Обладнання і технологія вібраційного пресування

Імпульсне формування порошкових матеріалів можливе за двома варіантами. Згідно першому варіанту порошок ущільнюється за рахунок прикладення до нього багаторазових імпульсів тиску відносно невеликої амплітуди. Згідно другому варіанту пресування відбувається за рахунок прикладення одного або декількох імпульсів тиску великої амплітуди. У першому випадку процес називають вібраційним формуванням, а у другому – імпульсним формуванням (пресуванням).

Вибрационное формование осуществляют на вибропрессах. Типовая схема вибропресса представлена на рисунку 148. Вибропресс включает корпус 17, направляющие 6, траверсы 5 и 7, из которых траверса 5 является неподвижной, а траверса 7 связана с пневмоцилиндром (не показан) и установлена с возможностью перемеще­ния по направляющим 6, электрогидравлический вибратор (со­стоит из рабочего цилиндра 9, поршня 3, жестко соединенного со столом 8, возвратных пружин 10, связывающих стол 8 с корпу­сом 17, и пульсатора, состоящего из управляющего золотника 16 со штоками 2 и 15, пружины 13 и электромагнита, представля­ющего собой обмотку 12 и сердечник 14 ). Шток 15 жестко связан с сердечником 14 электромагнита, а шток 2 электрически соединен с обмоткой 12. Вибропресс связан с источником жидкости высокого давления (не показан) при помощи магистрали 1 и снабжен пресс-формой 4, установленной на столе 8.

Электрическая схема вибропресса включает ограничительные оконечные выключатели В1 и В2, потенциометры R1 и R2, а также датчик давления с поршнем 11.

Вібропрес працює наступним чином. Рідина високого тиску поступає по магістралі 1 в порожнину пульсатора. На обмотку 12 подається постійна напруга і осередя втягується всередину обмотки, стискає пружину 13 та переміщує золотник 16. Завдяки цьому рідина високого тиску поступає в порожнину робочого циліндра 9. Кінцевий вимикач В1 розмикається і живлення обмотки 12 припиняєтся. Пружина 13 повертає золотник у вихідне положення. При цьому знову замикається кінцевий вимикач В1 і цикл повторюється. Вимикач В2 служить для забезпечення роботи пульсатора у заданому інтервалі тиску.

1 – магістраль високого тиску; 2 – шток; 3 – поршень; 4 – прес-форма; 5 – нерухома траверса; 6 – направляючі; 7 – рухома траверса; 8 – стіл; 9 – робочий циліндр; 10 – зворотні пружини; 11 – поршень датчика тиску; 12 – обмотка; 13 – пружини; 14 – осередя; 15 – шток; 16 – золотник; 17 – корпус   Рисунок 148 – Схема вібраційного преса з одним силовим циліндром

При подачі високого тиску в циліндр 9, поршень и стіл 8 переміщуються до верху на величину амплітуди вібрації і стискає пружину 10. При скиданні тиску стіл з прес-формою і поршень під дією пружини повертаються у вихідне положення. Вібраційний вплив на прес-форму, а також тиск, який передається на порошок від привантажуючого пристрою, сприяють ущільненню порошку та формуванню виробу.

Для отримання вібраційним формуванням великогабаритних виробів складної форми використовують преси, які передають формі вібрацію у двох площинах. Вони забезпечені гідроприводом з більш широким діапазоном регулювання параметрів вібрації (рис. 149).

1 – золотник; 2 – гідроциліндр вертикального переміщення платформи;

3 – зворотні (поворотні) пружини; 4 – направляюча; 5 – гідроциліндр горизонтального переміщення платформи; 6 – пристрій для навантаження; 7 – нерухома траверса; 8 – направляючі; 9 – форма з порошком; 10 – платформа; 11 – спрямовуюча; 12 – корпус; 13 – золотник; 14 – магістраль високого тиску; 15 – роліки; 16 – статор; 17 – ротор

Рисунок 149 – Схема вібропреса з двома силовими циліндрами і гідро-приводом з широким діапазоном регулювання тиску

Прес складається з корпусу 12, направляючих 8, нерухомої траверси 7 з пристроєм 6 для створення навантаження. У корпусі вібропресу розташовані силові гідроциліндри 2 і 5 вертикального і горизонтального приводу платформи 10, направляючі 4 і 11 у формі ластівчиного хвоста та поворотні пружини 3.

Гідромеханічний керуючий механізм преса являє собою гідромотор, що складається з статора 16 з жорстко закріпленим золотником 1, який керує роботою горизонтального гідроциліндра, і золотником 13, закріпленим на статорі з можливістю кутового переміщення в площині перпендикулярній до вісі ротора 17, і керуючим роботою вертикально-го гідроциліндра. В пазах ротора запресовані ролики 15. Магістраль високого тиску 14 з'єднує порожнини керуючого механізму з силовими гідроциліндрами. На платформі вібропресу жорстко закріплена прес-форма 9 з порошковим матеріалом.

Вібропресс працює наступним чином. Рідина високого тиску по магістралі 14 надходить в порожнини керуючих золотників. Ротор 17, що обертається, надає зворотно-поступальний рух керуючим золотникам 1 і 13. Керуючий золотник, наприклад 13, під дією ротора 17 з'єднує порожнину робочого циліндра 5 то з магістраллю високого тиску 14, то зі зливом. При подачі високого тиску в робочий циліндр 5 горизонтального приводу платформи його поршень,жорсткостко поєднана з ним спрямовуюча 11, платформа 10, встановлена на ній форма 9 з порошковим матеріалом переміщуються вправо на величину амплітуди вібрації, стискаючи поворотні пружини 3. При з'єднанні керуючим золотником 1 порожнини робочого циліндра 5 зі зливом платформа з формою 9 і порошковим матеріалом під дією зворотних пружин 3 переміщається по горизонтальній спрямовуючій 11 у вихідну позицію, у якій знаходиться до подачі наступного імпульсу тиску. За тим цикл повторюється.

