Установка и технология ультразвукового электроконтактного уплотнения
ART 85519
Т.
А. ЛитвиноваБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Литвинова
Т.
А.,
Егоров
С.
Н.,
Медведев
Ю.
Ю. Установка и технология ультразвукового электроконтактного уплотнения // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2015. – Т. 13. – С.
2591–2595. – URL:
http://e-koncept.ru/2015/85519.htm.
Аннотация. Разработана установка ультразвукового электроконтактного уплотнения (УЭКУ) с широкими технологическими возможностями по формированию порошковых материалов различного функционального назначения.
Ключевые слова:
ультразвуковое электроконтактное уплотнение, пористость, железографитовая композиция, уплотняемость, гомогенизация, ультразвуковые головки, колебания, ультразвуковой преобразователь.
Текст статьи
Литвинова Татьяна Анатольевна,кандидат технических наук, доцент кафедры ″Машиностроение и прикладная механика″ Волгодонский инженернотехнический институт –филиал ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», г. Волгодонскbratsk_tanja@mail.ru
Медведев Юрий Юрьевич,кандидат технических наук, доцент кафедры ″Строительные производства″ Волгодонский инженернотехнический институт –филиал ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», г. Волгодонскm_yy@mail.ru
Егоров Сергей Николаевич,доктор технических наук, профессор кафедры «Технический сервис» филиал ФГБОУ ВПО «Донской государственныйтехнический университет » в г.Волгодонске Ростовской областиyegorov50@mail.ru
Установка и технология ультразвукового электроконтактного уплотнения
Аннотация. Разработана установка ультразвукового электроконтактного уплотнения (УЭКУ) с широкими технологическими возможностями по формированию порошковых материалов различного функционального назначения.Ключевые слова.Ультразвуковоеэлектроконтактноеуплотнение, пористость, железографитовая композиция, уплотняемость, гомогенизация, ультразвуковые головки, колебания, ультразвуковой преобразователь.
Одной из тенденций развития порошкового материаловедения является не только разработка новых технологических процессов получения порошковых материалов и изделий, но и совершенствование уже известных технологий. Технология электроконтактного уплотнения(ЭКУ), основанная на совмещении механического и электрического воздействиийна порошковую шихту, показала свою эффективность при производстве высокоплотных материалов на основе чистых,легированных порошкови железографитовой шихты [13]. В работах [46] показана возможность получения конструкционной порошковой стали с остаточной пористостью 26% и гомогенизацией углерода, причем продолжительность ЭКУ составляла 6070 с. Уровень механических свойств порошковой стали существенно зависит от пористости материалаи оптимальные значения соответствовали высокоплотному состояниюматериала. При этом интервал варьирования технологических режимов ЭКУсоставляет 510%. Таким образом, можно констатировать, в настоящее время технология ЭКУ ограничена получением только высокоплотных материалов,при формировании которых обеспечивается внутрикристаллитное сращивание на контактных поверхностях.
Целью настоящей работы является расширение технологических возможностей ЭКУ, позволяющих получать порошковые материалы различной остаточной пористости с высоким уровнем свойств. Для достижения поставленной цели в технологический процессформирования порошковых материаловдобавляется ультразвуковоевоздействие на порошковую шихту. В связи с этим обстоятельством предлагаемый технологический процесс представляет собой ультразвуковое электроконтактное уплотнение (УЭКУ). Основанием для выбора этого направления в совершенствование известной технологии послужилоширокое применениеультразвуковойсварки компактных материалов [79].143897563411610122U= 220 B1415113аргонаргон1713А21819
Для практической реализации УЭКУ была проведена модернизация действующей установки ЭКУ. Установка(рис.1)дополнительно снабжается двумя ультразвуковыми головками1,2, предназначенными для возбуждения продольных и радиальных ультразвуковых колебаний в порошковой шихте. В корпусе ультразвуковой головки размещен ультразвуковой преобразователь продольных колебаний с волноводной системой и концентратор с рабочим наконечником на конце. Корпуса ультразвуковыхголовокзакрепленына неподвижной опоре.
