Способ изготовления порошковых изделий

 

Изобретение относится к порошковой металлургии. Целью изобретения является экономия пропитывающего металла и расширение технологических возможностей за счет получения двухслойных длинномерных изделий. В способе изготовления порошковых изделий магнитно-импульсное прессование проводят в электропроводящей оболочке до плотности не более 80-85%, после прессования оболочку разрезают вдоль образующей для исключения электрической замкнутости, предварительно спекают , а перед окончательным спеканием с пропиткой прессовки расплавом металла оболочки на заготовку со стороны расположения оболочки воздействуют импульсным магнитным полем с определенной напря- .женностью.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 22 F 7/04, 3/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4801515/02 (22) 05 12 89 (46) 30.03.92. Бюл, ¹ 12 (71) Белорусский политехнический институт (72) А. Л. Кот, В. Ф, Горошка, В. А. Кот и П. Ф. Евтушенко (53) 621.762.8.86(088.8) (56) Миронов В. А. Магнитно-импульсное прессование порошков, Рига, Зинати, 1980, с. 123, (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРОШКОBblX ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к порошковой металлургии. Целью изобретения является экономия пропитывающего металла и расИзобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления композиционных спеченных изделий из металлических порошков методом магнитно-импульсного прессования в электропроводящих оболочках, и может быть использовано при изготовлении двухслойных длинномерных изделий.

Известен способ изготовления порошковых изделий, включающий получение прессовки методом магнитно-импульсного прессования в электропроводящей оболочке, предварительное спекание прессовки при температуре ниже температуры плавления металла оболочки и окончательное спекание с пропиткой пористой структуры расплавом металла оболочки.

Существенным недостатком известного способа является повышенный расход цветного металла оболочки в случае изготовле„„ Ы„„1722691 А1 ширение технологических возможностей эа счет получения двухслойных длинномерных изделий. В способе изготовления порошковых изделий магнитно-импульсное прессование проводят в электропроводящей оболочке до плотности не более 80 — 857, после прессования оболочку разрезают вдоль образующей для исключения электрической замкнутости, предварительно спекают, а перед окончательным спеканием с пропиткой прессовки расплавом металла оболочки на заготовку со стороны расположения оболочки воздействуют импульсным магнитным полем с определенной напря.женностью. ния беспористых,, полностью пропитанных изделий. В этом случае объем пропитывающего металла должен соответствовать объему сообщающихся пор прессовки, что в ряде случаев весьма значительно. Существует целый ряд изделий, не требующих пропитки по всему объему. Для данных изделий необходимо обеспечить лишь внешний слой, пропитанный металлом. Таким образом, известным способом невозможно получить изделия, внешний слой которых является пропитанным и полностью беспористым, а внутренний не содержит пропитывающего металла. Это в первую очередь относится к длинномерным иэделиям, пропитка которых происходит в радиальном направлении.

Цель изобретения — экономия пропитывающего металла и расширение технологических возможностей за счет получения двухслойных длинномерных изделий.

1722691

Н>2

40

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления порошковых изделий, включающем магнитно-импульсное прессование порошка в электропроводящей оболочке, предварительное спекание прессовки при температуре ниже температуры плавления металла оболочки и окончательное спекание с пропиткой прессовки расплавом металла оболочки, магнитно-импульсное прессование проводят до плотности не более 80 — 85;(„ после прессовки оболочку разрезают вдоль образующей для исключения электрической замкнутости, а перед пропиткой на заготовку со стороны расположения оболочки воздействуют импульсным магнитным полем с напряженностью, определяемой из соотношения где P — давление прессования, Н/м;

2. . h — толщина пропитанного слоя, м;

S — величина скин-слоя материала прессовки, м;

/с0 — магнитная постоянная, 4 л 10

Гнlм.

Разрезание оболочки вдоль образующей с исключением ее электрической замкнутости создает условия для практически полного проникновения через оболочку магнитного поля при последующей магнитно-импульсной обработке. При этом исключается эффект силового действия поля на оболочку вследствие отсутствия условий для наведения в ней азимутального электрического тока.

В результате действие магнитного поля испытывает лищь порошковая прессовка, пористая структура которой становится неоднородной и.характеризуется уменьшением пористости в направлении действия электромагнитного давления (в радиальном направлении от оболочки). Плотность прессовки увеличивается в радиальном направлении от некоторого начального значения до величины П > 80-85% на заданном расстоянии от поверхности.

