Способ изготовления прутков из порошков быстрорежущих сталей

 

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРУТг КОБ ИЗ ПОРОШКОБ БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ , включающий засыпку порошка в оболочку, ее герметизацию, подачу полученной заготовки в валки и по .следующую горячую прокатку, о т л и чающийся тем, что, с целью расщиреиия технологических возможностей способа, засыпку порошка осуществляют в двояковогнутую оболочку квадратного сечения, заготовку располагают в валках двояковогнутыми гранями в вертикальной плоскости, а горячую деформацию ведут на квадрат с кантовкой на 90 в два прохода, причем первый проход осуществляют на вьтуклых валках, а второй - на гладких с обжатиями на каждом проходе , необходимыми для выпрямления боковых граней, после чего прокатку до заданного размера ведут в калибрах . 2.Способ по п. 1,отличаю щ и и с я тем, что величину вогнутости боковых граней оболочки с(о a/d, где а - наименьшая ширина сечения; о - диагональ сечения) выбирают в пределах 0,54-0,58. 3.Способ по п. 1,отличаю щ и и с я тем, что обжатия на каж дом проходе определяют из соотношения Hj..r:..Hz , „ о 1 kL (Л IT IVJ- где k 1 - 1,7

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕО (ИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И j (11 4 В 22 F 3/18, 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHGMV СВИДЕ"П""ЛЬСТВУ

1,3

gj) » )» ».» !

»

° °

»

М (21 ) 3742892/22-02 (22) 25.05.84 (46) 30.12.85. Бюл. 1(2 48 (71) Институт металлургии им. А.А. Байкова (72) Л.Г. Вязмитинова, В.И. Пановко, Ю.Ф. Тарасевич, А.Е. Шелест и В.С. Юсупов (53) 621.762.06(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1("- 908531, кл. В 22 F 3/18, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N - 969457, кл. В 22 F 3/00, 1980. (54)(57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРУ г

КОВ ИЗ ПОРОШКОВ БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕИ, включающий засыпку порошка в оболочку, ее герметизацию, подачу полученной заготовки в валки и по,следующую горячую прокатку, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей способа, засыпку порошка осуществляют в двояковогнутую оболочку квадратного сечения, заготовку располагают в валках двояковогнутыми гранями в вертикальной плоскости, а горячую деформацию ведут на квадо рат с кантовкой на 90 в два прохода, причем первый проход осуществляют на выпуклых валках, а второй — на гладких с обжатиями на каждом проходе, необходимыми для выпрямления боковых граней, после чего прокатку до заданного размера ведут в калибрах.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что величину вогну" тости боковых граней оболочки

С(о = a /d, где a — наименьшая ширина сечения; о — диагональ сечения) выбирают в пределах 0,54-0,58.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что обжатия на каждом проходе определяют из соотношения — = I — Î I kL !

14 - HZ

Н (1 1 где k = 1 — 1,7 (1 — с1Г2);

3,4 + ll,á + 26,1!k, Н вЂ” размер стороны исходной заготовки;

Ef — размер стороны заготовки посй ле первого прохода, 4. Способ по и. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что размер стороны исходной заготовки Н выбирают по катающему диаметру валков О из соотношения

P(! -с!2)

1,28 t1-0,7 (1- сЛ 11

1201057

20

35

50

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству прутков из порошков быстрорежущих сталей.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей способа.

Для осуществления изобретения двояковогнутую оболочку, засыпанную порошком и герметизированную (заготовку), задают в валки так, чтобы ее вогнутые грани располагались в вертикальной плоскости (являлись боковыми), и прокатывают на квадрат о с кантовкой на 90 в два прохода, первый из которых проводят на выпуклых, а второй — на гладких валках, с единичными обжатиями, необходимыми для выпрямления боковых стенок, после чего прокатку ведут до заданного размера в калибрах.

Использование двояковогнутой квадратной порошковой заготовки„ расположение ее так, чтобы вогнутые грани являлись боковыми, и выбор обжатий из условия выпрямления стенок позволяет избежать в процессе компактирования прокаткой образования выпуклых внеконтактных областей, приводящих к возникновению растягивающих напряжений и неизбежному разрыхлению и разрушению металла на стадии консолидации порошка. Одновременно наличие прямых боковых стенок упрощает вопросы удержания заготовки после кантовки.

Применение в первом проходе выпуклых валков приводит к образованию вогнутых контактньгх поверхностей заготовки. Последующая кантовка заготовки условии выпрямления стенок во втором проходе устраняет наличие внеконтактных зон деформации, решает вопросы удержания заготовки на рольганге и обеспечивает прорабатываемость порошка в двух направлениях сечения.

Во втором проходе применяются гладкие валики для получения квадратного сечения прокатанной заготовки, что необходимо для успешного проведения последующей прокатки в калибрах.

Указанные мероприятия позволяют осуществить прокатку порошковой заготовки без бокового подпора (на гладкой бочке или в ящичных калибрах), расширить технологические воз можности, способа за счет увеличения исходных и прокатанных сечений порошковых заготовок и полуфабрикатов.

Дополнительные ограничительные параметры способа конкретизируют условия деформирования порошковой заготовки.

