Способ изготовления заготовок из металлических порошков Советский патент 1991 года по МПК B22F3/87 B22F3/105 

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способам изготовления заготовок из металлических порошков, в частности к способам уплотнения.

Цель изобретения - улучшение технологичности способа.

Согласно способу изготовления заготовок из металлических порошков в порошке наводят ИМПУЛЬСНЫЙ ток плотностью не менее 6-10 А/мм , длительностью импульсов , с частотой подачи импульсов не менее 20 Гц, производят уплотнение порошка подпрессовкой на 15-35% от требуемой плотности полуфабриката, устанавливают плотность импульсного тока 102-103 А/мм2, длительность импульсов 10 4-10 5 с, частоту импульсов 20-25 Гц и прессуют шихту до получения полуфабриката требуемой плотности, затем спекают.

Металлические порошки в неуплотненном состоянии имеют низкую проводимость, поэтому непосредственное

уплотнение их импульсным магнитным полем практически невозможно. В металлических порошках наведенный ток индуцируется небольшим магнитным потоком в каждой частице. Совокупность новых признаков-параметров импульсного тока, наводимого до подпрессовки, обеспечивает небольшое сжатие частиц порошка и незначительное уплотнение порошка (на 3-7%) в зависимости от величины частиц. Подпрес- совка позволяет в совокупности с изложенными признаками обеспечить плотность шихты, находящейся под импульсным током, до 35% от требуемой плотности. Для дальнейшего уплотнения указанные параметры тока не эффективны из-за возрастающей токопроводности шихты, однако к моменту достижения плотности шихты под током 35% от требуемой плотности частицы порошка шихты уложены наиболее компактно, причем усилие для этого в 1,5-2,5 раза меньше усилия, потребного при обычном прессовании.

со

с

о

4 ON ч|

сл

Јь

V

Дальнейшее прессование известным способом вызвало бы значительный рост потребных усилий.

Достижение плотности 15-35% от требуемой в заготовке плотности обеспечивает в совокупности с параметрами тока прессования рекомбинацию пар межузельный атом-вакансия, миграции межузельных атомов бивакансий, миграцию вакансий к дислокациям, переползание и скольжение дислокаций. Взаимодействие потока свободных электронов при наложении импульсного электрического тока с перечисленными дефектами кристаллической структуры возможно ввиду того, что эти дефекты обладают определенным зарядом и полярностью. Совокупность параметров тока прессования позволяет облегчить перемещение межузельных атомов, вакансий и дислокаций, снимая или изменяя связанные с ними поля дальнодействующих напряжений. Таким образом обеспечивается возможность получения заготовки с плотностью, близкой к максимальной теоретической, прессованием под давлением, в 1,3-2,5 раза меньшим давления, потребного для того же процесса по известной технологии.

При пропускании через шихты импульсного тока плотностью 6-Ю2 А/мм2, (2- 8) 10 А/мм и более наблюдается уменьшение объема шихты, при этом плотность шихты не изменяется.

Длительность импульсов должна быть не более с, а частота - не менее 20 имп./с.

При уменьшении плотности тока и частоты, а также при увеличении длительности импульсов эффект не наблюдается. Эффект также сводится практически к нулю при уплотнении порошка шихты более 35% от максимальной теоретической плотности шихты (для шихты с величиной частиц более 40 мкм). Для шихты с более мелкой фракцией порошков эффект уменьшения объема без приложения внешних давлений перестает наблюдаться при 15-20% уплотнения.

Увеличение плотности до 40-50% при указанных параметрах тока или без воздействия током ведет к значительному росту давления прессования (скачкообразно).

Плавный рост давления прессования наблюдают при уменьшении длительности импульсов тока до с, причем диапазон эффективности плотности тока сужается до 10-10 А/мм, а диапазон частот импульсов - до 20-25 имп/с. Прессованием получена плотность материала заготовки 93-97% от максимальной теоретической плотности для данного состава.

Способ осуществляют следующим образом.