Указанное значение плотности (80-85%) является критическим и разграничивает открытую сообщающуюся пористость от закрытой, Осуществление последующей пропитки прессовки расплавом металла оболочки позволяет получить- двухслойное иэделие, композиционный пропитанный слой которо о имеет заданную толщину h.

Способ осуществляют следующим образом.

Методом магнитно-импульсного прессования порошка в электропроводящей оболочке изготавливают прессовку и осуществляют ее предварительное спекание совместно с оболочкой при температуре, не превышающей температуру плавления последней. Режим прессования и спекания выбирают иэ условия обеспечения открытой пористости прессовки, т. е. ее плотность Л должна быть не выше 80-85%. Оболочку разрезают вдоль образующей, исключая тем самым ее электрическую замкнутость.

Затем на прессовку со стороны оболочки, т. е. со стороны, отвечающей расположению композиционного слоя, воздействуют импульсным магнитным полем, причем напряженность Н выбирают из соотношения (1).

Вследствие исключения электрической замкнутости оболочки магнитное поле будет полностью поглощаться материалом прессовки.

Величина давления электромагнитного поля Рэм убывает в электропроводном слое (прессовке) с удалением от поверхности согласно соотношению где Н вЂ” амплитудная напряженность магнитного поля у поверхности порошкового тела;

S=(2/и0 N0) — величина скин-слоя ма1/г териала прессовки;

0 удельная электропроводность материала прессовки при плотности fl>, в =2ztf, f — частота электромагнитного поля; х — координата.

Согласно (2) на расстоянии от поверхности имеем

Н2 р..(й — () — 8 " /Я) р) а на самой поверхности Рэм=0, В результате приложения внешнего давления P на пористое тело происходит доуплотнение последнего до некоторой плотности П(х). Связь между параметрами

Р и П может быть получена как расчетным, так и экспериментальным путем.

Находим искомую напряженность.магнитного поля К, необходимую для достижения в прессовке на заданной глубине h плотности П. Искомая величина Н определяется соотношением (1).

После магнитно-импульсной обработки осуществляют нагрев прессовки до температуры, превышающей температуру плавления металла оболочки. В ре1722691 эультате происходит пропитка прессовки сное воздействие напряженностью на определенную глубину h, при которой H=3,9 10 А/м. Для определения напряпрактически полностью исключается сооб- женности Н магнитного поля принимают: щающаяся пористость, т. е. фронт пропитки h=2 мм, S=1,8 мм, П=82 (перед магнитноостанавливается на заданной глубине h, что 5 импульсным воздействием напрессованв конечном счете создает предпосылки пол- ный слой спекают при 950 С до плотности учения двухслойных изделий с полностью: 85 ), Р= 220 МПа, При этом получают пропитанным компактным внешним сло- Н=3,1 10 А/м.

После магнитно-импульсной обработки

Пример 1. Изготавливают двухслой- 10 порошкового слоя в оболочке производят их ную тепловую трубу с наружным и внутрен- совместный нагрев до температуры 1220 С, ним диаметром 70 и 60 мм и длиной 220 мм. что обеспечивает пропитку внешнего слоя

Методом магнитно-импульсного прессова- прессовки расплавом меди. Полученное пония за счет раздачи латунной оболочки пол- крытие представляет собой двухслойную учают прессовку из бронзового порошка 15 композицию, состоящую из наружного комБрОФ10-1 плотностью 80 и проводят ее пактного слоя системы ШХ15-С и внутренпредварительное спекание до плотности него пористого слоя иэ порошка lllX15.

82 .Затемоболочкуразрезаютвдольобра- Полученное зубчатое колесо имеет повызующей со стороны внутренней полости, по- шенные эксплуатационные характеристики сле чего на прессовку изнутри (со стороны 20 вследствие наличия между наружным оболочки) воздействуют импульсным маг- компактным композиционным покрытинитным полемчастотой 30кГцинапряжен- ем и монолитной основой пористого слоя, -7 ностью Н=3,2 10 А/м, для определения обладающего демпфирующими свойствами. которой согласно формуле (1) имеем; h=2 мм, В результате долговечность зубчатых колес

$=1,5 мм, П=82, P=130 МПа. При этом 25 за счетснижения их виброактивности повыполучают Н > 2,8 10 Аlм, 7 шается в 1,2 — 1,3 раза.

