СПОСОБ ПРЕССОВАНИЯ ВЫСОКОПЛОТНЫХ ЗАГОТОВОК И ДЕТАЛЕЙ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОРОШКА В ПРИСУТСТВИИ ЖИДКОЙ ФАЗЫ Российский патент 2010 года по МПК B22F3/02 

Описание патента на изобретение RU2399458C2

Изобретение относится к порошковой металлургии, и в частности к способам прессования металлического порошка.

Известен способ прессования высокоплотных деталей, заключающийся в двух- или многократном прессовании и спекании. Данный способ позволяет более чем в два раза снизить остаточную пористость (Радомысельский И.Д. Металлокерамические конструкционные детали. - В кн. Современные проблемы порошковой металлургии. - Киев: Наукова думка, 1970, с.162-170).

Недостатком этого способа является значительная трудоемкость и станкоемкость технологического процесса.

Известен способ прессования металлического порошка (Авторское свидетельство СССР №1291284, кл. B22F 3/02. Опубл. 23.02.1987, БИ №7), при котором прессование металлического порошка происходит путем последовательного уплотнения отдельных микрообъемов в закрытой по периметру прессуемого изделия матрице путем передачи давления пуансоном при одновременном дополнительном воздействии тангенциальными силами за счет вращения пятна контакта вокруг оси матрицы.

Недостатком данного способа является достаточно высокая трудоемкость процесса уплотнения, а также необходимость использования специализированного прессового оборудования, снабженного специальной приставкой для обеспечения вращения деформирующего инструмента.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ мокрого прессования (Патент РФ №2321474, кл. 22 F 3/02. Опубл. 10.04.2008, БИ №10).

Сущность изобретения заключается в том, что прессование порошковых материалов осуществляют в присутствии жидкости. Порошок размещают в пресс-форме и со стороны прессующего пуансона в порошок вводят летучую жидкость в количестве 0,2-0,3 объема пор прессовки перед прессованием и одновременно с ним до окончания процесса. При этом одновременно с введением жидкости проводят вакуумирование со стороны прессующего пуансона.

Недостатком известного технического решения является малая производительность способа, т.к. требует поэтапно добавлять жидкость в порошок перед прессованием и одновременно с процессом прессования до его окончания.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в порошок вводят жидкость малой вязкости (например, вода, ацетон) в количестве 10-15% массовой доли. Кроме того, жидкость вводят в порошок перед прессованием, предварительно перемешивая смесь до получения гомогенной пастообразной структуры, а само прессование производят при обеспечении образования в зазоре между пуансоном и матрицей застойной зоны уплотненного материала с созданием эффекта гидравлического затвора.

Использование предлагаемого изобретения обеспечивает следующий технический результат:

- повышение эффективности процесса прессования,

- расширение технологических возможностей процесса прессования при изготовлении высокоплотных деталей и заготовок.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что предложенный способ прессования включает в себя введение в порошок жидкости для прессования.

Особенность заключается в том, что в порошок вводят жидкость малой вязкости (например, вода, ацетон) в количестве 10-15% массовой доли. Кроме того, жидкость вводят в порошок перед прессованием, предварительно перемешивая смесь до получения гомогенной пастообразной структуры, а само прессование производят при обеспечении образования в зазоре между пуансоном и матрицей застойной зоны уплотненного материала с созданием эффекта гидравлического затвора

Пример. Проводят прессование на гидравлическом прессе. Металлический железный распыленный порошок марки АНС100.29 фирмы «Hoganas» Швеция с химическим составом, приведенным ниже (см. табл.).

Прессование производится в стальной закрытой обойме на гидравлическом прессе ПГ-60, вид нагружения - статический.

Использована механическая смесь:

- железный порошок и жидкая фаза (вода) в пропорции (85:15), исходная влажность W0=15%;

- железный порошок и жидкая фаза (ацетон) в пропорции (85:15), исходная влажность W0=15%;

Выбор жидкой фазы определяется различной вязкостью применяемых жидкостей.