Величину вогнутости боковых граней исходной заготовки С = и / J (а — наименьшая ширина сечения, 3 — его диагональ) выбирают в пределах 0,54-0,58.

Размер стороны исходной заготовки (Н1) выбирают по катающему диаметру валков (0) из соотношения (1 — с ГТ)

Н с

1,28 (1-0,7(1- С 12)1

Указанные соотношения определяются условием ограничения деформации стадией выпрямления стенок, экспериментально установленными для порошковых заготовок с неспеченным порошком особенностей уширения(6В =,йН где А  — абсолютное уширение Н ср абсолютное обжатие, подсчитанное методом соответственной полосы) и проработки по высоте сечения (О/Н . =

= 0,8, где f — длина дуги контакта), а также реально приемлемыми значения.» ми углов захвата заготовок и их абсолютными размерами.

При с 0,54 максимально допустимый размер стороны исходного сечения заготовки и связанные с ним значения абсолютной деформации (b Н ) ср и угла захвата (oC) становятся столь велики (К > 2б ), что затрудняется о задача полосы в валки.

При е > 0 58 величина деформации, необходимая для выпрямления боковых стенок, становится незначительной и компактирование порошковой массы в первых проходах не происходит.

Выражение для подсчета размера стороны сечения в зависимости от величины вогнутости (с) и катающего диаметра (Э) дает возможность найти максимальный размер сечения порошковой заготовки. E случае необходимости размер стороны может быть умень, ен до 100 мм, после чего становитя предпочтительной прокатка в вытяжных калибрах..

Вогнутость контактных поверхностей заготовки после первого прохода в зависимости от вогнутости боковых

1201057 стенок исходной заготовки определяют из соотношения

2,9 Н, (1-0,01КЬ )/Ь, где k = 1-1,7 (1- cW); ТГЛ М;3Т, а максимальную высоту ббковой грани после первого прохода (Н ) — из

2 соотношения

= 0,1

Величйну вогнутости контактных поверхностей и максимальный размер высоты боковых граней заготовки после первого прохода определяют на основании условия выпрямления боко"" вых граней при прокатке на гладкой бочке во втором проходе, необходимости формирования квадратного сечения с прямыми гранями в результате двух проходов, а также наличия экс-. периментально установленной зависимости между обжатием и уширением порошковьм заготовок после небольшой предварительной деформации в виде

1э7 В 4Нср..

В совокупности указанные допол- нительные мероприятия позволяют при известном диаметре валков, выбрав величину вогнутости боковых граней заготовки, определить технологические параметры деформации, обеспечив эффективное компактирование поройкового материала в ящичных калибрах и обжимных валках блюмингов. Одновременно в результате обжатия в двух проходах эффективно уменьшается сечение заготовки, т.е. возможна ,ее последующая прокатка в калибрах.

Пример 1. Засыпанную распыленным порошком стали 10Р6И5 и герметизированную квадратную двояковогнутую заготовку с размером стороны Н1 = 230 мм нагревают до 1150 С и прокатывают в валках 3 = 950 мм на квадрат в два прохода, причем первый проход проводят на выпуклой, а второй — на .гладкой бочке. В первом проходе заготовку располагают так, чтобы вогнутые стенки являлись боковыми, а перед вторым проходом производят кантовку на 90 . Величио ну обжатия в обоих проходах выбирают из условия выпрямления боковых, граней. Наименьшая ширина заготовки в первом проходе с1 = 180 мм, ко" эффициент вогнутости боковых сте нок С = а/3 = 0,55; стрела прогиба контактных поверхностей заготовки

18,0 мм.

Параметры деформации заготовки приведены в табл. 1

Полученную таким образом заготовку $ 154 мм докатывают на размер ф 70 мм на стане SS0 сначала в ящичных, а затем — в вытяжных калибрах. На образцах, вырезанных из прутков ф 70 мм, определяют свой-!

О ства материала. Установлено полное соответствие свойств требованиям нормативно-технической документации (табл. 2).

По способу-прототипу прокатку

15 заготовки gf 230 мм провести нельзя, так как не существует калибро-. вок, позволяющих вести прокатку таких сечений в калибрах с единичными вытяжками 1,4-1,8 в первых четырех — шести проходах. Анализ существующих калибровок показывает, что максимальный размер сечения, который может быть прокатан по способупрототипу, составляет ф 75-80 мм.

В соответствии со способом-прототипом засыпанную распыленным порошком стали 10Р6И5 и герметизированную заготовку Р 75 мм прокатывают на стане 300 на ф 17 мм (единичные вы30 тяжки 1,4-1,8 в первых четырех— шести проходах, суммарная вытяжка

25). Полученные в итоге свойства материала не превосходят свойств материала, полученного по предлагаемому способу (табл. 2/ .

Таким образом, предлагаемый способ позволяет проводить первоначальное обжатие заготовок с неспеченным порошком путем их прокатки на гладкой бочке с последующей деформацией известными способами, т.е. возможно увеличение деформируемого и.конечного сечений, упрощается вопрос выбора оптимального маршрута при

45,прокатке в калибрах, появляется воз :можность прокатки в ящичных калибрах.