Аналогічно працює циліндр 2 вертикального переміщення, який керується золотником 13. Час впливу імпульсу регулюють в межах 1/5 - 1/100 періоду коливань зміною числа роликів 15 в роторі 17 і їх формою.

Регулювання вертикальних і горизонтальних коливань по фазі проводять поворотом золотника 13 у площині, перпендикулярній вісі обертання ротора 17.

Технічні характеристики пресів моделей ІВПМ для вібраційного формування порошків наведені в таблиці 43.

Таблиця 43 – Характеристики установок для вібраційного формування

Характеристика	Модель установки
ІВПМ-20	ІВПМ-32
Найбільше робоче зусилля, кН
Межі встановлюючого регулювання частот, Гц	10–40	15–30
Межі регулювання амплітуди коливань, мм	0,5–3	2–6
Потужність приводу, кВт
Робочий тиск, МПа
Максимальне прискорення інерційної маси, м/с2
Закрита висота, мм		–
Максимальні розміри оброблюваного об'єкта в плані, мм	700х800	–
Подача насосу, дм3/с	0,6	1,2
Вибратор стандартний	ІБ-22	ІБ-24
Максимальна інерційна маса, кг	–
Робочий хід траверси, мм		–

Розширення технологічних можливостей вібропресів можна досяги за рахунок застосування гідроприводу, що дозволяє пресу працювати як в режимі вібрацій, так і в режимі одиничних потужних ударів – в режимі молота.

На рисунку 150 представлена схема вібропресу-молота. Робоча рідина (олива для гідравлічних систем пресів) з бака 1 направляється насосом 3 в гідроакумулятор 21 і в клапан-пульсатор 18. Залежно від налаштування клапана-пульсатора 18 робочого плунжера нижнього приводу 17 надають або малоамплітудні майже синусоїдальні іпульси тиску за рахунок періодичного спрацьовування акумулятора, або потужні імпульси за рахунок нагнітання робочої рідини безпосередньо від насоса в порожнину під плунжером 17.

1 – бак; 2 – фільтр; 3 – насос; 4 – кран; 5 – манометр; 6 – пневморедуктор; 7 – пневморозподілювач; 8 – манометр; 9 – пневмо-циліндр; 10 – архітрав; 11 – направляючі колони; 12 – змінна інерційна маса; 13 – рухома траверса; 14 – прес-форма; 15 – вібраційний стіл; 16 – пружина; 17 – робочий плунжер нижнього приводу; 18 – клапан-пульсатор; 19 – станина; 20 – амортизатор; 21 – гідроакомулятор; 22 – управляючий розподілювач; 23 – фільтр; 24 – запобіжний клапан   Рисунок 150 – Принципова гідро - кінематична схема вібропреса-молота ІВПС-20

У першому випадку ущільнення матеріалу відбувається в основному за рахунок взаємного переміщення частинок. У другому випадку під дією імпульсу тиску рухаються вгору стіл 15 з установленою на ньому прес-формою 14 і рухома траверса 13 з розташованими на ній змінними інерційними масами, при цьому пружини 16 стискаються. Коли тиск в системі перевищить тиск налаштування клапана-пульсатору, останній спрацьовує, з'єднує систему зі зливом, рух рухомих частин преса вгору припиняється. Стіл 15 з закріпленою на ньому прес-формою під дією пружин повертається у вихідне положення з прискоренням, яке значно перевищує прискорення зворотного руху траверси 13 з інерційною масою. У крайньому нижньому положенні в момент зіткнення столу зі станиною відбувається струшування формуємої маси і її ущільнення за рахунок взаємного переміщення частинок. Рухома траверса зі змінною інерційної масою, повернення якої у вихідне положення відбувається із запізненням по відношенню до столу, здійснює молотковий вплив на пуансон прес-форми, що приводить до руйнування частинок ущільнювального матеріалу і до додаткового ущільнення порошкової маси, що ущільнюється.

Характеристики деяких вібромолотів наведені в таблиці 44.

Таблиця 44 – Технічні характеристики вібропресів-молотів

Характеристика	Розмірність	Марка вібропреса
ІВПС-5	ІВПС-20
Найбільше робоче зусилля	кН
Межі регулювання частоти вібрацій робочого стола	Гц	2–30	10–30
Межі регулювання амплітуди коливань робочого стола	мм	0,54–3,0	0,5–3,0
Максимальне прискорення робочого органу	м/с2	–
Закрита висота	мм
Робочий хід траверси	мм
Максимальні розміри виробу	м	0,25х0,2х0,3	0,7х0,8х0,6
Потужність приводу	кВт	7,5	17,0
Подача насосу	м3/с	0,25х10-3	0,6х10-3
Тиск у гідросистемі	МПа
Тиск у пневмосистемі	МПа	–	0,5…0,6
Розміри разом з насосною станцією	м	0,5х0,3х1,5	2,0х1,5х1,8
Вага з насосною станцією	кг

Основною галуззю використання вібраційних пресів є формування виробів з порошків непластичних матеріалів (карбідів, борідів, нітрідів, силіцидів, оксидної кераміки, деяких інтерметалевих сполук та інших).