Camera de inalta presiune pentru presarea izostatica in punga umeda

Camera de inalta presiune pentru presarea izostatica in punga umeda

Desi presarea uniaxiala in matrita reprezinta modul principal de consolidare a pulberii, nu inseamna ca este singura abordare posibila.

Presiunea de compactare poate depasi 1400 MPa, totusi presarea hidrostatica la rece se realizeaza uzual la o presiune mai mica de 350 MPa.

Fig.4.2. Principiul de presare izostatica

cu punga umeda

O varietate mare de materiale pot fi presate izostatic, inclusiv pulberi metalice, ceramice, plastice si compozite.

Schematic, principiul de presare izostatic cu punga umeda este reprezentat in figura 4.2., unde:

1 - capac de inchidere,

fluid,

3 - incinta de presare;

4 - miezul solid;

5 - pulbere;

6 - perete flexibil,

7- opritor.

In varianta cu punga umeda, matrita umpluta cu pulbere si inchisa etans este imersata intr-o camera cu fluid care este presurizata de la un sistem hidraulic.

Dupa presare, matrita umeda este scoasa din incinta si compactul extras din matrita.

O importanta deosebita o are proiectarea capacului de inchidere.

Acesta nu numai pentru a asigura rezistenta la presiune inalta si conditiile ciclului de functionare, dar si pentru a permite deschiderea si inchiderea rapida si usoara.

Presarea izostatica utilizeaza scule flexibile din cauciuc neopren, uretan, clorura de polivinil sau alti elastomeri.

Cauciucul este cel mai utilizat datorita ²subtirimii² peretelui sculei necesar. Este utilizat si la presarea formelor complexe, atunci cand folosirea de scule mai rigide prezinta probleme la extragerea piesei din matrita.

Cand sunt necesare scule mai rigide, se recomanda policlorura de vinil si uretanul. Matrita flexibila se realizeaza prin imersarea unei forme de cauciuc, plastisol sau neopren.

Acest tip de matrita este foarte utilizat la materiale inalt compresibile, dar este necesar sa suporte un control specific complex,

In cazul camerei de presare, rezistenta de avarie apare la presiunea de avarie. O curba de oboseala odata pornita, creste cu o rata determinata odata cu continutul, la cicluri repetate de presurizare, conform

Cand valoarea curbei devine critica, are loc distrugerea incintei. Important de retinut este ca aceasta se intampla dupa mai multe cicluri de functionare, peste o perioada de timp.

Periodic, se impune realizarea serviciului de inspectie al camerei de presiune utilizand tehnici de control nedistructiv, fiind cea mai buna metoda de detectare a fisurilor inainte de a deveni critice. Camera de presiune trebuie sa prezinte posibilitati de realizare a acestui control.

Fig.4.3. Ciclu specific de presare izostatic

Functionarea fiecarui component al sistemului poate fi inteleasa mai bine urmarind un ciclu de presare complet.

Astfel, in figura 4.3 se prezinta o diagrama schematica tipica pentru presarea izostatica la rece in care:

1 este inaltatorul, care poate fi berbecul presei hidraulice la care se ataseaza sistemul de presare hidrostatica,

2 - valva de ventilare,

3 - valva de drenare,

4 - pompa de drenare,

5,8 - sistem de siguranta,

6 - sistem de decompresare,

7 - pompa de inalta presiune.

Primul pas este introducerea compactului.

Matrita, care in prealabil a fost umpluta cu pulbere in vederea presarii, este inchisa si asezata in camera partial plina cu fluid.

Aceasta va cauza cresterea nivelului lichidului in camera.Urmatoarea etapa este umplerea si evacuarea.

Capacul superior este instalat si inchis.

Orice cantitate de aer ramasa sub nivelul fluidului trebuie scos deoarece serul este inalt compresibil si va consuma mari cantitati de energie, inainte ca incinta sa ajunga la presiunea de operare.

Sistemul de alimentare si evacuare aduce lichidul la presiune joasa si deplaseaza aerul, care este scos prin valva de ventilare, plasata in capacul superior. in acest mod, incinta este ²dezbenzinata²

Urmeaza presurizarea. Dupa ce aerul a fost ventilat, sistemul de producere a presiunii inalte presurizeaza lichidul pana la presiunea de operare.

Se poate utiliza un sistem dotat cu multiplicator hidraulic care adauga lichidul in timpul presurizarii cu o cantitate egala cu reducerea volumului pulberii in timpul presarii si compensarea compresibilitatii fluidului la aceasta presiune.

Un timp de injectare mai rapid duce la o presurizare mai puternica a sistemului.

Urmatoarea etapa a ciclului de functionare consta in depresurizare.

In timpul depresurizarii, volumul fluidului care a fost adaugat este eliminat din incinta.

Ultima etapa consta in scoaterea compactului si drenajul sistemului. Compactul crud si matrita sunt scoase din incinta de presare.

Nivelul lichidului scade, dar trebuie deversat pana cand o noua matrita este introdusa.

Pornind de la faptul ca wolframul face parte din grupa metalelor foarte greu compresibile, pentru a se putea realiza densitatea necesara bunei functionari a contactelor electrice din pulberi de wolfram in conditii de curenti si tensiuni inalte, este necesara presarea izostatica a acestuia cu presiuni de compactizare inalte, de peste 100 MPa.

