Способ изготовления спеченных пористых изделий

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1397178 А1

1511 В 22 Р 3/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4069743/31-02 (22) 20.05.86 (46) 23.05.88.Бюл. N9 19 (7!) Рижский политехнический институт им.А.Я.Пельше и Белорусское республиканское научно-производственное объединение порошковой металлургии (72) П.П,Левин, В.А.Миронов, В.М.Капцевич и А.А.Гуревич (53) 621 ° 762.8 (088.8) (56) Кот А.А., Миронов В.А. — Кузнечно-штамповое производство, 1984, В 7, с.10-11.

Авторское свидетельство СССР

9 772718, кл. В 22 F 3/24, 1978. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СПЕЧЕННЫХ

ПОРИСТЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу изготовления спеченных пористых изделий. Целью изобретения является повьппение качества изделий с переменной сквозной пористостью и расширение технологических возможностей, Способ включает формование заготовки из металлического порошка, ее спекание и последующую обработку давлением. Последнее осуществляют путем воздействия на заготовку им-пульсным магнитным полем. Максимальную амплитуду и длительность импульса давления магнитного поля выбирают из соотношения: 1,05 6«(1-П; )

-2Ло ЯИо Йч e Р 2 6 „ 1п 4П 25- -- — -c тп о

Я o о

+ 4м 0,59 -- — — —, где По, g У исходная пористость, удельное элект" росопротивление и толщина обрабатываемой заготовки соответственно; Йц, Ж

5 „. — размер частиц и предел текучести материала порошка соответственно, /И вЂ” магнитная постоянная (4К

-Р 10 Гн/м); Р— максимальная амплитуда давления магнитного поля, МПа, — длительность импульса давления магнитного поля, мкс. 2 ил., 3 табл.

1397178

Изобретение относится к порошка" вой металлургии, в частности к способу изготовления спеченных пористых изделий.

Цель изобретения — повышение качества изделий с переменной сквозной пористостью, расширение технологических возможностей.

На фиг.! представлена схема осуществления способа для заготовки конической формы; на фиг.2 — схема осу" ществления способа для заготовки волнистой формы.

Спеченную пористую заготовку 1 15 конической формы помещают в конический индуктор 2, который подключают к генератору импульсных токов (не показан), Далее осуществляют разряд высоко- 20 вольтного емкостного накопителя гене" ратора импульсных токов на индуктор

2 с максимальной амплитудой и дли-. тельностью импульса давления магнитного поля, выбираемых иэ соотношений.

1,056 тп (! 11î, ) е 4 Pù 2бгя 1п 4По э

gPo 1,, 9

Р2

25 — — — -- Lu O 59

Вследствие взаимодействия магнитного поля конического индуктора 2 с магнитным полем вихревых токов, наведенных в материале спеченной пористой заготовки 1, возникает объемное пере- 35 менное по глубине заготовки давление магнитного поля. В результате этого происходит объемная и переменная по се ению пластическая деформация спеченной заготовки 1 и, как следствие, изменение ее поровой структуры по толщине. При этом поверхность заго" товки 1, обращенная к индуктору 2 не нарушается благодаря отсутствию контактного давления на нее. Положительное влияние на процесс пластической деформации оказывает нагрев спеченной пористой заготовки 1 наведенными в ней вихревыми токами.

В случае получения спеченных по- 50 ристых изделий с переменной порис- . тостью по сечению волнистой формы способ осуществляется следующим образом (фиг,2), Спеченную пористую заготовку 1 волнистой формы располагают между индуктором 2, выполненным в виде спирали Архимеда по профилю заготовKH 1 и мягкой подлО:.:.:ЯОЙ 3 (напри мер, из полиуретана) для предотвращения нарушения пористой поверхности заготовки, не обращенной к индуктору, и создания противодавления на заготовку l во время магнитноимпульсного воздействия. Плоский индуктор 2 подключают к генератору импульсных токов (ие показан), Далее осуществляют разряд высоковольтного емкостного накалителя генератора импульсных токов на индуктор 2 с максимальной амплитудой и длительностью импульса давления магнитного поля, выбираемых из соотношений

1,056та (1-П ) e Р,п -26тп1п 4П г

25 - — -- — - !, 0 59 ХР

t / °

В результате происходят объемная и .переменная по толщине пластическая деформация спеченной пористой saroтовки 1 и, как следствие, изменение ее пористости по сечению.

