Способ изготовления спеченных изделий из стружковых отходов чугуна

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, к способам изготовления спеченных изделий из стружковых отходов чугуна. Способ изготовления спеченных изделий из стружковых отходов чугуна включает в себя измельчение стружки в шаровой мельнице, прессование, нагрев прессовок в печи без защитной среды со скоростью 1,4 - 1,8°С/с до температуры 800 - 950°С, выдержку при этой температуре в течение 1 - 3 ч, охлаждение прессовок на воздухе и спекание заготовок. 1 табл.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу изготовления спеченных изделий из стружковых отходов чугуна, например для производства деталей узлов трения.

Известен способ получения спеченных изделий из стружковых отходов чугуна, включающий в себя очистку стружки в трихлорэтилене, измельчение в шаровой мельнице в течение 36-48 ч, ситовую квалификацию, отжиг при температуре 750^оС в течение 1 ч в Н₂ или NH₃, прессование полученного порошка с добавлением 0,75 мас.% стеарата цинка под давлением 8 МПа, спекание при температуре 1000-1100^оС в течение 15-60 мин. Недостатком указанного способа является высокая трудоемкость изготовления и себестоимость спеченных изделий.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления спеченных изделий, заключающийся в измельчении чугунной стружки в молотковой мельнице, извлечении графита (обезуглероживание) в циклонных сепараторах, смешивании обезуглероженного порошка чугуна с пластификатором, прессовании под давлением 800 МПа и спекании при температуре 1125^оС. Недостатки указанного способа: нечистая экология производства и высокая себестоимость спеченных изделий. Эти недостатки связаны с тем, что процесс извлечения включений графита из чугунного порошка в циклонных сепараторах значительно ухудшает экологию производства и как трудоемкая операция повышает себестоимость спеченных изделий.

Целью изобретения является снижение себестоимости спеченных изделий при сохранении их качества.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления спеченных изделий из стружковых отходов чугуна, заключающемся в измельчении стружки в шаровой мельнице, прессовании и спекании заготовок, перед спеканием заготовки нагревают в печи со скоростью 1,4-1,8^оС/с без защитной среды до температуры 800-950^оС, выдерживают при этой температуре в течение 1-3 ч и охлаждают на воздухе. Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного обезуглероживанием чугуна путем нагрева прессовок в печи без защитной атмосферы со скоростью 1,4-1,8 ^оС/с до температуры 800-950^оС при изотермической выдержке 1-3 ч. При этом происходит "обезуглероживание-окисление" прессовок, которое активизирует спекание последних в защитной среде. Известно техническое решение, в котором осуществляется оксидирование прессовки перед спеканием в среде перегретого пара при температуре 570-600^оС с изотермической выдержкой в течение 2-3 ч. Однако, в случае использования указанного способа ввиду бурной дегазации прессовок под воздействием перегретого пара происходит их разрушение, т. е. получение годных заготовок становится затруднительным. Кроме того, повышается трудоемкость и энергоемкость процесса из-за длительности оксидирования прессовок в среде перегретого пара. При нагреве прессовок из чугунного порошка в печи без защитной среды протекает их обезуглероживание с последующим окислением поверхностей частиц. В процессе спекания заготовок в восстановительной среде идет восстановление-перестройка решетки оксидов в решетку металла при их высокой подвижности. В дальнейшем образуются непосредственные межчастичные контакты, которые продолжают расти с увеличением продолжительности спекания до тех пор, пока поры полностью не закрываются. Управление процессом спекания прессовок из чугунного порошка по описанному механизму обеспечивают получение спеченных изделий достаточно хорошего качества. Оптимальная скорость нагрева прессовок в печи без защитной среды находится в пределах 1,4-1,8^оС/с. При скорости нагрева прессовок менее 1,4^оС/с снижается производительность процесса, а при увеличении ее более 1,8^оС/с происходит образование трещин в прессовке ввиду бурной дегазации. При температуре нагрева менее 800^оС окисление происходит неэффективно, а при более 950^оС, наоборот, степень окисления очень высокая, что приводит к ухудшению качества спеченных изделий. Продолжительность изотермической выдержки менее 1 ч также недостаточна для удовлетворительного окисления прессовок, а при выдержке более 3 ч наблюдается чрезмерное окисление поверхностных слоев прессовок. Качественные изделия получаются в случае нагрева со скоростью 1,4-1,8^оС/с до температуры 800-950^оС с изотермической выдержкой 1-3 ч.

П р и м е р. Для получения спеченных изделий использовали стружковые отходы серого чугуна, выпускаемого по ТУ 16-83 ВАИК 411100.006 ТУ. Стружку измельчали в шаровой мельнице, просеивали и из порошков с крупностью частиц менее 200 мкм прессовали призматические образцы (10х10х55 мм) под давлением 700 МПа. Прессовки подвергали нагреву без защитной атмосферы в муфельной печи модели СНЗ. 3,5х3.5.1000/М1 со скоростью 1,4-1,8^оС/с до температуры 800-950^оС, выдерживали при этой температуре в течение 1-3 ч, затем обезуглероженные образцы вынимали из печи и охлаждали на воздухе. В дальнейшем окисленные прессовки спекали в печи конвейерного типа модели "Койо линдберг" в среде эндотермического газа при температуре 1150^оС с изотермической выдержкой 1,5-2,5 ч.

Как свидетельствуют данные, приведенные в таблице, полученные предложенным способом образцы отличаются меньшей себестоимостью изготовления при сохранении достаточно хорошего качества спеченных изделий по сравнению с образцами, полученными по прототипу. В случае выхода режимов обезуглероживания-оксидирования прессовок за заявленные пределы либо повышается себестоимость, либо ухудшается качество спеченного материала.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СПЕЧЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТРУЖКОВЫХ ОТХОДОВ ЧУГУНА, включающий измельчение стружки, прессование и спекание, отличающийся тем, что перед спеканием прессовки нагревают в печи без защитной атмосферы со скоростью 1,4 - 1,8^oС/с до 800 - 950^o с выдержкой при этой температуре в течение 1 - 3 ч и охлаждают на воздухе.