СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОПЛОТНЫХ ПОРОШКОВЫХ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ БРОНЗА - ЖЕЛЕЗО Российский патент 1997 года по МПК B22F7/02 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способу изготовления высокоплотных биметаллических изделий бронза-железо.

Известен способ изготовления порошковых биметаллических изделий, включающий подготовку компактной подложки, нанесение порошкового слоя покрытия с последующей термической и термомеханической обработкой.

Данный способ не позволяет получить высокую прочность соединения подложки и покрытия, ввиду недостаточной разветвленной поверхности соединения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления высокоплотных порошковых биметаллических изделий, включающий формирование биметаллической заготовки, осуществляемое засыпкой порошка подложки (железного) и порошка покрытия (бронзового) в пресс-форму, разделенную стенкой из жести на две части, последующую утряску, удаление перегородки и прессование до пористости 35% ее спекание, кратковременный нагрев и горячее доуплотнение.

Данный способ не обеспечивает изготовление высококачественных биметаллических изделий с прочностью соединения разнородных слоев на уровне свойств компактного материала покрытия бронзы. Это обусловлено тем, что в известном способе не определены оптимальные режимы формирования биметаллической заготовки: значения пористостей подпрессованной подложки и биметаллической заготовки.

Задачей предлагаемого способа является повышение качества двухслойных изделий бронза-железо, путем обеспечения прочности соединения разнородных слоев на уровне компактного материала бронзового слоя.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе изготовления высокоплотных порошковых биметаллических изделий, заключающемся в формировании биметаллической заготовки, ее спекании, кратковременном нагреве и горячем доуплотнении, формирование биметаллической заготовки осуществляют первоначальной засыпкой первого слоя с подпрессовкой его по пористости 40 - 45% и дальнейшей засыпкой второго слоя с окончательным прессованием обоих слоев до пористости 25 20%
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается от известного новыми режимами формирования биметаллической заготовки: подпрессовка первого слоя до пористости 40 45% и окончательное прессование обоих слоев до пористости 15 20% При этом обеспечивается новое свойство улучшение качества сращивания переходной зоны бронза-железо, заключающееся в повышении прочности соединения разнородных слоев до уровня предела прочности на срез компактной бронзы, за счет увеличения площади контакта в зоне сращивания, вследствие обеспечения более интенсивного внедрения частиц разнородных материалов. Данное свойство обеспечивает положительный эффект сформулированный в цели изобретения - повышения качества двухслойных изделий бронза-железо. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Признак, отличающий заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлен в других технических решениях данной и смежных областей техники и, следовательно, обеспечивает заявляемому решению соответствие критерию "существенные отличия".

На чертеже представлена схема осуществления предлагаемого способа: а - слева от осевой линии железный порошок в насыпном состоянии, справа от осевой линии подпрессованный материал подложки усилием P₁ до пористости 42 44% б слева от осевой линии засыпка бронзового порошка, справа от осевой линии окончательно спрессованная биметаллическая заготовка усилием P₂ до пористости 16 18% в горячее доуплотнение биметаллической заготовки клиновидным инструментом в поперечном направлении усилием P₃.

Проведенные экспериментальные исследования показали, что с увеличением пористости подпрессованного первого слоя (Поп) и уменьшением пористости спрессованной биметаллической заготовки (Пот) повышается качество двухслойного изделия бронза-железо, оцениваемое по пределу прочности на срез переходной зоны биметалла (см. таблицу) достигаемого максимального значения σ_ср = 295 МПа при оптимальных значениях Поп 45% и Пот 15%
Выявленные закономерности можно объяснить следующим. С увеличением пористости первого слоя повышается возможность взаимного внедрения частиц разнородных порошков, что приводит к формированию более развитой поверхности соединяемых слоев. Уменьшение пористости биметаллической заготовки за счет повышения степени деформации приводит к увеличению контактной площади между разнородными слоями биметаллического материала.

Пример конкретного выполнения.

Изготовление порошковых биметаллических призматических образцов 10х10х15 мм производят по следующей технологии.

Засыпка в пресс-форму железного порошка материала подложки и его предварительная подпрессовка до пористости 35 49% (поз. а): засыпка порошка бронзы и совместное прессование двухслойной заготовки до пористости 10 25% (поз. б): спекание биметаллической заготовки при температуре 850^oС в течение 3 ч, в среде осушенного водорода, кратковременный нагрев (850^oС, 9 мин) в среде диссоциированного аммиака, горячее двуплотнение клиновидным инструментом на кривошипном прессе К2130. При предварительной подпрессовки и совместном прессовании заготовки использовали упоры.

Способ изготовления высокоплотных порошковых биметаллических изделий бронза-железо включает формирование биметаллической заготовки, ее спекание, кратковременный нагрев и горячее доуплотнение. Формирование биметаллической заготовки осуществляют первоначальной засыпкой первого слоя с подпрессовкой его до пористости 40 - 45% и дальнейшей засыпкой второго слоя с окончательным совместным прессованием обоих слоев до пористости 15 - 20%. 1 ил., 1 табл.

Способ изготовления высокоплотных порошковых биметаллических изделий бронза железо, включающий формование биметаллической заготовки, ее спекание, кратковременный нагрев и горячее доуплотнение, отличающийся тем, что формование биметаллической заготовки осуществляют первоначальной засыпкой первого слоя с подпрессовкой его до пористости 40 45% и дальнейшей засыпкой второго слоя с окончательным совместным прессованием обоих слоев до пористости 15 20%