výlisku sa určí poloha neutrálnej roviny a k nej sa určia vzdialenosti lisovaných plôch H 1, H 2 Hn. V pripade, že vo výlisku je priečna dutina, alebo dutiny s ľubovoľným prierezom, vytvárané kolíkmi (3) zasúvajúcimi sa do telesa lisovnice kolmo na smer liso 10vania, potom je poloha neutrálnej roviny predurčená osou priečnej dutiny, to znamená, že os dutiny je situovaná V neutrálnej rovine.V prvej etape sa v lisovnici prášková hmota, ktorej celkový sypný objem je súčtom parciálnych sypných objemov, vymedzených pod plocharni jednotlivých lisovníkov smerom k neutrálnej rovine, odvodených od sypnej hmotnosti prášku, požadovaných konečných rozmerov výlisku a požadovaného lisovacieho tlaku vybranej lisovanej plochy pod vybraným lisovníkom L., najprv predhustí v celom objeme lisovnice na výšku H., H 2 H súčasnými alebo samostatnými posuvmi lisovníkov L., L 2 , L, najmenej dvoch tak, aby v neutrálnej rovine pôsobil čo najmenší alebo práve nulový tlak. Predhustené výšky (H., H 2 H) objemov(V.,V 2 V) sú určené z lisovacích charakteristík prášku a v prepočte zodpovedajú konečným rozmerom (H.,H 2 H,) po dohustení.V druhej etape sa prášok pri súčasnom pohybe všetkých lisovníkov o vzdialenosť AH., AHZAH dohustí na požadovaný lisovací tlak vybranej lisovanej plochy a na, podľa nej, odvodené lisovacie tlaky pre ostatné lisované plochy, a tým i na konečné rozmery H. vzťahované k neutrálnej rovine, ktoré sú zároveň odvodené z lisovacích charakteristík prášku p f(p), t. j. závislosť mernej hmotnosti od lisovacieho tlaku. Okamžité rýchlosti, resp. priemerné rýchlosti lisovníkov vzťahované k lisovnici, ktorýuni sa pohybujú lisovníky, sú taktiež odvodené z lisovacích charakteristík prášku p f(p) a pomer ich priemerných rýchlostí (v./v 2/v,.) vzťahovaných k lisovnici je priamo úmerný pomeru posuvu lisovníkov (AH./AH 2/AH) pri dohusťovaní objemovFyzikálne veličiny v lisovanom prášku, vyvolané lisovacími silami (F., F 2 F) od súčasne sa pohybujúcich lisovacích plôch/lisovníkov pri dohusťovaní, sú V existujúcich, symetricky protiľahlých prierezoch výlisku vzhľadom na neutrálnu rovinu rovnaké a spojité pri predhustení, ako i počas zahusťovania prášku na konečný rozmer výlisku. V neutrálnej rovine sa sily navzájom rušia v priebehu celého procesu lisovania alebo sú minimálne, rovnako i posuv prášku pri lisovani je V neutrálnej rovine nulový alebo minimálny, čo je zároveň nevyhnutná podmienka na lisovanie výliskov s dutinarni, ktoré môžu byt vytvárané pohyblivýrni kolíkrni (3), zasúvajúcimi sa do lisovnice pred nasypaním práškovej hmoty, a ktorých geometrická os predurčuje polohu neutrálnej roviny a je v nej situovaná.Ako už bolo uvedené, pri tomto spôsobe lisovania tvarovo členitých súčiastok je najprv zadefinovaná poloha neutrálnej roviny a v prípade, že V celom objeme výlisku je rovnaký materiál, je priebeh fyzikálnych a technologických veličín charakterizujúcich vlastnosti výlisku v celom jeho objeme spojitý a v existujúcich protiľahlých rezoch vzhľadom na neutrálnu rovinu rovnaký. Zároveň platí, že uvedeným spôsobom je možné lisovat súčiastky, ktoré vzhľadom na neutrálnu rovinu pozostávajú z vrstiev (objemov) s rôznorodými materiálmi.Týmto spôsobom lisovania sa odstraňuje zdroj závažných defektov, ktoré sa vyskytujú vtedy, ak fyzikálne veličiny v celom objeme výlisku a zvlášť v jeho kritických miestach, ako sú hrany a rohy, nemajú spojitý charakter, čo zvyčajne vedie k znehodnoteniu výlisku pri jeho ďalšom tepelnom a technologickorn spracovaIll.Prehľad obrázkov na výkresochObr. 