Пример -1, Изготавливают фильтрующее изделие конической формы с переменной пористостью по сечению. В качестве заготовок используют изделия из порошка сферической бронзы с размером частиц +315-400 мкм, полученные методом спекания свободно насыпанного порошка в стальную форму (температура спекания 1120 К, время спекания 1 ч), Заготовки имеют наружный диаметр

19 мм, внутренний диаметр 13 мм, длина 32 мм, толщина стенки 3 мм.

Исходная пористость..заготовок составляет 32Х, удельное электросопротивление 20 10 0м м.

Для магнитно-импульсной обработки спеченных пористых заготовок изготав,левают пять цилиндрических индукторов с различным числом витков при одинаковом диаметре и длине рабочей зоны, что позволяет изменять в широких пределах индуктивность и щукторов, частоту разряда, а следовательно, и длительность импульса давления магнитного поля.

Результаты магнитно-импульсной обработки спеченных пористых заготовок представлены в табл.1.

1397178

056«(l-П )

20

20 10 B

21 10

Максимальная амплитуда давления магнитного поля устанавливается соответствующей энергией разряда.

Исходя иэ соотношений Рр 42 тп 1п 4 П

9:р- a» s .Р

25 — -у — -- Я 0 59--Ц э устанавливаются необходимые пределы выбора максимальной амплитуды и длительности импульса давления магнитного поля

-2 Ю32

1,05 ° 180 IO (1-0,32 ) е Ри 2 180 10 1п 4 0,32

80 MIIa Р и - 88 МПа;

3 14 4 3,12 10 (2 IO )

20 10

0,59.3,14.4 3,14 10 (3 10 3 )

20 мкс и и 1 05 мкс.

Для проверки пределов укаэанных в формулах соотношений обработка им-. пульсным магнитным полем проводится при максимальных амплитуде и длительности импульса давления магнитного. поля как в указанных ранее пределах, 35 так и при параметрах, выходящих за эти пределы.

Результаты обработки при различных значениях максимальной амплитуды давления магнитного поля и постоянной . длительности импульса давления, равной 81 мкс (используется индуктор

ИВ-0-9), приведены в табл.2.

В табл.3 приведены результаты 45 магнитно-импульсной обработки при различных значениях длительности импульса давления магнитного поля и одина ковой максимальной амплитуде давления магнитного поля, равной 84 МНа 50 (W = 4,0 кДж) .

Из анализа табл.2 видно, что магнитно-импульсная обработка спеченныхпористых заготовок при давлениях маг" 5 нитного ноля ниже выбранного минимального предела (P> = 73 и 79 МПа) не приводит к получению регулярной пе" ременной пористости по сечению, а при давлениях магнитного поля, превышающих выбранный верхний предел (Р = 89 и 95 МПа), происходит закупорка пор (образование закрытой пористости) и обраэавнние трещин, приводящие к резкому снижению проницаемости и повреждению изделий.

Анализ табл.3 показывает, что вы . бор длительности импульса воздействия магнитного поля ниже минимально допустимого (Г ц =. 18 мкс) также не приводит к полу".ению переменной пористости. Это мо;-.,но объяснить проявлением скин-зффе=:.,е, при котором максимально дав:.ени магнитного голя сосредотачивается в припаверхностной зоне заготовки, обращенной к индуктору, При длительности импульса давления выше выбранного верхнего предела (fu = 108 и 135 мкс) происходит резкое ослабление резуль" тата объемного деформирования и повреждение заготовок.

Это вызвано проявлением эффекта

"магнитной подушки", при котором маг;нитное поле "просачивается" через заготовку, создавая заметное противодавление.

Пример 2. Изготавливают фильтрующее изделие волнистой формы с переменной пористостью по сечению.