Рис. 1. Схема установки УЭКУ
Установка УЭКУсодержит гидравлическую цепь, включающую: бак 18с рабочей жидкостью, гидронасос 19, распределитель с ручным управлением 3, напорный клапан 4, манометр 5, рукава высокого давления 6 и гидроцилиндр 7, и электрическую,включающую: источник электрического тока 8, медные электроды 9, служащие для передачи электрической энергии пуансонам 10,
прессформы 11, состоящая из диэлектрической матрицы, разъемной и фиксирующей обойм, содержащей предварительно засыпанную навеску металлического порошка 12.Прессформа расположена в рабочейкамере 13, продуваемойаргоном.Диэлектрические пластины 14 и заземляющий кабель 15 служат для предотвращения появления на корпусе лабораторной установки поражающего напряжения. Расходомер 16 предназначен для контроля подачи аргона. Амперметр 17 предназначен для контроля силы тока подаваемого от источника к электродам.УЭКУ осуществляется за одну технологическую операцию, заключающуюся в следующем.Подготовленная навеска шихтузасыпаетсяв матрицу, на боковые поверхности которой предварительно наносится слой фторида кальция, с установленным в исходном положении нижним пуансоном. Рабочие торцы пуансоном покрываются графитом ГК1. Камера продуваетсяаргоном, после чего в полость матрицы устанавливаетсяверхний пуансон. Стенки матрицы обрабатывались фторидом кальция СаF2, а торцы пуансонов, контактирующие с шихтой, графитом ГК1. Подготовленная к прессованию камераустанавливаетсяна стол пресса. Порошковую детальполучаютметодом двухстороннего прессования на гидравлическом прессе путем различного по способу приложения заданного давления и одновременного, постоянного (в течении всего времени) спекания порошкового материала прямым пропусканием электрического токас наложением ультразвуковых колебаний..Технологический процесс ультразвукового электроконтактного уплотнения (УЭКУ) характеризуется следующими режимами: р –давление прессования, I–плотность тока, А–амплитуда ультразвуковых колебаний, fчастота ультразвуковыхколебаний, tР, tI, tA–длительности процессовприложения давления, пропускания тока, возбуждения ультразвуковых колебаний, соответственно. В процессе опробования установки технологические параметры варьировались в следующих интервалах: р=100600 МПа;I=1036 МАм2;
А = 1425 мкм; f= 4070 кГц; tР, tI,=1070 с,tA=0,510 с.Таким образом, разработана установка УЭКУ с широкими технологическими возможностями по формированию порошковых материалов различного функционального назначения.
Ссылки на источники1.Литвинова Т.А., Егоров С.Н. Закономерности формирования порошковой стали при электроконтактном уплотнении [Текст] /Литвинова Т.А., Егоров С.Н. // Металлург. –2013.№ 4. С. 9497.2.Егоров С.Н., Мецлер А.А. , Медведев Ю. Ю., Литвинова Т.А. Гомогенизация материала, полученного электроконтактным уплотнениемпорошковой бронзы//Изв. вузов. Сев.Кавк. регион. Техн. науки. 2010. № 3. С. 5153.3.Литвинова Т.А., Егоров С.Н. Механические свойства порошковой стали, полученной методом электроконтакного уплотнения [Текст] /Литвинова Т.А., Егоров С.Н. // Металлург. –2010. № 1. С. 6567.4.Литвинова Т.А., Егоров С.Н. Моделирование формирования материала при электроконтактном уплотнении // Концепт : науч.метод. электрон. журн. –2014. –Вып. 2: Современные научные исследования. –Режим доступа: http: //ekoncept.ru/2014/547785.Литвинова Т.А., Егоров С.Н., Медведев Ю.Ю. Кристаллографические аспекты гомогенизации железографитовой композиции [Текст] // Металлург, 2010.№ 6. С. 4042.6.Литвинова Т.А. Получение высокоплотного порошкового материала методом электроконтактного уплотнения [Текст] /Литвинова Т.А. // Металлург. –2009. № 7. С. 6768.7.Золотарев Б. Б., Волков Ю.Д. Точечная сварка металлов ультразвуком//Сварочное производство.–1982.–№98.Силин Л.Л., Баландин Г.Ф. Ультразвуковая сварка//М.:Машгиз.–1982.9.LiX., BilgutayN.M., McBreartyM., PribellfJ.R. SimulationofanUltrasonicBondingTool// IEE1985. UltrasonicSymposiumProceeding. SanFrancisco, CA.–1618 Okt.–1895.
