Способ спекания изделий в электромагнитном поле и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии. Целью является выравнивание плотности по сечению заготовки. В способе спекания изделий в электромагнитном поле пропускают электрический ток плотностью 2 - 10 А/мм<SP POS="POST">2</SP> через изделие с одновременным воздействием электромагнитным полем, перпендикулярным току спекания, вращающимся с частотой 300 - 5400 об/мин. Устройство для спекания изделий в электромагнитном поле содержит токопроводящие электроды-пуансоны, немагнитную матрицу и магнитную отклоняющую систему, которая выполнена в виде статора трехфазного электродвигателя. 2 с.п. ф-лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕтСКИх социАлистических

РЕСПУБЛИК

is В 22 F 3/12. 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4682713/02 (22) 15.03.89 (46) 07.08.91. Бюл. М 29 (71) Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского (72) В.M.Ðûáàóëèí, Б.С.Митин, А.М.Трофилькин и В,B.Êîïòèëêèí (53) 621 762.5 (088.8) (56) Витязь П,А. и др. Состояние и перспективы развития технологии спекания порошковых материалов электрическим током:

Обзорная информация, Сер. 53.3о.29.

Минск, БелНИИ научно-технической информации. 1987.

Авторское свидетельство СССР

N 394164, кл. В 22 F 3/14, 1913, (54) СПОСОБ СПЕКАНИЯ ИЗДЕЛИИ В

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ ПОЛЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при получении изделий из металлических порошков.

Наложение скрещенных электромагнитных полей, направленных перпендикулярно току, проходящему через иэделие в процессе спекания, позволяет частично выравнять плотность изделия по сечению. Это я вляется следствием того. что растягивание линий тока спекания в радиальном направлении происходит по-разному. В направлении магнитных силовых линий скрещивающихся переменных полей растягивание происходит слабее и сильнее в направлении, составляющем

„„SU„„1668038 А1 (57) Изобретение относится к области порошковой металлургии. Целью является выравнивание плотности по сечению заготовки. В способе спекания изделий в электромагнитном поле пропускают электрический ток плотностью 2 — 10 А/мм через

2 иэделие с одновременным воздействием электромагнитным полем, перпендикулярным току спекания, вращающимся с частотой 300 — 5400 об/мин. Устройство для спекания изделий в электромагнитном поле содержит токопроводящие электроды-пуансоны. немагнитную матрицу и магнитную отклоняющую систему, которая выполнена в виде статора трехфазного электродвигателя. 2 с.п.ф-лы, 1 табл. угол 45 с направлением силовых линий скрещивающихся переменных полей.

Тому же неравномерному распределению плотности способствует различное захолаживание прессовки о стейки матрицы.

Целью изобретения является выравнивание плотности по сечению изделия.

При способе спекания изделий в магнитном поле, включающем пропускание электрического тока через изделие, на ток спекания, плотность которого составляет 210 А/мм, воздействуют электромагнитным полем, перпендикулярным току спекания и вращающимся с частотой 300-5400 об/мин.

Устройство для спекания изделий в электромагнитном поле содержит токопро1668038 водящие электроды-пуансоны, . емагнитную матрицу, магнитную отклоняющую систему, создающую вращающееся электромагнитное попе, перпендикулярное току спекания, проходящему через прессовку, выполненную в виде статора трехфазного электродвигателя, имеющего не менее одной пары полюсов вращающеГОСЯ ПОЛЯ.

При наложении вращающегося электромагнитного поля перпендикулярно току спекания происходит растягивание линий тока от оси прессовки к периферии, Тем самым компенсируется традиционное стягивание электрического тока к центру прессовки, обусловленное неравномерностью расп редел ения пл отности, возникающей в процессе прессования порошка.

Вращающееся электромагнитное поле (ЭМП), созданное статором BcvlHxpQHHOf о электродвигателя, перпендикулярное току спекания, способствует также компенсации пинч-эффекта, т,е. сдавливанию центральных областей прессовки однонаправлен ыми токами. Кроме того, предложенные режимы обработки ЭМП обеспечивают -еплоотвод в окружающую среду, т.е, захолаживание прессовки о стенки матрицы.