Пример 2. На стане с диаметром валков Э = 950 мм проводят

5О прокатку двояковогнутых квадратных заготовок с вогнутостью боковых граней с в пределах 0,52-0,59. Размер стороны исходной заготовки (Н,) определяют Hs условия выпрямления бо ковых стенок в каждом из проходов ! и проработки всего сечения заготовки по высоте (f/Í = 0,8) с учетом экспериментально установленных заТаблица

Эскиз заготовки

Н19 мм

Н, м

230

230

230

154

154

154

180

О, мм

3(Г), мм

25,3

18 кономерностей уширения порошковых заготовок на разных этапах компактирования.

Выведенные соотношения имеют вид1

Н< «(Р(1- с 42 )/1,28((1-0,7

gg(1-с42 ))г

f = 29 Н((1001 Ы )/L.

С помощью представленных соот— ношений в зависимости от принятых величин вогнутости С определяют размеры деформируемых заготовок (Н<, 1) и стрелу прогиба контактных поверхностей заготовки после первого прохода (табл. 3).

Капсулы указанных размеров засыпают порошком стали марки 10P6N5, о герметизируют, нагревают до 1150 С и прокатывают в два прохода, первый из которых осуществляют на выпуклых валках, а второй (после кантовки на 90 ) - на гладких. Прокатку о1 в обоих проходах ведут до выпрямления граней. Полученные квадратные заготовки прокатывают дальше на размер Р 70 мм в калибрах стана 550.

В результате проведенной прокатки установлено, что при размере стороны исходного квадрата 280 мм максимальное обжатие в первом проходе, при котором заготовка еще задается в валки, не приводит к выпрямлению боковых граней, а обжатие, необходимое для выпрямления

1201057 6 граней, не достигается из-за слишком большого угла захвата (К = 27,4 ).

Кроме того, максимальные высоты сторон заготовок, прокатанных в первом проходе до выпрямления граней ааспб (Н ), хорошо совпадают с рассчитанными. При последующей прокатке в ящичных и вытяжных калибрах стана

550 заготовка С = 0,59 разрушается

10 из-за недостаточной компактности порошковой составляющей вследствие низких обжатий в двух первых проходах (табл. 4), Заготовки с вогнутостью 0,54 < С < 0,58 после прокатки в два .прохода по предлагаемому способу успешно прокатываются в калибрах стана 550 на пруток 6 70 мм. Проверка показывает, что полученные прутки по совокупности свойств не уступают свойствам прутков, полученных методом горячего газостатического прессования с последующей ковкой.

Таким образом, в предлагаемом способе по сравнению со способомпрототипом расширены технологические возможности — возможна прокатка прутков диаметром до 70 мм, что неЗО возможно по известному способу. Увеличение размеров деформируемого и конечного сечений прокатываемых изделий и возможность дальнейшей прокатки в калибрах также расширяет технологические возможности описываемого способа.

1201057

216,5

195

154

145 (ьн/н), 25,6

29,0

23 1

23 1

63-66

58

60-63

О

В зависи2-3

2-3

0,01-0 035

0,12-0,23

0,22-0,28

3400-4500

3200-4500

0 5

0 5

0,5

0,5

Факультативно

0,5

0,5

Факультативно

0 5

Факультативно

0 5

3900-4200

3900-4200

Средняя высота сечения, 11 мм,Угол захвата, rp

Твердость после термообработки, HgC

Красностойкость, HRC

Глубина обезуглероживания, мм

Окисные пленки, балл

Микропоры, балл

Кислород., мас.X

Ударная вязкость, 1 Щж/м

Прочность при изгибе, NHa

Карбидная неоднородность,. балл

Силикаты хрупки, балл

Сульфиды, балл

Силикаты пластичные, балл

Прочность при сжатии, МПа

64-66

61-63

О, 5-1,0

1,5-3,0

0,01-0,035

Продолжение табл.!

Таблица 2 мости от диаметра

0,7-1,2 мм

1201057

Таблица 3

Параметр

0,52 0

8 0,59

Наименьшая ширина сечения (gI, мм

208 190

143 126

180

Стрела прогиба контактных поверхностей заготовки после первого

20

18 прохода, мм

Определяемые величины

Экспериментальное значение максимальной вы160 154 125 (Нхс ) Р мм

148 145

117

109

22

216 170 144

230 (Heck), мм

160 154, 127!

13 жатие во втором проходе

Н9с — Н ср с

30 29

ВНИИПИ Заказ 7900 10 Тираж 746 Подписное

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

Максимальный размер стороны исходного квадрата (Н!), мм соты сечения после первого прохода (Н ) мм

Э9С99 1

9 расчетное значение максимальной высоты сечения после первого прохода

2 ) MMMM

Средняя высота заготовки после первого прохода

Среднее относительное обжатие в первом проходе

Средняя высота заготовки перед вторым проходом

Средняя высота заготовки после второго прохода

Среднее относительное обВеличина вогнутости c = 6 /с1

280 250 230 !75 150

161,3 154 . 127,5 113,5

1,008 1,000 1,020 1,013

208 195 !54 133