СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЕЧЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ПОРОШКОВ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ Российский патент 1994 года по МПК B22F1/00 B22F3/12 

Изобретение относится к порошковой металлургии алюминия и его сплавов, в частности к способу массового производства деталей холодным прессованием порошков с последующим спеканием заготовок.

Известен способ получения спеченных полуфарикатов и изделий из металлических, в том числе алюминиевых порошков прессованием и последующим спеканием заготовок [1].

Этот способ включает в себя следующие технологические операции: распыления расплавов сжатым газом (или любым другим способом ) с получением полидисперсного порошка; классификацию (рассев) порошков по крупности с получением фракций требуемой крупности; подачу (транспортировка, загрузка, выгрузка, затаривание и т.д.) порошка на прессование и прессование; спекание; калибровку полуфабриката или изделия.

Этот способ в различных модификациях широко используется в промышленности для массовой шламовки деталей на пресс-автоматах, что обеспечивает его высокую производительность и экономическую эффективность.

Известен способ получения спеченных полуфабрикатов и изделий из алюминиевого порошка с нерегламентируемой крупностью менее 50 мкм [2].

Недостатками этого способа являются нестабильность качества спеченного материала (прочности и текучести), повышенная взрывоопасность порошка и операций обращения с ним, плохая текучесть порошка и его налипание на стенки пресс-форм, что не позволяет автоматизировать процесс прессования и требует частой переналадки пресс-форм.

Известны способы получения спеченных материалов из порошков алюминия и его сплавов, в которых используются порошки с нерегламентированной крупностью в пределах до 1000 мкм.

Недостатками этих способов являются низкое качество спеченных материалов и нестабильность их свойств, значительное пыление при пересыпании полидисперсных порошков, что повышает опасность обращения с ними, ухудшает условия труда, требует применения больших количеств специальных смазочных веществ для предотвращения налипания металла на пресс-инструмент.

Способ, наиболее близкий к заявляемому, включает распыление расплава сжатым газом (азотом с регулируемым содержанием кислорода), классификацию порошка до заданной крупности, подачу порошка на прессование, прессование и спекание. После распыления полученный порошок, называемый пульверизатом, имеет нерегламентируемую крупность до 2,5 мм. Классификацией рассевом на ситах от пульверизата отделяют крупную фракцию (крупнее 1000 мкм) и полученный порошок направляется на прессование заготовок, последние подвергают спеканию.

Недостатком этого способа являются высокая взрывоопасность процесса при его транспортировке, пересыпании и загрузке в пресс-автоматы, а также низкие технологические свойства получаемых порошков и механические свойства спеченных изделий или полуфабрикатов.

Целью изобретения является повышение безопасности процесса, улучшение технологических свойств порошка, качества спеченных изделий.

Цель достигается тем, что при получении спеченных материалов из порошков алюминия и его сплавов прессованию подвергают порошок с содержанием в нем не более 15 мас.% фракции частиц размером до 50 мкм.

Испытаниями, проведенными в ВАМИ, установлено, что при проведении классификации, обеспечивающей содержание в порошке крупностью 0...1000 мкм фракции 0...50 мкм не более 15 мас.%, взрывоопасность последующих операций транспортировки, пересыпки, загрузки порошка, его подачи на прессование и самой операции прессования резко снижаются, эти операции становятся более технологичными и взрывобезопасными, условия труда улучшаются, а качество спеченных полуфабрикатов и изделий повышается за счет удаления наиболее тонких частиц порошка, ухудшающих его текучесть, прессуемость и спекаемость.

Существенным отличием нашего технического решения является определение узкого звена в технологической цепи операций по получению спеченных материалов - классификации порошка с удалением из него фракции 0...50 мкм до ее конкретного (не более 15 мас.%) содержания. Увеличение содержания в порошке фракции 0...50 мкм снижает НКПВ, увеличивает максимальное давление взрыва и скорость его нарастания, т.е. повышает опасность процессов получения и переработки порошков, а предел содержания 15 мас.% обеспечивает взрывобезопасность процессов обращения с такими порошками.

В известном техническом решении для повышения безопасности в порошке алюминиевого сплава ограничивается фракция 0...100 мкм в пределах от 0 до 12 мас.%. Предлагаемое решение экономически более эффективно, так как снижает взрывоопасность, но и повышает долю деловой фракции, используемой для производства.

Ограничивание содержания фракции мельче 50 мкм до 15 мас.% одновременно улучшает технологические свойства (текучесть) порошков, устраняет налипаемость их на пресс-инструмент, повышает качество спеченных материалов.

П р и м е р. Распыление алюминия производили сжатым азотом с содержанием до 10 мас.% кислорода при давлении на форсунке от 15 до 55 атм. Температура расплава 700-800^оС. Из полученного пульверизата на грохотах отделяли (отсеивали) мельче 50 и крупнее 1000 мкм.

Прессование осуществляли на пресс-автоматах 1513 и КБО-622 (форма пресссуемой детали - втулка), проводили как с применением смазки, так и без нее.

Основной состав шихты от 0 до 315 мкм, содержание фракции 315...1000 мкм от 0,3 до 20 мас.%.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Наилучшие технологические свойства и свойства спеченных материалов получены при осуществлении предлагаемого способа.

Способ обладает существенными преимуществами перед известным, поскольку обеспечивает взрывобезопасность процесса, улучшает условия труда, повышает качество спеченных материалов и, устраняя налипание порошка на пресс-инструмент, повышает производительность процесса на 5-10%.

Данный способ испытан при производстве деталей приборов для видеомагнитофонов.

Его применение позволяет получить значительный экономический эффект за счет повышения выхода деталей высокого качества и производительности процесса прессования.

Сущность способа заключается в том, что расплав алюминия или его сплава распыляют сжатым газом с содержанием до 10% кислорода при давлении в форсунке 15 - 55 атм, температура расплава 700 - 800°С. Полученный пульверизат, имеющий крупность до 1500 мкм, классифицируют путем рассева на грохоте для отделения фракции крупностью менее 1000 мкм, затем с помощью сита с ячейками 005 для отделения фракции 0 - 50 мкм. Порошок указанной фракции подвергают прессованию с добавкой стеарата алюминия и цинка в количестве 0,5 - 3%. Описываемый способ позволяет снизить взрывоопасность операции подачи порошка на прессование, улучшает технологические свойства порошка и обеспечивает повышение качества спеченных изделий. 1 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЕЧЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ПОРОШКОВ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ, включающий распыление расплавов, классификацию порошка, прессование и спекание, отличающийся тем, что прессованию подвергают порошок с содержанием в нем не более 15 мас.% фракции частиц размером до 50 мкм.