Astfel, s-a conceput un sistem de presare izostatic cu punga umeda, conceput de autor prezentat in figura 4.4, capabil sa reziste la presiuni hidrostatice inalte, de peste 100 MPa.

Partile componente ale sistemului de presare izostatica in punga umeda prezentat in figura 4.4 sunt:

1 - placa de baza ;

2- matrita flexibila de cauciuc ;

3- incinta de presare;

4 - garniturile de cauciuc;

5 - flansa de sustinere;

6 - suruburi;

7- poansonului de presare.

Modul de functionare este urmatorul: 1 - placa de baza care este sudata de incinta de presare 3, in aceasta camera de presiune inalta fiind introdusa matrita flexibila de cauciuc 2 in care se gaseste pulberea de wolfram.

Garniturile de cauciuc au fost notate cu 4, acestea asigurand etansarea sistemului de presare, 5 reprezinta flansa de sustinere care asigura etansarea si inchiderea sistemului prin intermediul suruburilor 6, in numar de patru, precum si culisarea poansonului de presare 7.

Fig.4.4. Sistemul de presare izostatica cu punga umeda

In figura 4.5 se prezinta matrita flexibila din cauciuc, de conceptie proprie si realizata practic.

Conform figurii 4.5, partile componente ale sistemului matritei de cauciuc flexibile pentru presarea izostatica sunt:

1 - capac de inchidere inferior,

2,6 - garnituri de etansare din plumb,

3 - tija de sustinere,

4 - matrita de cauciuc interioara,

5 - manson gaurit care permite comapactizarea hidrostatica din toate directiile,

7- capac superior de inchidere,

8- suruburi de prindere.

Fig.4.5. Matrita flexibila de cauciuc

Avantajele presarii izostatice la presiuni inalte sunt multiple, dintre acestea amintind:

rezistenta uniforma a compactului in toate directiile deoarece presiunea aplicata la compactarea materialului este uniforma;

densitate uniforma deoarece presiunea aplicata din toate directiile produce o densificare uniforma;

rezistenta mare a miezurilor, aceasta oferind posibilitati mai bune de prelucrare a compactelor in stare cruda;

cost scazut al echipamentului si matritei de presare, precum si spatiu mic necesar, deci flexibilitatea sistemului.

Pentru situatiile cand sunt necesare schimbari frecvent ale matritelor, presarea izostatica prezinta un avantaj clar deoarece forme diferite pot fi presate in acelasi timp, punand diferite matrite in incinta de presare.

Se pot realiza configuratii nelimitate, presarea izostatica putand produce practic forme si dimensiuni ce sunt imposibil de realizat prin alte metode.

Astfel, se pot obtine piese lungi si inguste care nu se pot realiza prin presare obisnuita.

O alta caracteristica importanta este posibilitatea compactarii materialelor grele, asa cum este cazul wolframului, care nu dau rezultate satisfacatoare sau sunt imposibil de presat, cu exceptia compactarii izostatice.

Multe pulberi pot fi presate pure, fara folosirea lubrifiantilor sau liantilor, si chiar posibilitatea eliminarii liantilor pentru peretele matritei, deoarece prin compactarea izostatica efectul frecarii dintre matrita-perete dispare, rezultand densitati uniforme.

Aceasta, in contrast cu presarea in matrita, unde frecarea dintre matrita si peretele acesteia are influenta majora asupra distributiei densitatii.

Materialul granulat sau in forma de pulbere, dozat intr-un invelis elastic, se comprima astfel cu o presiune inalta, identica in toate directiile, obtinandu-se un corp cu structura si rezistenta dorita, precum si cu o densitate uniforma in toate sectiunile corpului presat.

Pentru constructia camerei izostatice de inalta presiune se utilizeaza oteluri cu caracteristici elastice superioare. Criteriul calitativ de alegere este rezistenta la tractiune, dar se tine seama si de rezistenta la compresiune si duritate, functie de conditiile de lucru: presiune, temperatura,solicitare, compresibilitatea mediului transmitator de presiune.

Pentru cilindrii se folosesc oteluri cu rezistenta mare la tractiune, de ordinul 950-1100 N/mm² si duritate 210 - 220 HB, de tipul 41Mo Cr11, 41Mo Cr17, OLC60 imbunatatit.

Pentru pistoane se alege otelul cu duritate mai mare (HB = 207 - 265), ca sa suporte sarcina de comprimare fara deformari insemnate.

Conditiile de lucru, emulsie de apa sI ulei (95% apa sI 5% ulei), au impus si alte restrictii pe langa cele privitoare la caracteristicile mecanice, si anume, alegerea unui otel anticoroziv.

Materialele utilizate pentru confectionarea garniturilor: cauciucurile sintetice insolubile in produse petroliere, rasini plasticizante, policlorura de vinil, polietilena, teflonul (politetrafluoretilena). Teflonul are o serie e caracteristici avantajoase ca: rezistenta oarte buna fata de substantele chimice, nu este hidroscopic, poate fi utilizat la temperaturi ridicate (pana la 250⁰C, are coeficient de presare redus (0,02-0,07), ungere cu ulei.