Способ прессования труб из магниевых гранул


 


Владельцы патента RU 2486991:

Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") (RU)

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к прессованию труб из гранул магниевых сплавов, используемых в оборонных областях промышленности. Магниевые гранулы засыпают в контейнер и проводят холодное прессование гранул полунепрерывным способом при интенсивной сдвиговой деформации с коэффициентом обжатия 1,25-1,7. Полученный пруток подвергают последующему прессованию с одновременной прошивкой. Получают трубы с минимальной газонасыщенностью и высокими механическими свойствами. 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для получения труб из гранул различных магниевых сплавов, используемых в оборонных отраслях промышленности.

Известен способ прессования гранул из магниевых гранул, взятый в качестве аналога, включающий заполнение гранулами оболочки, находящейся под действием вибрации, вакуумирование оболочки, брикетрование оболочки с гранулами в контейнере пресса и последующую обточку оболочки. Из обточенного брикета прессуют пруток по традиционной технологии (Патент РФ №2370342, 2009 г.).

Недостатком способа являются значительные дополнительные затраты на изготовление оболочки, вибрационное уплотнение гранул, вакуумирование и обточку оболочки, что снижает производительность процесса, выход годного и увеличивает энергозатраты.

Повестей способ прессования гранульного материала, взятый в качестве прототипа, при котором гранулы компактируют посредством холодного прессования в сферический брикет, затем его проталкивают последующими брикетами в зону горячего прессования длиной примерно 120 мм, нагреваемую индуктором, и прессуют изделие со скоростью 1,2 м/час (Патент США №4217140, 1980 г.).

Недостатками способа прессования являютсяследующие.

При компактировании гранул в брикет в процессе холодного прессования не происходит качественного схватывания гранул в связи с отсутствием деформации сдвига, что приводит к повышенной газонасыщенности и рыхлоте структуры брикета, а также к частичному рассыпанию гранул при перемещении брикета в зону горячего прессования.

Кроме того, на нагрев отдельно взятого брикета при прохождении зоны горячего прессования требуется дополнительное время ~ 400 сек (~7 мин), что приводит к значительному снижению производительности процесса.

Предлагается способ прессования труб из магниевых гранул, который исключает процесс брикетирования, а предполагает непосредственную засыпку магниевых гранул в контейнер диаметром D, холодное прессование гранул сразу в пруток с уменьшением диаметра на выходе по сравнению с диаметром контейнера в 1,25-1,7 раза путем непрерывного прессования и дальнейшее прессование из прутка труб заданных размеров с одновременной прошивкой. Диаметр D определяют в зависимости от типа гидравлического пресса.

Анализ макроструктуры прутков ⌀ 240 мм и ⌀ 270 мм из магниевых гранул показал, что принятая степень деформации с коэффициентом обжатия 1,25÷1,7 при холодном прессовании прутков непосредственно из гранул обеспечивает качественное схватывание гранул. Экспериментально установлено, что только в пределах коэффициента обжатия 1,25÷1,7 деформационные усилия обеспечивают бандажирование уплотненных гранул сердцевины прутка сжимающими усилиями в контейнере и противодавлением при очередной засыпке гранул.

Нижний предел экспериментально обусловлен условиями образования бандажа. При меньшем коэффициенте обжатия не происходит плотного межгранульного схватывания.

Верхний предел определяют из условий холодного прессования прутка при максимальном усилии пресса.

Пределы коэффициента обжатия пропорциональны квадратному корню максимальной напряженности контейнера

D к о н т . D п р у т к а = P max F к о н т . ,

где Dконт. - диаметр контейнера,

Dпрутка - диаметр прутка,

Pmax - максимальное усилие пресса,

Fконт. - площадь втулки контейнера.

Наличие интенсивных сдвиговых деформаций по периметру брикета способствует бандажированию уплотненных гранул сердцевины прутка сжимающими усилиями в контейнере и противодавлением при очередной засыпке гранул. Для получения труб с минимальной газонасыщенностью и высокими механическими свойствами прессование проводят с одновременной прошивкой полученного прутка, в результате чего рыхлота сердцевины прутка частично удаляется и частично уплотняется изнутри.

Отсутствие дополнительных затрат существенно снижает трудоемкость и энергозатраты процесса изготовления труб.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что процесс холодного прессования гранул в брикет-пруток производят, уменьшая его диаметр относительно диаметра контейнера в 1,25÷1,7 раза, не тратя дополительное время для спекания гранул в зоне горячего прессования (~7 мин), затем из прутка прессуют трубу с одновременной прошивкой и получают при небольших расходах электроэнергии и трудовых затратах трубы, материал которых характеризуется пониженной газонасыщенностью и высокими механическими свойствами.

Качество изделия

По предлагаемому способу прессования труб из магниевых гранул были изготовлены опытные партии труб.

Трубы прессовали по следующей технологии:

- прессование прутка ⌀ 270 мм из контейнера ⌀ 360 мм с коэффициентом обжатия 1,33;

- резка прутка на части ⌀ 270×400 мм;;

- прессование труб ⌀ 126×4,5 мм из гранул сплава МА14 гр. и ⌀ 114×4,0 мм из гранул сплава МА2-1 гр. из контейнера ⌀ 280 мм.

