Способ изготовления прутков из металлических порошков

 

Изобретение относится к способу получения деформированных прутков из порошков металлов и сплавов методом горячей экструзии. Цель изобретения - повышение производительности процесса за счет снижения энергоемкости. В способе нагрев капсулы с порошком перед прессованием в замкнутом объеме производят токами высокой частоты на глубину 0,11-0,25 диаметра капсулы , причем толщину стенки капсулы выбирают в диапазоне 0,01-0,15 ее диаметра . Сущность изобретения заключается в том, то при прессовании в замкнутом объеме прогретый до температуры горячей деформации порошковый материал образует контактный слой под материалом капсулы, что дает возможность удалить оболочку капсулы. 1 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„13 25 9 (51)4 В 22 F 3 20 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTKPblTHA

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4077028/31-02 (22) 10.06.86 (46) 23.03.88. Бюл. В 11 (71) Институт металлургии им. А.А.Байкова (72) Б.А.Арефьев, В.М.Пановко, А.В.Погосян, В.С.Юсупов и А.А.Андреасян (53) 621.762.8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1191182, кл. В 22 F 3/02, 1984.

Авторское свидетельство СССР

В 1217571, кл. В 22 F 3/02, 1984. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРУТКОВ ИЗ

МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ (57) Изобретение относится к способу получения деформированных прутков из порошков металлов и сплавов методом горячей экструзии. Цель иэобретенияповышение производительности процесса за счет снижения энергоемкости.

В способе нагрев капсулы с порошком перед прессованием в замкнутом объеме производят токами высокой частоты на глубину 0,11-0,25 диаметра капсулы, причем толщину стенки капсулы выбирают в диапазоне 0,01-0, 15 ее диаметра. Сущность изобретения заключается в том, что при прессовании в замкнутом объеме прогретый до температуры горячей деформации порошковый материал образует контактный слой под материалом капсулы, что дает возможность удалить оболочку капсулы.

1 табл.

1382589

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для получения деформированных прутков иэ порошков металлов и сплавов методом горячей экструзии.

Целью изобретения является повышение производительности процесса за счет снижения энергоемкости.

Согласно способу изготовления деформированных прутков из порошков металлов и сплавов, включающему засыпку порошка в капсулу, герметизацию, нагрев, прессование в замкнутом объеме, удаление материала капсулы, 15 повторный нагрев и экструзию, нагрев капсулы с порошком перед прессованием в замкнутом объеме производят токами высокой частоты (ТВЧ) на глубину 0,11-0,25 диаметра капсулы, при- 20 чем толщину стенки капсулы выбирают в диапазоне 0,01-0, 15 диаметра капсулы таким образом, чтобы разность между глубиной прогреваемого слоя и толщиной стенки капсулы составляла 25

0,1-0,24 от диаметра капсулы.

Нагрев капсулы с порошком токами высокой частоты необходим, чтобы нагреть порошковую заготовку на определенную заданную глубину. 30

Нижний предел глубины нагрева порошковой заготовки, равный 0,11d, где d — - диаметр капсулы, определяется минимальной толщиной образующегося при прессовании в замкнутом объ35 еме компактного порошкового слоя, обеспечивающего воэможность удаления материала капсулы перед экструзией.

Если глубина нагрева менее 0,11d тО tlpH удалении ОбОлочки прОисходит 40 смятие компактного порошкового слоя и разрушение порошковой заготовки.

Верхний предел глубины нагрева капсулы с порошком, равный 0,25d, определяется КПД индуктора. Макси45 мальный КПД индукционного нагрева достигается при глубине нагрева цилиндрической заготовки 0,25d. При глубине нагрева капсулы с порошком более 0,25d КПД индуктора уменьшает50

Нижний предел толщины стенки капсулы, равный О, 01d определяется возможностью осуществления операции

55 прессования в замкнутом объеме. При толщине стенки менее 0,01d происходит разрушение капсулы при прессовании в замкнутом объеме.

Верхний предел толщины стенки капсулы, равный 0,15d, определяется воэможностью нагрева порошка на глубину

0,1d при максимальной глубине прогрева капсулы с порошком (0,25d).

Если толщина стенки капсулы выше

0,15d, то при общей глубине прогрева порошковой заготовки 0,25d глубина нагрева собственно порошка составляет менее О, 1d.

Пример 1. Порошок стали

10Р6М5 засыпают в капсулы диаметром

100 мм и высотой 150 мм с различной толщиной стенки. Капсулы с порошком герметизируют и нагревают до 1100 С в индукторе на различную глубину.

Нагретые заготовки спрессовывают в контейнере с глухой матрицей пресса усилием 600 тс. После спрессовывания в замкнутом объеме с заготовок удаляют материал капсулы путем обточки на токарном станке. Полученные после

Обточки заготовки нагревают в камерной электропечи до 1100 С и экструдио руют на пруток 440 мм.

Геометрические размеры исходных капсул, глубина нагрева в индукторе и результаты экспериментов приведены в таблице, Ре эультаты экспериментов (данные таблицы) показывают, что при толщине стенки капсулы менее 0 01d происходит ее разрушение при спрессовывании. При толщине стенки капсулы более 0,15d не достигается прогрев достаточной глубины порошка (глубина прогрева порошка оказывается менее 0,1d) и капсулы с порошком разрушаются при

Обточке на токарном станке.

