СПОСОБ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ПОРОШКОВ Российский патент 1997 года по МПК B22F3/105 B22F3/14 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к получению изделий из порошковых материалов путем их одновременного уплотнения и спекания пропусканием электрического тока.

Известен способ прессования металлических порошков с одновременным воздействием импульсного тока различной плотности на предварительной и окончательной стадиях прессования (1). При этом плотность тока составляет 100 1000 А/мм², длительность импульсов от 10^-2 до 10^-5с, а частота импульсов 20 25 Гц; давление достигает 580 600 МПа.

Однако полученный полуфабрикат требует спекания с защитной атмосферой в течение 2 часов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ изготовления спеченных изделий, включающий одновременное уплотнение и спекание импульсным однополупериодным током силой 7000 8000 А, частотой 50 60 Гц и напряжением 0,5 2,0 В (2).

Предлагаемое изобретение позволяет решить задачу уменьшения электрической и механической мощности оборудования, что допускает использование менее мощных установок, либо при той же мощности оборудования увеличить размеры порошковых изделий без ухудшения качества спекания. В процессе испытаний предлагаемого способа плотность изделий составляла 96 100% плотности компактного материала.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в отличие от прототипа перед спеканием порошок уплотняют давлением до 25 МПа без тока, а затем, уменьшив давление до 5 10 МПа, пропускают знакопеременный синусоидальный ток частотой 45 65 Гц различной плотности: сначала плотностью 3,2 6,8 А/мм² в течение 10 80 с, потом плотностью 10,6 15,4 А/мм² в течение 5 110 с.

В описываемом изобретении степень предварительного уплотнения составляет лишь 15 20% что существенно отличается от известных из уровня техники величин. По сравнению со способом-прототипом процесс одновременного уплотнения и спекания осуществляется в два этапа с различной плотностью тока на каждом из них, при этом в случае получения порошковых изделий с площадью поперечного сечения 150 мм², например, сила тока уменьшается в 3 4 раза, а давление в 7 20 раз относительно известных.

Пример 1. На нижний пуансон из бронзы БрАЖ 9 4, находящейся в корпусе из оксида бериллия, насыпают слой порошка, содержащего графит т оксид алюминия, который выполняет роль разделяющей прокладки. Сверху насыпают медный порошок в количестве, необходимом для получения изделия, и снова разделяющий порошок. Устанавливают верхний пуансон и прессуют при давлении 20 МПа, используя в качестве смазки вазелин с дисульфидом молибдена. Затем наружные концы пуансона закрепляют в зажимах сварочной машины МСР-50 мощностью 50 кВт. При давлении 5 Мпа в течение 40 с пропускают ток частотой 45 Гц, плотностью 3,2 А/мм², а потом в течение 5 с плотностью 15,4 А/мм². В результате получается цилиндрическое изделие с плотностью 8,5 г/см³, т.е. 96% плотности компактного материала.

Пример 2. Боковые поверхности корпуса и пуансонов смазывают техническим вазелином с дисульфидом молибдена. На нижний пуансон из сплава БрА5, находящийся в корпусе из оксида циркония, насыпают порошковую прослойку, состоящую из графита и оксида алюминия. Затем в корпус засыпают тщательно смешанные порошки меди (79,8 мас.) и карбида кремния зеленого (20,2 мас.). Снова насыпают порошковую прослойку, устанавливают верхний пуансон и прессуют при давлении 25 МПа. Зажимают наружные концы пуансонов в машине МСР-50 и при давлении 8 МПа в течение 80 с пропускают ток плотностью 4,1 А/мм², а затем в течение 10 с плотностью 12,1 А/мм², частота тока 65 Гц. В результате спеченный материал имеет 100% степень уплотнения.

Пример 3. Предварительно смазав внутреннюю поверхность корпуса и наружную поверхность пуансонов вазелином с добавкой дисульфида молибдена, вставляют нижний пуансон из меди в корпус из оксида бериллия. Затем на нижний пуансон насыпают порошковую прослойку. Сверху загружают порошок бронзы БрА9Ж3Р4 и снова прослойку. Установив верхний пуансон, прессуют при давлении 25 МПа и переносят сборку на сварочную машину МСР-50, где при давлении 10 МПа пропускают ток частотой 53 Гц плотностью 6,8 А/мм² 10 с и плотностью 10,6 А/мм² 110 с. В результате плотность спеченного изделия составляет 98% от плотности компактного материала.

Использование выбранных параметров одновременного уплотнения и спекания обеспечивает получение качественных изделий при значительном уменьшении плотности тока и давления по сравнению с известными.

Изобретение относится к области порошковой металлургии. Позволяет уменьшить электрическую и механическую мощность применяемого оборудования за счет того, что перед спеканием порошок уплотняют давлением до 25 МПа без тока, а затем, уменьшив давление до 5 - 10 МПа, пропускают импульсный знакопеременный синусоидальный ток частотой 45 - 65 Гц сначала плотностью 3,2 - 6,8 А/мм² в течение 10 - 80 с, а потом плотностью 10,6 - 15,4 А/мм² в течение 5 -110 с. Горячее прессование проводят в устройстве, в котором пуансоны одновременно являются токопроводами, корпус укреплен стальным бандажом, а между пуансонами и спекаемым порошком используется разделительная прослойка.

Способ горячего прессования электропроводящих порошков, включающий спекание непосредственным пропусканием импульсного тока через порошок при одновременном приложении к нему давления, отличающийся тем, что перед спеканием порошок уплотняют давлением до 25 МПа без пропускания тока, затем давление снижают до 5 10 МПа и спекание при одновременном приложении давления 5 10 МПа проводят знакопеременным синусоидальным током частотой 45 65 Гц в две стадии: сначала при плотности тока 3,2 6,8 А/мм² в течение 10 80 с, потом плотностью 10,6 15,4 А/мм² в течение 5 110 с.