Устройство для смешивания и активирования порошковых материалов

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕШИВАНИЯ И АКТИВИРОВАНИЯ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Ковтун Вадим Анатольевич Пасовец Владимир Николаевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для смешивания и активирования порошковых материалов, содержащее в составе корпуса цилиндрический барабан с торцевыми стенками, цапфы, фланцы и элемент привода, отличающееся тем, что оно содержит два гребня со скругленными углами,закрепленных на внутренней поверхности цилиндрического барабана, один из которых закреплен по образующей цилиндра барабана, второй закреплен под углом 25-30 к середине другой образующей, расположенной диаметрально противоположно первой образующей цилиндра барабана, причем высота гребней составляет 0,04-0,08 диаметра цилиндрического барабана, а ширина гребней составляет 0,7-0,8 их высоты.(56) 1. Большая советская энциклопедия. Т. 16. - С. 165. 2. Патент РФ на полезную модель 13331, МПК 702 17/00, 2000 (прототип). 51532009.04.30 Полезная модель относится к области порошковой металлургии, в частности к устройствам, которые позволяют смешивать и активировать компоненты композиционных материалов, в том числе состоящих из наноструктурного наполнителя и порошковой металлической матрицы с микронным размером частиц. Одним из перспективных методов управления процессами структурообразования композиционных материалов в порошковой металлургии является механическая активация исходных компонентов порошковых композиционных материалов. В частности, для устранения агломерирования наноструктурного наполнителя, его равномерного распределения в матрице, а также повышения модифицирующей активности металлов необходимо использовать механическую активацию исходных компонентов композитов в активирующих устройствах различной конструкции 1. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является шаровая барабанная мельница, содержащая в составе корпуса цилиндрический барабан с торцевыми стенками, цапфы, фланцы и элемент привода 2. Недостатком известного устройства является недостаточно равномерное распределение наноструктурного наполнителя в металлической порошковой матрице при обработке смеси компонентов композиционного материала. Основной задачей полезной модели является получение равномерного распределения наноструктурного наполнителя в порошковой металлической матрице и объединение операций смешивания и активирования исходных компонентов при получении композиционных материалов антифрикционного назначения. Поставленная задача решается за счет того, что устройство для смешивания и активирования порошковых материалов, содержащее в составе корпуса цилиндрический барабан с торцевыми стенками, цапфы, фланцы и элемент привода, содержит два гребня со скругленными углами, закрепленных на внутренней поверхности цилиндрического барабана,один из которых закреплен по образующей цилиндра барабана, второй закреплен под углом 25-30 к середине другой образующей, расположенной диаметрально противоположно первой образующей цилиндра барабана, причем высота гребней составляет 0,04-0,06 диаметра цилиндрического барабана, а ширина гребней составляет 0,7-0,8 их высоты. Отличительной особенностью данного устройства является то, что при его работе происходят процессы ударного воздействия и раскатывания с одновременным интенсивным перемешиванием компонентов порошкового композиционного материала. В результате обеспечивается достаточно равномерное распределение наноструктурного наполнителя в металлической матрице и их механическое закрепление на частицах порошка матрицы. Изложенная сущность полезной модели поясняется фигурами 1-3. На фиг. 1 представлена конструкция устройства для смешивания и активирования порошковых материалов. К цилиндрическому барабану с торцевыми стенками 1 крепятся фланцы 3, к которым в свою очередь крепятся цапфы 2. На одну из цапф 2 насажен и закреплен элемент привода 4, который может быть выполнен, например, в виде шкива ременной передачи. На фиг. 2 представлено сечение цилиндрического барабана с торцевыми стенками к внутренней поверхности которого крепятся два гребня 5. На фиг. 3 показана развертка цилиндрического барабана с торцевыми стенками 1. Из фиг. 3 видно, что один из гребней 5 закреплен по образующей цилиндра барабана с торцевыми стенками 1, второй закреплен под углом 2530 к середине другой образующей, расположенной диаметрально противоположно первой образующей цилиндра барабана с торцевыми стенками 1, причем высота гребней 5 составляет 0,04-0,06 диаметра цилиндрического барабана с торцевыми стенками 1, а ширина гребней 5 составляет 0,7-0,8 их высоты. Принцип работы данного устройства заключается в следующем. Цилиндрический барабан с торцевыми стенками 1 заполняется необходимым количеством металлического порошка, наноструктурного наполнителя и металлических шаров и приводится во вращение через ременную передачу. При вращении цилиндрического барабана с торцевыми 2 51532009.04.30 стенками 1 металлические шары с определенной частью порошка захватываются гребнями 5 и поднимаются на высоту, соответствующую определенному углу поворота цилиндрического барабана с торцевыми стенками 1, достаточную для того, чтобы шар под действием сил гравитационного поля земли был выведен из состояния равновесия и упал на дно цилиндрического барабана с торцевыми стенками 1, где присутствует некоторое количество активируемой порошковой смеси, произведя ударное воздействие на ее частицы. При захвате части порошка и шаров следующим гребнем 5, расположенным под заданным углом к середине образующей цилиндра цилиндрического барабана 1, происходит процесс раскатывания порошка на наклонной поверхности гребня под действием веса металлических шаров. По сравнению с прототипом заявляемое устройство обладает следующими преимуществами не требует дополнительных средств перемешивания компонентов порошковой системы, что позволяет объединить операции смешивания и активирования исходных компонентов при получении композиционных материалов антифрикционного назначения при обработке исходных порошковых систем обеспечивается достаточно равномерное распределение наноструктурного наполнителя в металлической матрице. Устройство для смешивания и активирования порошковых материалов, согласно полезной модели, изготовлено в Институте механики металлополимерных систем НАН Беларуси и используется для получения равномерного распределения наноструктурного наполнителя в медной порошковой матрице при получении композиционных материалов антифрикционного назначения. Установлено, что после совместной обработки порошковой матрицы и наноструктурного наполнителя на данном устройстве полученные композиционные материалы обладают более высокими значениями твердости и прочности, а также снижается пористость композиционных материалов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3