Медведев Юрий Юрьевич,кандидат технических наук, доцент кафедры ″Строительные производства″ Волгодонский инженернотехнический институт –филиал ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», г. Волгодонскm_yy@mail.ru
Егоров Сергей Николаевич,доктор технических наук, профессор кафедры «Технический сервис» филиал ФГБОУ ВПО «Донской государственныйтехнический университет » в г.Волгодонске Ростовской областиyegorov50@mail.ru
Установка и технология ультразвукового электроконтактного уплотнения
Аннотация. Разработана установка ультразвукового электроконтактного уплотнения (УЭКУ) с широкими технологическими возможностями по формированию порошковых материалов различного функционального назначения.Ключевые слова.Ультразвуковоеэлектроконтактноеуплотнение, пористость, железографитовая композиция, уплотняемость, гомогенизация, ультразвуковые головки, колебания, ультразвуковой преобразователь.
Одной из тенденций развития порошкового материаловедения является не только разработка новых технологических процессов получения порошковых материалов и изделий, но и совершенствование уже известных технологий. Технология электроконтактного уплотнения(ЭКУ), основанная на совмещении механического и электрического воздействиийна порошковую шихту, показала свою эффективность при производстве высокоплотных материалов на основе чистых,легированных порошкови железографитовой шихты [13]. В работах [46] показана возможность получения конструкционной порошковой стали с остаточной пористостью 26% и гомогенизацией углерода, причем продолжительность ЭКУ составляла 6070 с. Уровень механических свойств порошковой стали существенно зависит от пористости материалаи оптимальные значения соответствовали высокоплотному состояниюматериала. При этом интервал варьирования технологических режимов ЭКУсоставляет 510%. Таким образом, можно констатировать, в настоящее время технология ЭКУ ограничена получением только высокоплотных материалов,при формировании которых обеспечивается внутрикристаллитное сращивание на контактных поверхностях.
Целью настоящей работы является расширение технологических возможностей ЭКУ, позволяющих получать порошковые материалы различной остаточной пористости с высоким уровнем свойств. Для достижения поставленной цели в технологический процессформирования порошковых материаловдобавляется ультразвуковоевоздействие на порошковую шихту. В связи с этим обстоятельством предлагаемый технологический процесс представляет собой ультразвуковое электроконтактное уплотнение (УЭКУ). Основанием для выбора этого направления в совершенствование известной технологии послужилоширокое применениеультразвуковойсварки компактных материалов [79].143897563411610122U= 220 B1415113аргонаргон1713А21819
Для практической реализации УЭКУ была проведена модернизация действующей установки ЭКУ. Установка(рис.1)дополнительно снабжается двумя ультразвуковыми головками1,2, предназначенными для возбуждения продольных и радиальных ультразвуковых колебаний в порошковой шихте. В корпусе ультразвуковой головки размещен ультразвуковой преобразователь продольных колебаний с волноводной системой и концентратор с рабочим наконечником на конце. Корпуса ультразвуковыхголовокзакрепленына неподвижной опоре.
