Способ изготовления спеченных деталей из композиционных материалов на основе бронзы,содержащих твердую смазку

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СПЕЧЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ БРОНЗЫ, СОДЕРЖАЩИХ ТВЕРДУЮ СМАЗКУ, включающий предварительное прессование, спекание полученной заготовки и ее окончательное прессование, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности , предварительное прессование осуществляют двалады последовательно в двух взаимно перпендикулярных направлениях при усилии первого прессования 100-300 МПа и второго - 500- 800 МПа, а окончательное прессование проводят в направлении второго прессования . (Л

I (I 9) (! 1) СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

5 А

4(5)) В 22 Г 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

» «» - » p, y gy

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3574110/22-02 (22) 05.04.83 (46) 30.06.85. Бюл. Ф 24 (72) В.M.Âàëàêèíà, Н.С.Лебедев, В.Л.Иемелов, И.Д.Растанаев и Е.Г.Осипова (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики (53) 621.762.4 (088.8) (56) Кипарисов С.С., Либенсон Г.А.

Порошковая металлургия. М, Металлургия, 1980, с. 250-251.

Авторское свидетельство СССР N 483450, кл. С 22 С 1/04, 1974. (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СПЕЧЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ БРОНЗЫ, СОДЕРЖАЩИХ

ТВЕРДУЮ СМАЗКУ, включакщий предварительное прессование, спекание полученной заготовки и ее окончательное прессование, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности, предварительное прессование осуществляют дважды последовательно в двух взаимно перпендикулярных направ" лениях при усилии первого прессования 100-300 Ийа и второго - 500800 ИПа, а окончательное прессование проводят в направлении второго прессования.

1163985

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано в электротехнической и приборостроительной промышленностях, в частности при изготовлении шестерен с торцовым зацеплением из композиционных материалов сухого трения.

Известен способ изготовления деталей с использованием метода изостатического прессования. Иатериал деталей, изготовленных этим способом, имеет изотропную структуру и свободен от недостатков, связанных с анизотропией, обусловленной ориентированным расположением частиц при одноосном сжатии в пресс-форме и проявляющейся в неодинаковых значениях прочностных характеристик в разных направлениях f1) .

Однако промышленное применение этого способа часто затруднено, особенно при изготовлении крупногабаритных изделий из-за отсутствия специального сложного оборудования.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления спеченных деталей из композиционных материалов на основе бронзы, содержащих твердую смазку, включающий смешение порошков исходных материалов, предварительное прессование заготовок, спекание и их окончательное прессование 21

Однако для деталей, изготовленных таким образом, характерна анизотропия структуры и свойств, возникающая вследствие того, что под воздействием нагрузки, прикладываемой при прессовании, частицы твердой смазки ориентируются так, что их плоскость скольжения перпендикулярна направлению приложения нагрузки. При этом разница значений предела прочности при срезе в двух взаимно перпендикулярных направлениях достигает ЗОХ.

Пониженная прочность в направлении, перпендикулярном приложению нагрузки при прессовании, сказывается особенно отрицательно, когда оно совпадает с направлением приложения нагрузки при эксплуатации деталей. Например, у шестерен с торцовым зацепле" нием анизотропия структуры оказывает неблагоприятное влияние, облегчая сдвиг зубьев в направлении приложения передаваемого момента.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления спеченных деталей из композиционных материалов на основе бронзы, содержащих твердую смазку, включающему предварительное прессование, спекание полученной заготовки и ее окончательное прессование, предварительное прессование осуществляют дважды последовательно в двух взаимно перпендикулярных направлениях при усилии первого прессования 100300 ИПа и второго - 500-800 ИПа, а окончательное прессование проводят в напрвлении второго прессования.

В результате второго прессования происходит разрушение структуры, полученной после первого прессования, для которой характерна преимущественная ориентировка частиц твердой смазки (текстура). Двойное последовательное прессование позволяет получать детали со структурой, близкой к изотропной, тогда как структура детали, изготовленной обычным способом, анизотропна и представляет собой металлическую матрицу, в которой расположены частицы твердой смазки, ориентированные плоскостью базиса перпендикулярно направлению приложения нагрузки при прессовании. Снижение степени анизотропии приводит к повышению прочностных характеристик материала детали в направлении, перпендикулярном направлению первого прессования, до уровня, близкого к значениям этих характеристик в направлении, параллельном направлению первого прессования.

На фиг. 1 и 2 приведены схемы приложения нагрузки при первом и втором прессовании соответственно.

Граничные значения величин давле- ний первого и второго прессования установлены исходя из следующего.

При величине давления первого прессования ниже 100 ИПа не обеспечивается прочность прессовки, необходимая для. переноса ее в прессформу второго прессования. Увеличение давления первого прессования выше 300 ИПа требует для разрушения текстуры повьппения давления второго прессования свыше 800 ИПа, что нетехнологично из-за возможной поломки пресс-инструмента вследствие высоких удельных нагрузок. Проведение II63985

Рср ll Pqp i первое

500

100

200

230

220

200

500

190

800

200

200

230

300

500

180

220

300

800

210

230

500

160

230 второго прессования при давлении ниже 500 MIIa не обеспечивает разрушения текстуры первого прессования в полной мере.

П р и м «е р. Были изготовлены детали размером 32 ю 29 ь 10 мм из материала, содержащего,мас.X: WS

12, Pb 5, гомогенизированная бронза (107 Sn) остальное. Исходные порошки с размером частиц менее 160 мкм смешивали в валковом смесителе со стальными шарами 4 ч. Смесь прессовали в

Ф стальной пресс-форме. При первом прессовании нагрузка прикладывалась параллельно наименьшему ребру (фиг.1) 15 давление прессования 100-300 MIIa.

Второе прессование производилось при

Давление прессования, ИПА

По сравнению с известным способом предлагаемый способ обеспечивает соэ-40 дание деталей со структурой, близкой к изотропной. Прочность при срезе в направлейии, перпендикулярном направлению приложения нагрузки первого прессования, возрастает на - 20 по 4 сравнению с известным способом - co

160 до 200 ИПа. Наибольшее значение предела прочности при срезе 210 MIIa получено в случае первого прессовадавлении 500-800 MIIa вдоль наибольшего ребра (фиг. 2). При втором прессовании размеры полости матрицы были выбраны таким образом, чтобы зазор между стенками матрицы и прессовкой составлял 1 мм на сторону. После второго прессования проводили спекание при 850+10 С в атмосфере аргона, продолжительность изотермической выдержки 2 ч и окончательное прессование в направлении второго прессования при давлении 1000 ИПа.

Изменения предела прочности при срезе в двух взаимно перпендикулярных направлениях в зависимости от величины давлений первого и второго прессования приведены в таблице.

Предел прочности при срезе, ИПа г

Рср l Ppp< ния при 300 MIIa и второго при 800 ИПа.

При этом разница в значениях предела прочности в двух направлениях минимальна и составляет 20 MIIa.

Предложенный способ позволяет изготавливать детали иэ композиционного материала с твердой смазкой с практически изотропной структурой без использования дорогостоящего дефицитного оборудования изостатического прессования.

1163985

Pnpt

Рорти

Ф02. 7

Заказ 4130/9 Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рьушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4

Составитель Т.Шевелева

Редактор Н.Горват Техред И,Асталош

Корректор M. Ñàèáoðñêàÿ