Шихту из смеси порошков железа, белого чугуна и стали ХЗО засыпают в пресс-форму и устанавливают под пресс. Наводят импульсный ток плотностью 0,2 10 А/мм , длительностью 10 с, частотой подачи импульсов 20 Гц. Производят уплотнение шихты подпрессовкой на 30% от требуемой

плотности полуфабриката (ток подают до начала подпрессовки, однако в связи с тем, что быстродействие тока практически мгновенно, время между наведением тока и началом подпрессовки не регламентировано).

Плотность тока повышают до 6-10 А/мм , длительность импульсов уменьшают до с, частоту импульсов не меняют. Производят дальнейшее уплотнение шихты - прессование до достижения плотности полуфабриката 97% от максимального теоретического значения. При этом давление прессования составляет 600 МПа. Затем полуфабрикат спекают при 1150°С в защитной атмосфере, в проходной печи, в течение

2ч.

Установка для получения электрических импульсов, применяемая для реализации предлагаемого способа, состоит из источника тока и батареи трех конденсаторов.

Пример. Изготавливают деталь из шихты порошков меди и цинка (38%). Размер частиц менее 40 мкм. Шихту засыпают в пресс-форму из стали и устанавливают под пресс. Посредством установки для электрических импульсов, состоящей из источника тока и батареи трех конденсаторов (суммарная емкость 820 мкФ),наводят импульсный ток в шихте. Плотность тока(5-7)-10 А/мм , длительность импульса , частота подачи

импульсов 20 Гц. Прикладывают усилие и проводят уплотнение шихты на 25% от мак- симальной теоретической плотности. Уменьшают длительность импульсов до с и увеличивают частоту импульсов до

25 Гц.

П р и м е р 2. Пресс-форму устанавливают на стол пресса марки РС-3 фирмы А1ДА, ползун которого создает деформирующее усилие. Пресс-форму подключают к источнику импульсного тока, состоящего из источника тока и батареи трех конденсаторов емкостью 820 мкФ. Эффективное сопротивление цепи 0,08 атм.

В пресс-форму загружают шихту из порошков на основе порошка железа. В виде добавок применяют 1% стеарата цинка, 2% графита.

Через шихту пропускают импульсный ток плотностью 6«10 А/мм2, длительностью

Г)

10 с и частотой подачи импульсов 20 Гц. Происходит некоторое уплотнение шихты. Затем производят подпрессовку шихты на 35% от требуемой плотности полуфабриката. После этого устанавливают плотность импульсного тока 102 А/мм2, длительность импульсов , частоту импульсов 25 Гц и производят прессование полуфабриката до достижения плотности 95% от максимальной для данной шихты.

Полуфабрикат спекают в печи при 830- 860°С.

По механическим характеристикам полученное изделие адекватно изготовленному механическим путем из цельной заготовки с последующей термообработкой. Производят прессование до достижения шихтой плотности 97% от максимальной теоретической. Давление прессования 580 МПа. Полуфабрикат спека- ют в печи при 830-860°С.

Предлагаемый способ в сравнении с известным позволяет упростить технологическую оснастку, снизить усилие прессования в 1,3-2,5 раза, повысить производитель-

ность труда за счет сокращения межоперационного времени, исключить вибрацию, а следовательно, улучшить условия труда, Таким образом, улучшается технологичность способа.

Формула изобретения

Способ изготовления заготовок из металлических порошков, включающий прессование с одновременным импульсным воздействием на порошок и последующее спекание, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности спосо- .ба, прессование осуществляют сначала до плотности 15-35% при воздействии импульсного тока плотностью не менее 6102 А/мм2, с длительностью импульсов с, с частотой импульсов не менее 20 Гц, а затем при воздействии импульсного

тока плотностью 102-103 А/мм2, с длительностью импульсов с, с частотой импульсов 20-25 Гц.

Изобретение относится к порошковой металлургии. Цель изобретения - повышение технологичности способа, Согласно способу изготовления заготовок из металлических порошков в порошке наводят импульсный ток плотностью не менее 6-10г А/мм2 с длительностью импульсов и частотой импульсов не менее 20 Гц уплотняют порошок до 15-35%, затем устанавливают плотность импульсного тока 102-103 А/мм2 с длительностью импульсов с, с частотой импульсов 20-25 Гц и прессуют до требуемой плотности, после чего заготовку спекают.