Трубы ⌀ 54×3,5 мм из гранул сплава МА 2-1 п.ч. прессовали по следующей технологии:

- прессование прутка ⌀ 240 мм из контейнера ⌀ 360 мм с коэффициентом обжатия 1,5;

- резка прутка на части ⌀ 240×400 мм;

- прессование труб ⌀ 54×3,5 мм из контейнера ⌀ 245 мм.

В таблице 1 представлены результаты испытаний труб из магниевых гранул.

Таблица 1.
Механические свойства труб из магниевых гранул.
Размер трубы, мм Сплав магниевых гранул Механические свойства
Предел прочности, σв, кгс/мм2 Предел текучести условный, σ0,2, кгс/мм2 Удлинение относительное, δ, %
1 ⌀ 126×4,5 МА14 гр. 33,7 26,8 9,7
33,3 26,1 10,6
2 ⌀ 114×4,0 МА2-1 гр. 32,9 28,0 11,1
32,9 26,5 15,1
33,2 26,0 15,1
32,7 25,6 14,3
3 ⌀ 54×3,5 МА2-1 гр. 36,7 32,1 -
Трубы из литого слитка
4 по ГОСТу 19441-74 МА2-1 не менее
26,0 - 9,0
5 ⌀ 125×6,0 МА14Т1 31,25÷32,47 26,55÷27,84 8,3÷10,5

Из таблицы видно, что у труб из магниевых гранул, изготовленных предлагаемым способом, прочностные свойства выше на 20÷38% по сравнению с минимальным уровнем прочностных характеристик труб из литого сплава МА2-1 и МА2-1п.ч., установленных ГОСТ 19441-74.

Уровень прочностных характеристик труб из гранул сплава МА14 на 4÷7% выше, чем у аналогичных труб из литого материала с упрочняющей термообработкой.

Способ изготовления труб из магниевых гранул, включающий дозированную подачу гранул в контейнер пресса и холодное прессование, отличающийся тем, что осуществляют полунепрерывное холодное прессование прутка из гранул при интенсивной сдвиговой деформации с коэффициентом обжатия 1,25-1,7, после чего из прутка изготавливают трубу прессованием с одновременной прошивкой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии, в частности к изготовлению плакированной заготовки для пластического деформирования горячей обработкой. .

Изобретение относится к изготовлению композиционных слоистых трубчатых структур и может использоваться в высокотемпературных электрохимических устройствах типа твердооксидных топливных ячеек.

Изобретение относится к обработке порошкообразных материалов давлением, в частности к устройствам для получения проволоки и профилей методом непрерывного прессования из некомпактных металлических материалов, таких как стружка, порошок, гранулы.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению полуфабрикатов из гранул магния и его сплавов. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению армированных длинномерных изделий из порошков. .

Изобретение относится к получению ниобиевой проволоки, пригодной для применения в качестве проволочного вывода для ниобиевых, ниобийоксидных или танталовых конденсаторов.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению крупнопористых термостойких труб, может использоваться в теплоэнергетике в качестве насадок на газовые горелки.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности, к изготовлению спеченных длинномерных заготовок из сплавов на основе вольфрама. .
Изобретение относится к порошковой металлургии и может использоваться для изготовления длинномерных изделий из металлических нанопорошков. .

Изобретение относится к внепечной обработке металлических расплавов, в частности к изготовлению порошковой проволоки, которая представляет собой стальную оболочку с замковым соединением, заполненную порошком (шихтой) различных материалов (раскислителей, модификаторов, ферросплавов, легирующих и науглероживателей).
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению заготовок из порошков жаропрочных никелевых сплавов. .

Изобретение относится к металлургии, в частности к обработке холодным деформированием пористых материалов, может применяться при изготовлении изделий из пористых материалов искусственного и естественного происхождения, из спеченных порошковых материалов.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к технологии получения ферритов. .
Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к способу получения металлических композиционных материалов с матрицей из магния или его сплавов, армированной тугоплавкими наполнителями.
Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления дисперсно-упрочненных изделий электроэрозионного назначения на основе меди.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к антифрикционным материалам на основе меди для высоконагруженных узлов трения. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению полуфабрикатов из гранул магния и его сплавов. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности, к конструкциям и способам изготовления порошковых контактных пластин. .
Изобретение относится к антифрикционным материалам, получаемым порошковой металлургией, применяющимся в элементах узлов трения машин, механизмов, оборудования и в токосъемных элементах.
Изобретение относится к антифрикционным материалам, получаемым порошковой металлургией, применяющимся в элементах узлов трения машин, механизмов, оборудования и в токосъемных элементах.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению монолитных заготовок высокой плотности из порошков металлов и сплавов микронной и нанокристаллической дисперсности. Металлический порошок, полученный путем криогенного размола, дегазируют и компактируют в объемную заготовку. Заготовку размещают в контейнере, выполненном из материала с пределом прочности не менее предела прочности монолитного материала порошка. После чего проводят интенсивное пластическое деформирование путем поэтапной всесторонней полузакрытой ковки последовательно по трем осям ортогональной системы координат с реализацией в объеме заготовки схемы напряженно-деформированного состояния простого сдвига. Ковку проводят в несколько циклов до достижения накопленной степени деформации е>3 при температуре, не превышающей температуру рекристаллизации порошкового материала. Обеспечивается повышение плотности и прочностных свойств заготовки. 3 ил., 1 пр.
Наверх