Аппарат двухосного сжатия для синтеза алмаза
Предложено устройство для синтеза алмаза, полость давления которого образована четырьмя ступенчатыми радиально расположенными пуансонами, заключенными в корпус. Каждый из пуансонов сопрягается с корпусом двумя взаимно перпендикулярными плоскостями, из которых одна параллельна оси полости, а другая н...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Сверхтвердые материалы |
|---|---|
| Дата: | 2008 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2008
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20694 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Аппарат двухосного сжатия для синтеза алмаза / А.И. Прихна // Сверхтвердые материалы. — 2008. — № 3. — С. 52-55. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859680007899578368 |
|---|---|
| author | Прихна, А.И. |
| author_facet | Прихна, А.И. |
| citation_txt | Аппарат двухосного сжатия для синтеза алмаза / А.И. Прихна // Сверхтвердые материалы. — 2008. — № 3. — С. 52-55. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Сверхтвердые материалы |
| description | Предложено устройство для синтеза алмаза, полость давления которого образована четырьмя ступенчатыми радиально расположенными пуансонами, заключенными в корпус. Каждый из пуансонов сопрягается с корпусом двумя взаимно перпендикулярными плоскостями, из которых одна параллельна оси полости, а другая наклонена к ней.
|
| first_indexed | 2025-11-30T17:13:59Z |
| format | Article |
| fulltext |
www.ism.kiev.ua; www.rql.kiev.ua/almaz_j 52
УДК 62-987:666.233
А. И. Прихна (г. Киев)
Аппарат двухосного сжатия для синтеза
алмаза
Предложено устройство для синтеза алмаза, полость давления
которого образована четырьмя ступенчатыми радиально расположенными
пуансонами, заключенными в корпус. Каждый из пуансонов сопрягается с корпу-
сом двумя взаимно перпендикулярными плоскостями, из которых одна парал-
лельна оси полости, а другая наклонена к ней.
Ключевые слова: алмаз, синтез, давление.
Наибольшая (25—62 %) доля прямых расходов при производ-
стве синтетических алмазов приходится на аппарат высокого давления (аппа-
рат), в полости которого осуществляется превращение графита в алмаз. В
машиностроении расходы на обслуживание и амортизацию станков и прессов
не принято относить к прямым. Они входят отдельной статьей в состав на-
кладных расходов. При производстве алмаза повышенной хрупкости синтез
завершается за 0,2—0,3 мин. Поэтому доля амортизационных отчислений на
обслуживание и амортизацию пресса, приводящего в действие аппарат, со-
ставляет не более 5 % от суммы прямых затрат (материалы, аппарат высокого
давления, зарплата основных рабочих, энергия). При производстве алмаза
других марок, когда синтез продолжается 3—4 мин, расходы на пресс возрас-
тают до указанного выше уровня расходов на аппарат. При продолжительно-
сти синтеза 1 ч упомянутые расходы на пресс превышают прямые расходы в
7,7 раз! Поэтому существенное снижение себестоимости производства синте-
тических алмазов может быть достигнуто только путем совершенствования
аппарата и повышения производительности пресса.
Известны примеры таких решений [1]. Наиболее близким из них к предла-
гаемому является аппарат одноосного сжатия. Его недостаток — наличие
градиента давления вдоль оси полости.
Предлагаемый аппарат свободен от этого недостатка. Полость давления
автоклава (рис. 1) аппарата образована четырьмя плоскогранными пуансона-
ми, заключенными в корпус, состоящий из обоймы и восьми опорных плит,
сопряженных с обоймой и с опорными гранями пуансонов. Пуансоны имеют
по две опорных грани. Одна из них параллельна оси полости и наклонена под
углом 45º к внутренней грани пуансона, а другая, перпендикулярная к ней,
наклонена под небольшим (около 2º) углом α к оси полости давления. Между
смежными гранями пуансонов имеются зазоры шириной t. Для упрощения
сборки пуансонов с корпусом предусмотрены резиновые пружины. Размер с
ступени пуансона выбирают из расчета с < (а – t)/2; где а — размер попереч-
ного сечения полости при рабочем давлении. Опорные плиты каждого пуан-
сона электрически изолированы от обоймы и от плит смежных пуансонов
прокладками из микафолия или конденсаторной бумаги. Для исключения
скачкообразного перемещения пуансонов при больших нагрузках на поверх-
© А. И. ПРИХНА, 2008
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2008, № 3 53
ности плит, сопряженных с пуансонами, наносят покрытие из бронзы или
изготавливают их из чугуна.
Контейнер для реакционной шихты, помещаемой в полость давления,
представлен (в масштабе 2:1) на рис. 2.
Действует предлагаемый аппарат (см. рис. 1) следующим образом. Сборку
из четырех пуансонов с помещенным в полость контейнером, заполненным
реакционной шихтой, устанавливают в колодец, образованный опорными
плитами, и помещают в рабочее пространство пресса. Под действием силы
пресса пуансоны, перемещаясь вдоль оси колодца, одновременно перемеща-
ются и в поперечных направлениях, указанных стрелками. При этом ввиду
B
t
B
9
7
2 6
8
8
3
5
10
4
A A
B–B
α
A–A
t
0
a
0
c
1
Рис. 1. Аппарат двухосного сжатия: 1 — полость давления автоклава, 2 — плоскогранный
пуансон, 3 — обойма, 4, 5 — опорные плиты, 6 — зазор, 7 — резиновая пружина, 8 —
прокладка, 9 — полость, 10 — колодец.
www.ism.kiev.ua; www.rql.kiev.ua/almaz_j 54
равенства углов α наклона опорных
поверхностей всех пуансонов ширина
зазоров t между их смежными граня-
ми не изменяется. А размеры а0 и t0
поперечных сечений полости и ко-
лодцев уменьшаются. Вследствие
этого давление в теле контейнера и в
реакционной шихте увеличивается.