При глубине прогрева порошка менее

О, 1d происходит разрушение капсулы при обточке на токарном станке независимо От толщины оболочки. При глубине нагрева капсулы с порошком менее

0,11d происходит ее разрушение при обточке из-эа недостаточной глубины прогрева порошка. При глубине нагрева капсулы с порошком более 0,25d разко увеличиваются расходы энергии на индукционный нагрев в результате снижения КПД индуктора.

Осуществление способа в выбранных диапазонах изменения глубины нагрева

:заготовки (0,11-0,25d), толщины стенки капсулы (0,01-0,15d) и разности между глубиной прогреваемого слоя и толщиной стенки (О, 1-0,24d) позволяет получить компактные прутки из

1382589

1000 С в индукторе на глубину 15 мм и спрессовывают в контейнере Ф 75 мм.

Полученные спрессованные заготовки обдирают на токарном станке, нагревают и экструдируют на пруток диаметром 30 мм. Из готовых прутков после отжига по стандартным режимам вырезают образцы для определения плотности и механических свойств. Механические свойства определяют после нормализации образцов от 880 С.

Плотность составляет 7,87 г/см или 1007 от теоретической плотности, предел прочности при растяжении

59 ИПа, относительное удлинение 277.

Результаты эксперимента показывают, что по предлагаемому способу можно получить деформированный пруток высокого качества из свободно засыпанного порошка железа.

Формула и з обретения

Способ изготовления прутков из металлических порошков, включающий засыпку порошка в капсулу, ее герметизацию, нагрев, прессование, удаление оболочки, повторный нагрев и экструзию, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса за счет снижения энергоемкости, нагрев производят токами высокой частоты на глубину

0,11-0,25 диаметра капсулы, а толщину стенки капсулы берут 0,01-0,15 ее диаметра.

Часто- Реэульта то- .таты ка,МГц

Глубина нагрева заготовки, мм

Глубина нагрева порошка, мм

Капсу ла олщина стенки, мм абс. Отн. абс ° отн. абс. отн.

0,8 0,008d

9,20 0,092d 10

О, 1с1

1, 5 Разрушение при спрессовывании

9,0 0,09d 10

1,0 0,01с1

1, 5 Разрушение при обточке

0,1й

0,8 О, 008d 10, 2 О, 102d 11

1, 25 Разрушение при спрессовывании

О, 11с1 распыленного порошка быстрорежущей стали 10Р6М5.

Пример 2. Порошок стали

ШХ15 засыпают в две капсулы диамет5 ром 100 мм, высотой 150 мм и толщиной стенки 3 мм (0,03d), герметизируют и нагревают до 1000ОС. Причем капсулу 1 прогревают на всю глубину, а капсулу 2 — на глубину 20 мм (0,2d) в индукторе. Затраты энергии по нагреву капсулы 1 составляют

5,6 кВт ч, а для капсулы 2 составляют 3 О кВт ч, Далее капсулы опрессовывают в контейнере ф 100 мм с глухой матрицей на прессе усилием 600 тс при макси- мальном давлении прессования. С полученных заготовок удаляют оболочку на токарном станке и после повтор" ного нагрева экструдируют на пруток

430 мм. В результате экструзии полу чают бездефектные прутки с высоким комплексом физико-механических свойств. 25

Таким образом, использование предлагаемого способа по сравнению с известным позволяет сэкономить

2,6 кВт ч электроэнергии при получении одного порошкового прутка из стали ШХ15 ГАЗО мм из капсулы с порошком ф100 мм.

Пример 3. Порошок железа марки ПЖЗ с относительной плотностью утряски 0 43 засыпают в капсулы из с стали 3 ф 74 мм с толщиной стенки

1 мм, герметизируют, нагревают до

1,0 0,01d 10, О О, 1d

О, 11d 1, 25 Получен. пруток

1382589

Продолжение таблицы

Глубина нагрев воровка, ма

Глубина нагрева заготовки, мм

КалсуЛа

Результа м абс.

a6c °

ОN» отн °

1,25

1,0 0901d

О, 11d

10,0 091d

0,8 OI008d 19, 2 О, 192С1 20

0,2d

0,38 Разрушение при спрессовывании

1,0 0,01d 19,0 0,19d 20

0,2а

0,38 Получен пруток

0,24

0,38 То же

0,2d

0,38 Разрушение при обточке

О ° 8 О ° 008d 24 ° 2 Оь242d 25

0,25d

0,24 Разрушение при спрессовывании

1,0 0,01d 24,0 0,24с1 25

0,24 .Получен пруток

О, 25d

0,24 То же

10,0 0,1d 15,0 0,15d 25

15вО О> 15d 10эО О> 1d

0,24

13

0,24 Разрушение при обточке

200 02d 5 О 005d 25

0,17 Снижение

КПД + разрушение

0,8 0,008d 29,2 0,292d 30

093d

0,17

20,0 0,2d

0,3d

10,0 0,1d

Составитель А.Шевелева

Техред А. Кравчук Корректор Г.Решетник

Редактор С.Пекарь

Заказ 1248/9 Тираж 740 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4

10,0 î, ld

15,0 0,15d

10,0 0,1d 20

50 005d 20

0,25d

0,25d

0,25d

Часто та то ка,МГ

Разрушение при обточке

Снижение

КПД, но получен пруток