Установлена стадийность процессов прессования металлических порошков в присутствии жидкой фазы:

- первая стадия - переукладка частиц, резкое уменьшение порового пространства;

- вторая стадия - интенсивное порозаполнение за счет затекания металла-основы и жидкой фазы в поры;

- третья стадия - пластическая деформация частиц, затекание металла-основы в поры;

- четвертая стадия - разрывы поверхности заготовки за счет кавитации жидкой фазы при давлениях прессования свыше 600 МПа;

- пятая стадия - «скелетное» схлопывание открытых дефектов структуры, остаточная пористость составляет 1-3%.

Таблица Химический состав железного порошка АНС100.29 Химический состав, % не более Fe С Si Mn S Р O2 при нагреве в Н2 Остаток, не растворимый в HCL Основа 0,024 - - - - 0,17 - Гранулометрический состав порошка Размер, мкм 250-200 200-160 100-71 71-45 Менее 45 Содержание, % 0-2 0-12 ост. ост. 10-30

Экспериментальные кривые уплотнения (см. чертеж) позволяют зафиксировать пять отчетливо выраженных зон, определяющих стадийность порозаполнения (критерием стадийности является интенсивность изменения поровой структуры). Первая стадия уплотнения от плотности насыпной - ρнас (38…40% - характеристика исходного материала) до плотности порового уровня (70…75%); вторая стадия - снижение интенсивности порозаполнения, переукладка частиц завершена, наблюдается наряду с пластической деформацией частиц и увеличением площади контакта интенсивное транспортирование жидкой фазы на периферийные краевые участки, началом образования крупных каверн; третья стадия уплотнения характеризуется явно выраженным порозаполнением за счет интенсивных сдвиговых деформаций металлической основы фракций порошка, при этом возрастает уровень гидростатического давления «запертой» в кавернах несжимаемой жидкой фазы; на четвертой стадии наблюдается интенсивное движение жидкости через материал - основу прессовки с истечением (выплеском) в межинструментальный зазор. Отмечено увеличение температуры жидкости до 10°С (от 20°С - до исходного уровня, 30…35% - в конце процесса).

При давлениях прессования порядка 1000 МПа наблюдается постепенное увеличение общей плотности материала прессовки за счет «скелетного» схлопывания открытых элементов каверн. Фиксируемое явление моделирует сдвиговые деформации, образуя значительные контактные площади материала прессовки.

На пятой стадии, последней стадии уплотнения, плотность прессовки достигает 97…98% от теоретической, что соответствует требованиям, предъявляемым к сильнонагруженным деталям.

Применение прессования железных порошков в присутствии жидкой фазы позволяет получать высокоплотные детали с остаточной пористостью, не превышающей 3%, что позволит использовать данную технологию для изготовления сильнонагруженных изделий машиностроительного назначения.

