8.10. Горячее изостатическое прессование (гип)
Заготовку помещают в эластичную при высоких температурах оболочку (металл, стекло). Давление прилагают к заготовке через газовую среду. Печь помещают в прочную оболочку (газостат), способную выдержать при температуре спекания давление газа до 100 – 200 МПа. Возникают большие технические проблемы. При повышении температуры повышается теплопроводность газов, а прочность материалов корпуса уменьшается. ГИП применяют для получения высокоплотных изделий сложной формы (керамические турбины). Более технологичным считают применение оболочек из стекла. Чтобы они не взаимодействовали с прессуемым материалом, между ним и оболочкой делают разделительный слой, например, из нитрида бора.
Были попытки передавать давление через расплав металла или стекла, а также порошки материалов с низким коэффициентом трения (графит, нитрид бора, дисульфид молибдена), но пока промышленной реализации они не нашли. Ниже показана схема установки для ГИП.
Принципиальная схема установки гип и рабочая камера
1 – баллоны со сжатым газом; 2 – фильтр; 3 – компрессор; 4 – холодильник; 5 – манометр; 6 – линия подачи газа в рабочую камеру; 7, 12 – крышки рабочей камеры; 8 –теплозащитные экраны; 9 – нагреватель; 10 рабочая камера (сосуд высокого давления); 11 – спекаемая заготовка.
8.11. Вибропрессование
Вибрация уменьшает внутреннее и внешнее трение и (при кратковременном воздействии) позволяет сохранить плотнейшую упаковку частиц, полученную на стадии смешения. Но нельзя применять высокое давление прессования, иначе оно подавит вибрацию. Долго вибрировать нельзя. В противном случае произойдет разделение порошка по фракциям. При вибропрессовании проявляются все недостатки вибрации: негативное влияние на людей, механизмы и фундамент.
Основная проблема при создании вибропрессов заключается в том, что для каждого изделия необходимо подбирать свои параметры вибрации. Необходим или очень дорогой перестраиваемый вибратор, позволяющий независимо менять частоту колебаний и их амплитуду, или необходимо конструировать свой пресс на каждое изделие. Поэтому вибропрессы не получили широкого распространения.
8.12. Роторные прессы и линии
В роторных линиях и роторных прессах транспортные операции совмещены с технологическими, что обеспечивает максимально возможную производительность. Для прессования это засыпание порошка, его прессование, извлечение заготовки из формы. В прессах прессующий механизм перемещается вместе с формой и прессуемым порошком. Такие прессы применяют для массового производства, например, для прессования таблеток при производстве конденсаторов. Устройство достаточно сложное. Необходима высокая надежность, поскольку при такой большой производительности цена простоя тоже оказывается очень высокой. Такие прессы трудно перестраивать на новые изделия. СЛИШКОМ БОЛЬШАЯ производительность будет приводить к длительным простоям.
РОТОРНО–КОНВЕЙЕРНЫЕ ЛИНИИ (РКЛ), комплекс рабочих машин, транспортных устройств и приборов, объединенных системой автоматического управления, предназначенный для производства дискретных изделий, в котором одновременно с обработкой объекта происходит его непрерывное перемещение.
РКЛ – наиболее развитая совокупность технологических роторных машин; ее более простые представители – технологические роторные автоматы и автоматические роторные линии – широко применяют в промышленности. РКЛ включают несколько роторных машин, соединенных между собой транспортными роторами и конвейерами (рисунок ниже) и работающих в едином рабочем цикле, а также системы привода и управления.
Схема роторно–конвейерной линии для горячего литья парафиновых шликеров:
а – заготовки из отвакуумированного и охладенного шликера; б – инжекционный цилиндр; в – пресс–форма; г – изделия; 1– бункер; 2 – ротор дозирования; 3 – ротор смыкания пресс–форм; 4 – ротор инжекции; 5, 6 – роторы охлаждения; 7 – ротор размыкания пресс–форм; 8 – ротор съема изделий; 9, 14 – конвейеры возврата пресс–форм и инжекционных цилиндров; 10–13, 15 – транспортные роторы.
В каждой роторной машине выполняется определенная операция процесса, реализуемого в РКЛ. Такая машина состоит из ротора, закрепленного на валу, систем исполнительных органов, блокодержателей для крепления инструментальных блоков и блоков технологических орудий (инструментов), расположенных по окружности ротора. При необходимости в машине может выполняться автоматический контроль состояния инструмента (например, его износ) и (или) качества выполнения операции (например, определяется масса изделия, его характерные размеры и т. п.); при нарушении регламента производится соответствующая замена инструмента или отбраковка изделия.
Производительность РКЛ (шт/ч):
П = 3600kиu/s,
где kи – коэффициент использования (обычно 0,8 – 0,9); u – скорость перемещения объектов обработки транспортными роторами, м/с; s – шаг инструментальных блоков, м.