Способ горячего изостатического прессования изделий из металлических порошков

 

Сущность способа: в вакуумную камеру устанавливали капсулы, у которых стенки имели толщину 6 мм, а загрузочные патрубки были выполнены с отверстиями диаметром 40 мм. Брали пробки толщиной 1,1-2,5 толщины стенок капсулы и диаметром, обеспечивающим при установке их в отверстие образование зазора 0,01-0,03 диаметра пробки. Нагревали капсулы до 400 С при размещении 1×10^-4 мм рт. ст. , а после их заполнения порошком никелевого сплава с виброуплотнением устанавливали пробки в отверстия и герметизовали капсулу путем расплавления стыкуемых кромок патрубка и пробки на глубину 0,7-0,9 толщины пробки. Эти параметры обеспечивались подбором параметров электронно-лечувой сварки. В результате повышения надежности герметизации при горячем изостатическом прессовании достигнуто повышение выхода годных изделий на 15-20% . 1 табл.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам горячего изостатического прессования изделий из порошковых материалов в герметичных капсулах.

Известен способ горячего изостатического прессования изделий из порошковых материалов, включающий заполнение контейнера порошковым материалом, нагрев, дегазацию в вакууме, герметизацию путем заварки загрузочного отверстия и последующее горячее уплотнение в условиях всестороннего сжатия.

Известен способ горячего изостатического прессования изделий из порошковых материалов, включающий изготовление капсулы с отверстием, заполнение ее порошковым материалом с вакуумированием при нагреве, герметизацию при помощи сварки отверстия и горячее изостатическое прессование.

Недостатком известного способа является низкий выход годного вследствие плохой надежности герметизации капсулы с металлическим порошком.

Целью изобретения является увеличение выхода годного за счет повышения надежности герметизации капсулы с металлическим порошком.

Сущность способа заключается в том, что в известном способе горячего изостатического прессования изделий из металлических порошков, включающем изготовление тонкостенной капсулы с отверстием, заполнение ее порошковым материалом с вакуумированием при нагреве, герметизацию при помощи сварки и горячее изостатическое прессование, капсулу выполняют с загрузочным патрубком для установки герметизирующей пробки, а герметизацию ведут в вакууме электронным лучом, причем пробку выполняют толщиной 1,1-2,5 толщины стенки капсулы, устанавливают ее в отверстие патрубка с зазором, равным 0,01-0,03 диаметра пробки, и производят расплавление стыкуемых кромок на глубину 0,7-0,9 толщины пробки.

Оптимальным зазором между пробкой и внутренней полостью патрубка является зазор 0,01-0,03 диаметра пробки, выбран экспериментальным путем и обеспечивает высокое качество сварки.

При зазоре менее 0,01 диаметра пробки трудность вызывает установка пробки по свободной посадке в отверстие патрубка в вакууме манипулятором, что приводит к перекосу пробки и, как следствие, к неравномерному расплавлению кромок пробки и образованию микротрещин в сварном шве при горячем прессовании и появлению брака изделий.

При зазоре более 0,03 диаметра пробки происходит проплавление кромок металла пробки внутрь капсулы, что приводит к загрязнению и браку спеченных изделий.

Оптимальной глубиной расплавления стыкуемых кромок является глубина 0,7-0,9 толщины пробки, что обеспечивает высокую прочность сварного шва за счет того, что толщина сварного шва сравнима с толщиной стенки капсулы и пробки, вследствие чего при горячем прессовании обеспечивается необходимая жесткость патрубка и не вызывает образование микротрещин сварного шва.

При глубине провара кромок менее 0,7 толщины пробки прочность сварного шва снижается, что приводит к микротрещинам и браку изделий при прессовании.

При глубине провара кромок более 0,9 толщины пробки металлический порошок припекается к металлу пробки, что вызывает брак изделий.

Толщина пробки, равная 1,1-2,5 толщины стенок капсулы, обеспечивает надежную жесткость стыкуемых кромок пробки и патрубка после их сварки электронным лучом, что снижает брак изделий при горячем прессовании.

При толщине пробки менее 1,1 толщины стенки капсулы прочность сварного шва кромок снижается и приводит к появлению микротрещин при прессовании.

При толщине пробки более 2,5 толщины стенок капсулы жесткость патрубка и пробки увеличивается и при прессовании происходит неравномерная усадка корпусного элемента капсулы сварного узла (патрубка с пробкой), что приводит к появлению микротрещин в сварном шве и браку изделий.

П р и м е р. В вакуумную камеру устанавливали капсулы, у которых загрузочные патрубки были выполнены с отверстиями, равными 40 мм. Пробки были выполнены диаметром, обеспечивающим зазор общий в отверстии патрубка, равный 0,01-0,03 диаметра пробки. Толщину пробки брали равной 1,1-2,5 толщины стенок капсулы, при толщине стенок капсулы во всех примерах, равной 6 мм. Проводили нагрев пустых капсул до 400^оС при разрежении 1˙ 10^-4 мм рт. ст. Затем производили заполнение капсул порошком никелевых сплавов фракции -200+50 мкм с виброуплотнением. После этого устанавливали в вакууме в загрузочный патрубок пробку и производили герметизацию капсул электронным лучом путем расплавления стыкуемых кромок патрубка и пробки на глубину 0,7-0,9 толщины пробки.

Глубину провара стыкуемых кромок, равную 0,7-0,9 толщины пробки подбирали экспериментальным путем, а именно подбирали параметры электронно-лучевой сварки: ускоряющее напряжение 27-32 кВ, ток луча 30-40 мА, линейная скорость луча 2-5 мм/с, диаметр фокального пятна луча 2-4 мм. Такие параметры сварки обеспечивали глубину провара стыкуемых кромок, равной 7-8 мм, т. е. 0,7-0,9 толщины кромки.

Герметизированные капсулы с порошком нагревали до 1220^оС и подвергали горячему изостатическому прессованию при давлении 14 кгс/мм² и выдержке 4 ч.

В таблице представлены результаты сравнительных экспериментальных данных, полученных предложенным и известным способом.

Использование предложенного способа позволяет повысить выход годного на 15-20% за счет повышения надежности герметизации капсул с металлическим порошком дорогостоящих никелевых сплавов.

(56) Авторское свидетельство СССР N 1060097, кл. В 22 F 3/14, 1976.

Формула изобретения

СПОСОБ ГОРЯЧЕГО ИЗОСТАТИЧЕСКОГО ПРЕССОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ, включающий изготовление тонкостенной капсулы с отверстием, заполнение ее порошковым материалом с вакуумированием при нагреве, герметизацию при помощи сварки и горячее изостатическое прессование, отличающийся тем, что капсулу выполняют с загрузочным патрубком для установки герметизирующей пробки, а герметизацию ведут в вакууме электронным лучом, причем пробку выполняют толщиной 1,1 - 2,5 толщины стенки капсулы, устанавливают ее в отверстии патрубка с зазором, равным 0,01 - 0,03 диаметра пробки, и производят расплавление стыкуемых кромок на глубину 0,7 - 0,9 толщины пробки.

РИСУНКИ

Рисунок 1