Похожие патенты RU2399458C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПРЕССОВАНИЯ ВЫСОКОПЛОТНЫХ ЗАГОТОВОК И ДЕТАЛЕЙ ИЗ УВЛАЖНЕННОГО МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОРОШКА ПРИ ТЕМПЕРАТУРНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ 2011
  • Рудской Андрей Иванович
  • Кондратьев Сергей Юрьевич
  • Кокорин Валерий Николаевич
  • Митюшкин Антон Александрович
RU2464126C1
СПОСОБ МОКРОГО ПРЕССОВАНИЯ (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2006
  • Звонецкий Владимир Иванович
  • Лопатин Владимир Юрьевич
  • Мороков Валерий Иванович
  • Шуменко Владимир Владимирович
  • Шуменко Владимир Николаевич
RU2323803C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНО-МЯГКИХ ПРОДУКТОВ ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ 2002
  • Андерссон Ола
RU2292987C2
Способ изготовления изделий из шихты на основе металлического порошка, модифицированного диэлектрическими порошками 2020
  • Егоров Сергей Николаевич
  • Миронова Светлана Николаевна
  • Миронова Анна Сергеевна
  • Егорова Римма Викторовна
RU2765562C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАГОТОВОК ИЗ НЕФОРМУЮЩЕГОСЯ ПОРОШКА КАРБИДОСТАЛИ В ОБОЛОЧКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2007
  • Свистун Лев Иванович
  • Пломодьяло Роман Леонидович
  • Дмитренко Дмитрий Валерьевич
  • Сердюк Геннадий Георгиевич
  • Павлыго Татьяна Михайловна
RU2369465C2
СПОСОБ ПРЕССОВАНИЯ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) 2004
  • Звонецкий Владимир Иванович
  • Лопатин Владимир Юрьевич
  • Мороков Валерий Иванович
  • Шуменко Владимир Владимирович
  • Шуменко Владимир Николаевич
RU2275274C1
СПОСОБ ПРЕССОВАНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ЗАГОТОВОК ИЗ РАЗЛИЧНЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ С ВЕРТИКАЛЬНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ СЛОЕВ 1990
  • Теодор Горманнс[De]
  • Зигфрид Радеван[De]
  • Вальтер Золти[De]
RU2010676C1
Способ получения защитной оксидной пленки на металлической поверхности 2016
  • Кокорин Валерий Николаевич
  • Кокорин Алексей Валерьевич
  • Кокорин Максим Валерьевич
  • Григорьев Андрей Анатольевич
  • Мертенс Карл Карлович
RU2638869C1
СПОСОБ МОКРОГО ПРЕССОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) 2006
  • Звонецкий Владимир Иванович
  • Лопатин Владимир Юрьевич
  • Мороков Валерий Иванович
  • Шуменко Владимир Владимирович
  • Шуменко Владимир Николаевич
RU2321474C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПЛОТНОГО ПРОЧНОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЕВОГО ПОРОШКА 2008
  • Русин Николай Мартемьянович
RU2370341C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 399 458 C2

Реферат патента 2010 года СПОСОБ ПРЕССОВАНИЯ ВЫСОКОПЛОТНЫХ ЗАГОТОВОК И ДЕТАЛЕЙ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОРОШКА В ПРИСУТСТВИИ ЖИДКОЙ ФАЗЫ

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам прессования металлического порошка. Прессование металлического порошка проводят с введением в порошок жидкости малой вязкости в количестве 10-15% массовой доли при обеспечении образования в зазоре между пуансоном и матрицей застойной зоны уплотненного материала с созданием эффекта гидравлического затвора. Существенно повышается эффективность процесса прессования, расширяются технологические возможности процесса прессования при изготовлении высокоплотных деталей и заготовок. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Формула изобретения RU 2 399 458 C2

1. Способ прессования высокоплотных заготовок из металлического порошка в присутствии жидкой фазы, включающий введение в порошок жидкости для прессования, отличающийся тем, что в порошок вводят жидкость малой вязкости в количестве 10-15% массовой доли, а прессование производят при обеспечении образования между пуансоном и матрицей в межинструментальном зазоре застойной зоны уплотненного материала с созданием эффекта гидравлического затвора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкость вводят в порошок перед прессованием, предварительно перемешивая смесь до получения гомогенной пастообразной структуры.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2399458C2

Способ крашения тканей 1922
  • Костин И.Д.
SU62A1
СПОСОБ АГЛОМЕРАЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ И МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ЧАСТИЦЫ С УЛУЧШЕННЫМИ СВОЙСТВАМИ 1999
  • Рао Прасад
RU2226139C2
СПОСОБ МОКРОГО ПРЕССОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) 2006
  • Звонецкий Владимир Иванович
  • Лопатин Владимир Юрьевич
  • Мороков Валерий Иванович
  • Шуменко Владимир Владимирович
  • Шуменко Владимир Николаевич
RU2321474C1
СПОСОБ ПРЕССОВАНИЯ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) 2004
  • Звонецкий Владимир Иванович
  • Лопатин Владимир Юрьевич
  • Мороков Валерий Иванович
  • Шуменко Владимир Владимирович
  • Шуменко Владимир Николаевич
RU2275274C1
Приспособление для точного наложения листов бумаги при снятии оттисков 1922
  • Асафов Н.И.
SU6A1
Способ получения молочной кислоты 1922
  • Шапошников В.Н.
SU60A1

RU 2 399 458 C2

Авторы

Кокорин Валерий Николаевич

Даты

2010-09-20Публикация

2008-11-20Подача