1 Schéma lisovania tvarovo náročných práškových súčiastok s deñnovanou polohou neutrálnej roviny Obr. 2 Schéma lisovania medenej súčiastkyPríklad Výroba dutého krúžku podľa obr. 2, s výškou H 30 mm, s priemerom (D. 30 mm vybaveného dutinou s priemerom CD 10 mm a hĺbkou 20 mm.Do lisovnice 1 s vnútomým priemerom (D. 30 mm pevne prichytenej na ráme lisu, osadenej nepohyblivým čapom 2 s priemerom d) 10 mrn dostatočne vysunutým nad úroveň dolného lisovníka L 2 s priemerom CD. 30/10 mm a zasunutými kolíkrni 3, vytvárajúcimi priečne otvory, vsypeme medený prášok s hmotnosťou m m. m 29,2 g 58,9 g 88,1 g, ktorého sypná hrnotnosťje 1,73 g/cm 3. Potom sa prášok zasúvaním homého lisovníka L 1 do lisovnice na vzdialenosť H 2 24,5 mm a zasúvaním dolného razníka L 2 do lisovnice 1 na vzdialenosť H. 56,2 mm vzhľadom na čelo čapu 2, ktorý vytvára stredovú dutinu a jeho čelo leží v neutrálnej rovine 4 predhustí tak, že v neutrálnej rovine je vyvodený práve nulový alebo minimálny tlak prášku. Na výslednú výšku výlisku H 30 mm sa prášok dohustí súčasnýrni posuvmi lisovníkov L 1 a L 2 o vzdialenosť AH. 14,5 mm, resp. AH 36,2 mm, pričom pomer priemerných rýchlostí lisovníkov v./v 2 AHl/AH 0,4 a zo strany lisovnika L 2 sa vyvinie lisovací tlak 200 MPa.Vzhľadom na to, že výroba hotových výrobkov pri využití práškových technológií dovoľuje znížiť ich cenu v porovnani s konvenčnýrni technológiami, práškovć technológie sú predurčené na hromadnú výrobu rôznych drobnejších súčiastok. Veľký význam má výroba súčiastok konečných tvarov a rozmerov, teda tak,aby sa nemuseli súčiastky doopracovávat nákladnejšími strojárskymi technológiami. Predložený vynález prispieva k rozšíreniu použitia práškových technológií pri výrobe súčiastok zložitejšich tvarov. V súčasnej dobe práškové technológie využíva široké spektrum priemyselných odvetví. Najtypickejším odberateľom práškových súčiastok je automobilový a elektrotechnický priemysel, ako i široká škála ďalších stroj árskych odvetví.1. Spôsob lisovania práškových výliskov s definovanou polohou neutrálnej roviny, vždy kolmej na smer lisovania, ktorej poloha vo výlisku je predurčená bud tvarom, členitosťou a funkciou výlisku, alebo polohou priečnej dutiny, najmenej jednej, ktorej os je kolmá na smer lisovania a zároveň leží V neutrálnej rovine výlisku, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že parciálne sypné objemy práškovej hmoty, vymedzené plochou lisovníkov po neutrálnu rovinu, ktoré sú určené z lisovacích charakteristík práškovej hmoty, z konečných rozmerov výlísku a zároveň odvodené od jedného z nich, vybraného podľa jeho konečného rozmeru a od požadovaného lisovacieho tlaku, pôsobiaceho na tento vybraný objem, sa V celom objeme výlisku najprv predhustia tak, že v neutrálnej rovine je vyvodený výhodne nulový tlak, a tým i nulová alebo minimálna sila, a na konečný rozmer sa dohustia tým spôsobom, že všetky predtým predhustené lisované objemy sú dohusťované všetkými lisovníkmi súčasne, rýchlosť posuvu každého jednotlivého lisovnika vzhľadom na lisovnicu je určená v závislosti od lisovacích charakteristík materiálu a konečných rozmerov výlisku tak, aby posuv práškovej hmoty počas celého lisovania bol v neutrálnej rovine výhodne nulový, a tým i výslednica sil pôsobiacich pri lísovaní v nej nulová alebo minimálna.ObrJ Schéma lisovanie tvarovonáročných práškových súčiastok s defmovanou polohou neutràlnej roviny

MPK / Značky

MPK: B22F 3/02, B22F 3/00, B22F 5/10, B22F 5/12

Značky: výliskov, práškových, lisovania, roviny, neutrálnej, spôsob, definovanou, polohou

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/6-286871-sposob-lisovania-praskovych-vyliskov-s-definovanou-polohou-neutralnej-roviny.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob lisovania práškových výliskov s definovanou polohou neutrálnej roviny</a>

Podobne patenty