Способ изготовления конструкционных деталей из железного порошка Советский патент 1989 года по МПК B22F7/02 

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления деталей типа валов, шестерен, пальцев, кулачков, работаюших в условиях сложного нагружения и износа, в частности к способам изготовления конструкционных деталей из железных порошков.

Целью изобретения является повышение долговечности деталей.

На фиг. 1 показана схема, поясняюш.ая предлагаемый способ; на фиг. 2 - последо вательность прессования брикетов.

Суш.ность способа заключается в следующем.

Засыпку порошка и его формование осуществляют последовательно в три слоя: 1 - высокопрочный износостойкий поверхностный слой, 2 - «мягкий вязкий, демпфирующий средний слой, 3 - высокопрочная основа - внутренний слой) до пористости не выше 30%, при этом засыпку наружного слоя производят порошком с максимальным количеством углерода, а среднего - с минимальным содержанием углерода. Деформацию полученной заготовки ведут путем экструзии до толщины среднего слоя в детали 1-1,5 мм, после чего осуществляют термическую обработку.

Поочередная засыпка и формование каждого из слоев до уровня пористости не выше 30% обеспечивает получение заготовки - брикета достаточной механической прочности для выполнения последующих операций. Такое расположение слоев в изделии - высокопрочного наружного слоя, мягкого среднего слоя и прочной сердцевины обеспечивает поставленной цели - увеличение долговечности. Это обусловлено влиянием двух факторов: созданием в поверхностном слое сжимающих напряжений и торможением возникших в процессе эксплуатации изделия поверхностных микротрещин «мягким средним .слоем.

Пример. Для получения заготовок берут железо-графитовую смесь разного состава по углероду.

В тонкодисперсный порошок карбонильного железа углерод вводят в виде тонкодисСП

О

со

00 00

персной ламповой сажи. Состав шихты: для поверхностного слоя - Feft+1,0% С, для среднего слоя - ,35% С, для внутреннего слоя - Fe/i+0,75% С.

Формование трехслойного брикета осуществляют поочередной прессовкой в одной пресс-форме.

В матрице 4 устанавливают нижний пу- янеон-втулку 5 со стержнем 6 и после засыпки порошка поверхностного слоя устанавливают верхний пуансон - втулку 7 и осуш,ест- вляют прессование под давлением 500 МПа, обеспечивающим плотность порядка 70%. Далее выдавливают стержень 6 и устанавливают нижний пуансон-втулку 8 со стержнем 9, после засыпки порошка среднего слоя устанавливают верхний пуансон - втулку 10 и осуществляют прессование. Затем выдавливают стержень 9 и устанавливают нижний цилиндрический пуансон 11 и после засыпки порошка внутреннего слоя устанавливают верхний цилиндрический пуансон 12. Двусторонним прессованием формуют трехслойный брикет. Когда торцы цилиндрических и втулкообразных пуансонов совпадают, получается прессовка с почти равномерной пористостью около 30%. Диаметр полученных брикетов 36 мм, высота 40 мм, толш;ина поверхностного слоя 4 мм, среднего слоя 2,5 мм, диаметр внутреннего слоя 23 мм.

После холодного прессования брикеты подвергают спеканию при 1150°С в течение 1,5 ч в вакууме при давлении 1 10 мм рт. ст После спекания содержание углерода в поверхностном слое составляет 0,83%, в подслое 0,2% и в сердцевине 0,6%. Пористость заготовки 10%.

После спекания заготовки подстуживают до 900°С и подвергают горячей экструзии (/.8). Непосредственно после экструзии

заготовки закаливают в 10%-ном водном растворе NaCI, а затем производят отпуск при 250 и 300°С. Диаметр полученных заготовок 13 мм, длина 300 мм, толщина поверхностного слоя 1,5 мм, среднего слоя 1,0 мм и диаметр внутреннего слоя 8 мм. После термообработки заготовки шлифуют до получения диаметра 12 мм и изготавливают образцы для механических испытаний.

Результаты испытаний приведены в табл. 1.

Для реализации данного эффекта толщина «мягкого среднего слоя должна быть не менее I мм. Увеличение толш,ины слоя свыше 1,5мм приводит к снижению усталостной прочности - долговечности изделий (табл. 2).

Нижний предел толщины подслоя выбирают из условий возможного механизма блокирования возникающих микротрещин на поверхности изделий при эксплуатации.

Применение способа позволит повысить долговечность деталей за счет повышения сопротивления зарождению трещины.

Формула изобретения

Способ изготовления конструкционных деталей из железного порошка, включающий засыпку порошка в пресс-форму, формование, спекание, деформацию и термическую обработку, отличающийся тем, что, с целью

повышения долговечности деталей, засыпку порошка и формование осуществляют последовательно в три слоя до пористости не выше 30%, при этом засыпку наружного слоя производят порошком с максимальным содержанием углерода, среднего - с минимальным содержанием углерода, а деформацию ведут до толщины среднего слоя в детали, равной 1,0-1,5 мм.

Изобретение относится к порошковой металлургии , в частности к способам изготовления конструкционных деталей из железного порошка. Целью изобретения является повышение долговечности деталей. Способ реализуется путем последовательного формирования брикета из трех слоев до пористости не выше 30%, при этом засыпку наружного слоя производят порошком с максимальным содержанием углерода, среднего - порошком с минимальным содержанием углерода. Затем брикет спекают, деформируют путем экструзии до толщины среднего слоя 1,0-1,5 мм и подвергают термической обработке. Долговечность изделий при использовании способа повышается за счет повышения сопротивления зарождению трещины. 2 ил., 2 табл.

250 300

250 300

600и, 200

780

1000

Таблица 1

0,5 0,6 0,45 0,55

16

60

430

0,8

800

40

250

0,4

Т а б л и ц а 2