Ъ

В качестве заготовок используют изделия из порошка сферической бронзы с размером частиц +200 †3 мкм, полученные аналогично примеру 1. Размеры заготовки: радиус волны 50 мм, ширина и длина 1 20 мм, высота I 5 мм, толщина стенки 3 мм. Начальная пористость составляет 337., удельное злектросопротивление — 21 1 0 Ом м, Предел текучести материала порошка 180 МПа.

Устанавливают необходимые пределы выбора максимальной амплитуды и длительности импульса давления магнитного поля

1 05 180 10 (1-0,33 ) е

Р„, 2 180 10 1п 4 0,33, 77 ИПа4

6 Р— 99 МПа;

Зд17 4 3 14 10 (3 15 10 ) 78

47 мкс - 95 мкс. где Р„,I и—

11„у, 8—

4 в r fl Таблица 1

Марка индук- Диаметр Длина ра- Число впттора рабочей бочей зо- ков индукэоны,мм ны,мм тора

Сечение провода, мм

ИВ-0-2

20

20х4

ИВ-0-6

7х 1.2

ИВ-0-9

5х15

ИВ-0-1 2

4х20

ИВ-0-15

Зх25

5 13971

3,14 4 3 14 10 " (3 10 )

21 10

Изготавливают по профилю заготовки 9-витковый индуктор, выполненный в виде квадратной спирали (провод се- 1О. чения 4xl5 мм в лавсановой изоляции)

Размеры индуктора: 130 х 130 мм, высота 20 мм.

Эксперименты проводят на установке "Импульс-А". Выбирают энергию разряда 3,5 кДж (с данным индуктором, Р = 86 ИПа), длительность импульса при данных параметрах индуктора и установки составляет 88 мкс.

Далее обрабатываемую заготовку ус- 2О танавливают между индуктором и подложкой иэ полиуретана и производят разряд магнитно-импульсной установки энергией 3,5 кДж, В результате магнитно-импульсного воздействия по- 26 ! ристость слоев, прилегающих к подложт ке,составляет 26X,а к индуктору - 31X.

Предлагаемый способ обеспечивает повышение качества спеченных пористых изделий с переменной сквозной пористостью по сечению, расширение технологических возможностей эа счет. получения изделий с переменной сквоэ " ной пористостью по сечению сложной

35 формы.

Формула изобретения

Способ -изготовления спеченных пористых иэделий, включающий формиро-вание заготовки из металлического порошка, спекание и обработку давлением, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изделий с переменной сквозной пористостью, расширения технологических возможностей, обработку изделия осуществляют импульсным магнитным полем, причем максимальную амплитуду и длительность импульса давления выбирают из соотношений

1 0М,п(1-П„) .е Р„, 26тп1п 4 П,;

25 -- -у- Г 0,59

К@о Д У. о д

Г максимальная амплитуда давления магнитного поля,ИПа; длительность импульса давления магнитного поля, мкс; исходная пористость, удельное электрическое сопротивление и толщина обрабатываемой заготовки соответственно; размер частиц и предел текучести материала порошка соответственно; магнитная постоянная (4 Г

10 Гн/м).

1397178

Таблица 2

Энергия разряда, кДк

Максимальная

Состояние пор

3,0

32

32

4,0

89

Закупорка

5,0

Т а б л и ц а 3

Число витСостояние загоДлительность импульса давления магнитков индуктора тонки ного поля мкс

54

108

15

l 35

Разрыв амплитуда давления магнитного поля, МПа

Пористость,%, на расстоянии от внешней поверхности образца,мм

1 2 3

31 31 30

3l 28 27

27 26 24

25 25 24

Пористость,Х на расстоянии.от внешней поверхности образца,мм

О 1 2 3

28 28 28 27

29 28 27 26

31 29 27 2б

3! 31 31 30

Закупорка,образование трещин

1397178

Составитель В.Нарва

Редактор Н.Лазаренко Техред Л.Сердюкова Корректор И.Муска

Заказ 2550/11 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