Рис. 1. Схема установки УЭКУ
Установка УЭКУсодержит гидравлическую цепь, включающую: бак 18с рабочей жидкостью, гидронасос 19, распределитель с ручным управлением 3, напорный клапан 4, манометр 5, рукава высокого давления 6 и гидроцилиндр 7, и электрическую,включающую: источник электрического тока 8, медные электроды 9, служащие для передачи электрической энергии пуансонам 10,
прессформы 11, состоящая из диэлектрической матрицы, разъемной и фиксирующей обойм, содержащей предварительно засыпанную навеску металлического порошка 12.Прессформа расположена в рабочейкамере 13, продуваемойаргоном.Диэлектрические пластины 14 и заземляющий кабель 15 служат для предотвращения появления на корпусе лабораторной установки поражающего напряжения. Расходомер 16 предназначен для контроля подачи аргона. Амперметр 17 предназначен для контроля силы тока подаваемого от источника к электродам.УЭКУ осуществляется за одну технологическую операцию, заключающуюся в следующем.Подготовленная навеска шихтузасыпаетсяв матрицу, на боковые поверхности которой предварительно наносится слой фторида кальция, с установленным в исходном положении нижним пуансоном. Рабочие торцы пуансоном покрываются графитом ГК1. Камера продуваетсяаргоном, после чего в полость матрицы устанавливаетсяверхний пуансон. Стенки матрицы обрабатывались фторидом кальция СаF2, а торцы пуансонов, контактирующие с шихтой, графитом ГК1. Подготовленная к прессованию камераустанавливаетсяна стол пресса. Порошковую детальполучаютметодом двухстороннего прессования на гидравлическом прессе путем различного по способу приложения заданного давления и одновременного, постоянного (в течении всего времени) спекания порошкового материала прямым пропусканием электрического токас наложением ультразвуковых колебаний..Технологический процесс ультразвукового электроконтактного уплотнения (УЭКУ) характеризуется следующими режимами: р –давление прессования, I–плотность тока, А–амплитуда ультразвуковых колебаний, fчастота ультразвуковыхколебаний, tР, tI, tA–длительности процессовприложения давления, пропускания тока, возбуждения ультразвуковых колебаний, соответственно. В процессе опробования установки технологические параметры варьировались в следующих интервалах: р=100600 МПа;I=1036 МАм2;
А = 1425 мкм; f= 4070 кГц; tР, tI,=1070 с,tA=0,510 с.Таким образом, разработана установка УЭКУ с широкими технологическими возможностями по формированию порошковых материалов различного функционального назначения.
Ссылки на источники1.Литвинова Т.А., Егоров С.Н. Закономерности формирования порошковой стали при электроконтактном уплотнении [Текст] /Литвинова Т.А., Егоров С.Н. // Металлург. –2013.№ 4. С. 9497.2.Егоров С.Н., Мецлер А.А. , Медведев Ю. Ю., Литвинова Т.А. Гомогенизация материала, полученного электроконтактным уплотнениемпорошковой бронзы//Изв. вузов. Сев.Кавк. регион. Техн. науки. 2010. № 3. С. 5153.3.Литвинова Т.А., Егоров С.Н. Механические свойства порошковой стали, полученной методом электроконтакного уплотнения [Текст] /Литвинова Т.А., Егоров С.Н. // Металлург. –2010. № 1. С. 6567.4.Литвинова Т.А., Егоров С.Н. Моделирование формирования материала при электроконтактном уплотнении // Концепт : науч.метод. электрон. журн. –2014. –Вып. 2: Современные научные исследования. –Режим доступа: http: //ekoncept.ru/2014/547785.Литвинова Т.А., Егоров С.Н., Медведев Ю.Ю. Кристаллографические аспекты гомогенизации железографитовой композиции [Текст] // Металлург, 2010.№ 6. С. 4042.6.Литвинова Т.А. Получение высокоплотного порошкового материала методом электроконтактного уплотнения [Текст] /Литвинова Т.А. // Металлург. –2009. № 7. С. 6768.7.Золотарев Б. Б., Волков Ю.Д. Точечная сварка металлов ультразвуком//Сварочное производство.–1982.–№98.Силин Л.Л., Баландин Г.Ф. Ультразвуковая сварка//М.:Машгиз.–1982.9.LiX., BilgutayN.M., McBreartyM., PribellfJ.R. SimulationofanUltrasonicBondingTool// IEE1985. UltrasonicSymposiumProceeding. SanFrancisco, CA.–1618 Okt.–1895.