При достижении в контейнере давле-
ния равного пределу текучести его
материала при одноосном сжатии
часть материала контейнера начинает
экструдироваться в зазоры и в колод-
цы. Вследствие этого между пуансо-
нами образуются уплотнения, кото-
рые по мере увеличения их ширины
затрудняют дальнейшую экструзию и
одновременно создают напряжения
сжатия на примыкающих к полости
боковых гранях пуансонов. При дос-
тижении в полости рабочего давления
размеры поперечного сечения колод-
цев уменьшаются от t0 до t и стано-
вятся надежным уплотнением полос-
ти в осевых направлениях. Равномер-
ность уменьшения всех поперечных
сечений полости обеспечивает отсут-
ствие градиента давлений вдоль оси
полости.
Как видим, при создании давления в полости автоклава в поперечных се-
чениях пуансонов возникают двухосные напряжения сжатия, уменьшающие-
ся в направлениях от границ полости. Необходимый для обеспечения проч-
ности пуансонов градиент этих напряжений для используемого материала
контейнера обеспечивается надлежащим выбором ширины t зазоров. В осе-
вых сечениях пунсонов возникают уменьшающиеся в тех же направлениях
напряжения растяжения. Максимальные значения касательных напряжений в
наклонных сечениях в области галтелей между стенками и доньями полости
могут быть снижены до приемлемых значений увеличением радиуса галте-
лей. Из изложенного видно, что в предлагаемом аппарате можно создать дав-
ление, превышающее предел текучести материала пуансонов.
Так как одна опорная поверхность каждого пуансона параллельна оси по-
лости, а другая наклонена к ней под углом, обеспечивающим самоторможе-
ние, то после создания необходимого давления автоклав может быть извле-
чен из пресса, подключен к источнику нагрева, а пресс в это время может
обслуживать другие аппараты. При нагреве каналы между пуансонами и пли-
тами могут быть использованы для пропускания через них диэлектрической
охлаждающей жидкости. Для снятия давления в аппарате после синтеза снова
применяют пресс. При обратном ходе пуансонов снижение давления начина-
ется в полости, а за ним и в зазорах за счет обратной экструзии уплотнения в
полость.
3
4
2
1
3
5
2
Рис. 2. Контейнер для реакционной шихты:
1 — корпус, 2 — крышка, 3 — токопровод,
4 — отверстие для провода термопары, 5 —
полость для реакционной шихты.
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2008, № 3 55
Более подробное обоснование работоспособности аппарата одноосного
сжатия аналогичного по устройству с предлагаемым изложено в [2].
Наибольшую экономию предлагаемый автоклав может обеспечить при
использовании его для выращивания алмаза на затравках, где длительность
процесса измеряется десятками или даже сотнями часов.
В способах со спонтанной кристаллизацией аппарат также может дать су-
щественную экономию, если длительность выдержки шихты при высоком
давлении и температуре равна не менее 2/3 общей продолжительности всего
цикла.
1. Пат. 201149А Україна, МПК В 01 J 3/06. Апарат високого тиску та високої температури
/ О. Й. Пріхна. — Опубл. 15.01.07, Бюл. № 1.
2. Прихна А. И. Аппараты для синтеза алмаза // Сверхтв. материалы. — 2008. — № 2. —
С. 29—37.
Ин-т сверхтвердых материалов Поступила 15.10.07
им. В. Н. Бакуля НАН Украины
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-20694 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0203-3119 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-30T17:13:59Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Прихна, А.И. 2011-06-03T21:54:32Z 2011-06-03T21:54:32Z 2008 Аппарат двухосного сжатия для синтеза алмаза / А.И. Прихна // Сверхтвердые материалы. — 2008. — № 3. — С. 52-55. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 0203-3119 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20694 62-987:666.233 Предложено устройство для синтеза алмаза, полость давления которого образована четырьмя ступенчатыми радиально расположенными пуансонами, заключенными в корпус. Каждый из пуансонов сопрягается с корпусом двумя взаимно перпендикулярными плоскостями, из которых одна параллельна оси полости, а другая наклонена к ней. ru Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Сверхтвердые материалы Получение, структура, свойства Аппарат двухосного сжатия для синтеза алмаза Article published earlier |
| spellingShingle | Аппарат двухосного сжатия для синтеза алмаза Прихна, А.И. Получение, структура, свойства |
| title | Аппарат двухосного сжатия для синтеза алмаза |
| title_full | Аппарат двухосного сжатия для синтеза алмаза |
| title_fullStr | Аппарат двухосного сжатия для синтеза алмаза |
| title_full_unstemmed | Аппарат двухосного сжатия для синтеза алмаза |
| title_short | Аппарат двухосного сжатия для синтеза алмаза |
| title_sort | аппарат двухосного сжатия для синтеза алмаза |
| topic | Получение, структура, свойства |
| topic_facet | Получение, структура, свойства |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20694 |
| work_keys_str_mv | AT prihnaai apparatdvuhosnogosžatiâdlâsintezaalmaza |