Далее латунную оболочку расплавляют Пример 3. Изготавливают подшипник и пропитываютпрессовкулатунью. скольжения с внутренним антифрикционПолученная изложенным способом ным композиционным покрытием, состоядвухслойная тепловая труба состоит из на- 30 щим из бронзового порошка, пропитанного ружного слоя, представляющего собой по- алюминием, На внутреннюю поверхность ристый бронзовый каркас, пропитанный стальной цилиндрической втулки наружным латунью. Известный способ не позволяет и внутренним диаметрами 100 и 80 мм получить подобное композиционное двух- соответственно напрессовывают бронзослойноеизделие. В случае,если Н 2,8 10 35 вый порошковый слой толщиной 2 мм и

А/м, наблюдается проникновение латуни в плотностью 80 . При этом используют алюнаружный пористый слой. миниевую оболочку. Затем оболочку разреПример 2. На шестерню из стали 45 зают вдоль образующей и производят (модуль m=2,5 мм, число зубьев 14, наруж- магнитно-импульсную обработку напрессоный.диаметр 40 мм) наносят покрытие из 40 ванного слоя с помощью внутреннего инпорошка ШХ15. Процесс осуществляют в дуктора. Частота разрядных колебаний следующей последовательности. Шестерню составляет 28 кГц, Напряженность импульи медную оболочку(внутренний диаметр 46 ского магнитного поля Н=2,4.10 А/м. При мм,толщина стенки 0,5 мм) центрируютод- ее выборе руководствовались тем, чтобы на относительно другой и в зазор между 45 при последующей пропитке не допустить ними помещают порошок ШХ15 Затем . контактного взаимодействия жидкого расснаружи оболочки устанавливают цилин- плава пропитывающего металла (алюминия) дрический индуктор магнитно-импульсной со стальной основой. В противном случае на установки МИУ 20/1, Шестерню совместно границе покрытие-основа образуются хрупс оболочкой приводят.во вращение с угло- 50 кие интерметаллические соединения, резко вой скоростью 2000 мин . В процессе вра- ухудшающие качество подшипника и привощенияосуществляютмагнитно-импульсную дящие к существенному понижению прочнапрессовку порошка энергией разряда 20 ностных характеристик покрытия. В связи кДж при частоте f=30 кГц, В результате на с этим выбрана толщина слоя покрытия с шестерне сформован порошковый слой 55 открытой сообщающейся пористостью плотностью 86 — 87 . Затем в оболочке h=1,5 мм. В результате магнитно-импульсвыполняют продольный сквозной разрез ной обработки создается в приграничной вдоль образующей шестерни, после чего области покрытия буферный слой плотноосуществляют. повторное магнитно-импуль- стью более 80% и толщиной 0,5 мм, кото1722691

Н>2

Формула изобретения

Способ изготовления порошковых изделий, включающий магнитно-импульсное прессование порошка в злектропроводящей оболочке, предварительное спекание прессовки при температуре ниже температуры плавления металла оболочки и окончаСоставитель С. Багрова

Техред М.Моргентал

Корректор Н. Ревская

Редактор 3, Слиган

Заказ 1021 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 рый ограждает поверхность стальной детали от расплава алюминия. Дополнительные данные: S=1,5 мм, П= 82, Р= 140 Mila.

Нап ряженность импульсного магнитного поля Н=2,1 10 А/м.

После магнитно-импульсной обработки прессовку пропитывают расплавом оболочки (алюминием) на глубину 1,5 мм, При

Н<2,1 10 А/м алюминий проникал к стальной основе, Таким образом, предлагаемый способ . позволяет снизить расходы цветного металла оболочки при получении иэделий, не требующих пропитки по всему обьему, а также расширить технологические возможности известного способа за счет получения двухслойных длинномерных изделий, а.также изделий сложной формы. тельное спекание с пропиткой прессовки расплавом металла оболочки, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью зкономии пропитывающего металла и расширения техноло5 гических возможностей эа счет получения двухслойных длинномерных изделий, магнитно-импульсное прессование проводят до плотности не более 80-957, после прессования оболочку разрезают вдоль

10 образующей для исключения электрической замкнутости, а перед пропиткой на заготовку со стороны расположения оболочки воздействуют импульсным магнитным полем с напряженностью, определяемой из соотно15 шения

20 где P — давление прессования, Н/м,;

h — толщина пропитанного слоя, м;

S — величина скин-слоя материала прессовки,м; ,ио — магнитная постоянная, 4 л 10 7, 25 Гн/м.