Таким образом, спекание изделий в магнитном поле по предложенному способу с и.— пользованием оптимальных режимов позволяет получать изделия с максима 1ьно возможной равномерностью распределения плотности, Как показали эксперименты в случае если плотность тока спекания меньше предлагаемой величины, готовое иэделие отличается низкой прочностью и высокой пористостью вследствие недостаточно сокого значения температуры спекания, В случае. если плотность тока спекания больше предлагаемой величины, готовое иэде лие имеет неисправимы брак структуры окисление межзеренных границ, перерасп ределение пегирующих элементов, через мерный рост зерна.

В случае, если частота вращения ЭМП перпендикулярного току спекания, созданного статором электродвигателя, меньше предлагаемой величины, растягивание линий тока спекания к периферии прессовки происходит в недостаточной мере. Получен ное таким образом иэделие отличается увеличением плотности в центре прессовки и раэрыхлением по периферии. В случае, если частота вращения ЭМП, перпендикулярного току спекания, больше предлагаемый величины, растягивание линий тока спекания происходит в избыточной мере. На перифе5

3(1

4г1

55 рии прессовки образуется тонкий слой, характеризующийся наличием неисправимых дефектов микроструктуры: окисление межзеренных границ, рост зерна и т.д. Ближе к центру прессовки образуется эона спеченного материала, отличающаяся низкой плотностью. При этом центр прессовки имеет дефекты микроструктуры, выражающиеся в непропекании хорошо спрессованного порошка.

Пример. Спекание иэделий проводилось на установке электроимпульсного спекания. Для экспериментов использовали железный порошок марки ПЖ1 (фракции

450 — 550 мкм), алюминиевый порошок марки AK-4 (фракции 30 — 50 мкм), порошок никеля марки ПМ (фракции 150 — 200 мкм)

Изготовление прессовки осуществляли в пресс-формах с диаметром 10, 30 и 50 мм.

Матрицы изготавливались из силицированного графита. а пуансоны-электроды — из жаропрочного никелевого сплава ЖС6-У, Ток спекания подводился к электродам-пуансонам оТ трехфазного сварочного трансформатора с напряжением во вторичной обмотке 4 В и силой тока до 40 кА, Регулировка режимов спекание проводилась тиристорным управляюн им блоком, Для создания вращающегося ЭМП использовался статор аси хронного двигателя марки 4А

100, имеющий восемь пар полюсов. Питание статора осуществлялось от тиристорного генератора мощностью 1 кВт и частотой

10 — 110 Гц. Регулирование частоты вращения ЭМП, перпендикулярного току вращения спекания, осуществлялось изменением исла включенных пар полюсов и изменением частоты питающего напряжения.

Исследуемый порошок засыпали в пр сс-форму. Осуществляли предварительную подпрессовку при давлении 350—

450 кгс/мм . После этого включали питание стат gapa и ток спекания. плотность которого изменялась от 1 до 11 Аlмм . При этом каж2 дому значению тока спекания для каждого диаметра пресс-формы соответствовала различная частота вращения ЭМП (200—

6000 об/мин). Подобная серия экспериментов была проведена дпя каждого из исследуемых материалов. После нагрева прессовки током спекания давление прессования увеличивали до 1000 — 1500 кгс/см . После это го прессовку извлекали иэ пресс-формы и на электроискровом станке вырезали центральную и нижнюю краевую зоны.

На вырезанных образцах методом гидростатического взвешивания определяли плотность.

Результаты экспериментов представлены в таблице.

1668038

Формула изобретения

Составитель С.Багрова

Редактор 0. Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор В.Гирняк

Заказ 2608 Тирам Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательскиЯ комбинат "Патент", r. Ужгород. ул.Гагарина, 101

1. Способ спекания изделий в электромагнитном поле, включающий пропускание электрического тока через изделие с одновременным воздействием электромагнитным полем, перпендикулярным току спекания,отл ича ющийсятем,что,с целью выравнивания плотности по сечению изделия, пропускают электрический ток плотностью 2 — 10 Аlмм во вращающемся г электромагнитном поле с частотой 300—

5400 06/мин, 2. Устройство для спекания изделий в электромагнитном поле. содержащее токо5 проводящие электроды-пуансоны, немагнитную матрицу и магнитную отклоняющую систему, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью выравнивания плотности по сечению, магнитная отклоняющая система вы10 полнена в виде статора трехфазного электродвигателя.