Способ сборки капсулы для экструзии изделий из металлического порошка Советский патент 1992 года по МПК B22F3/20 

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано в производстве прутков из порошковой быстрорежущей стали.

Известен способ изготовления порошковых изделий, где используется титановый геттер для дегазации порошковой массы. Недостатком этого способа является то, что он не обеспечивает достижения стабильных результатов, т.к. не учитывает возможные сорбционные свойства геттера и соотношение массы геттера и металлического порошка с учетом содержания кислорода в порошке.

Известен способ изготовления металло- керамических изделий из быстрорежущих сталей, где порошок быстрорежущей стали, полученный распылением, загружают в металлическую капсулу, после чего капсулу ва- куумируют и герметизируют заваркой, после чего нагревают до 1050-1150ЙС и подвергают экструдированию со степенью деформации 70-90%. Недостатком этого способа являются высокое содержание остаточного кислорода в деформированном металле, низкие механические свойства и высокая трудоемкость изготовления капсулы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является способ изготовления изделий из быстрорежущих сталей, где при загрузке порошка в капсулу на дно и под ее крышку помещают губку титана в количестве 0,004-0,006% от массы порошка; затем осуществляют холодное ва- куумирование капсулы с порошком, ее герметизацию, нагрев с выдержкой 1050-1150°С и деформацию, причем выдержку при нагреве под деформацию производят из расчета 0,6-0,8 мин на 1 см поперечного сечения капсулы. Недостатком этого способа является высокая трудоемкость изготовления капсулы и невозможСП

с

-ч| ч|

О

о

00 00

ность автоматизировать процесс сборки капсулы, а также низкий выход годного.

Цель изобретения - автоматизация процесса сборки капсулы и повышение выхода годного.

Достигается это тем, что порошок быстрорежущей стали засыпают в капсулу, выполненную в виде цельнотянутого стакана с толщиной стенки, равной 0,02-0,05 его наружного диаметра и толщиной дна, равной tg (0,03-0,15ЛЛ7 Г, где tg - толщина дна корпуса; Vn - объем порошка в капсуле, а 0,03-0.15 - предельные значения коэффициента, при этом геттер размещают по периметру стакана в количестве, равном 0,4-1,0% от массы порошка, а герметизацию осуществляют поджатием крышки верхним краем капсулы. Порошок быстрорежущей стали автоматически дозируется и засыпается в капсулу. Указанные признаки отличают заявляемый способ от прототипа, поэтому предлагаемый способ сборки капсулы обладает новизной.

На чертеже показана капсула для экструзии.

Она состоит из цельнотянутого тонкостенного корпуса 1, металлического порошка 2, геттера 3, и крышки А, при этом крышка 4 поджата завальцованным верхним краем корпуса 1 капсулы. Такая конструкция капсулы позволяет полностью автоматизировать процесс ее сборки в условиях массового производства, т.к. легко осущест- вляется подача элементов и дозировка порошка. Из условия получения максимального выхода годного продукта при экструзии экспериментально установлено оптимальное соотношение между толщиной стенки (TK) и диаметром (Ок) корпуса капсулы

tK (0,02-0,05)DK

Экструзия капсул со стенкой тоньше минимальной (t 0,02Ок) сопровождается преждевременным разрушением корпуса и продукция получается некондиционной. Использовать капсулы с толщиной стенки более 0,05DK экономически нецелесообразно, т.к. резко возрастает трудоемкость последующих операций удаления оболочки с прутка. При экструзии заготовки в начальной стадии деформации внутреннее давление порошка резко возрастает и возможен прорыв оболочки (корпуса) в области, прилегающей к отверстию в матрице. Чтобы исключить возможность прорыва, толщина дна корпуса определяется соотношением tg (0,03-0,15) Wn

Опытным путем установлено, что если tg 0,03 , то имеют место случаи разрушения донной части капсулы в начальной стадии экструзии. Применение капсул с толщиной дна tg 0-15 WeT нецелесообразно, т.к. увеличиваются отходы переднего конца,

существенно уменьшается выход годного. На качество экструдированных прутков большое влияние оказывает содержание кислорода в порошке непосредственно в момент экструзии.

Чем меньше содержание кислорода, тем выше качество готовой продукции. С целью исключения окисления порошка остаточным кислородом, находящимся в капсуле и поступающим из атмосферы через

зазор между крышкой 4 и корпусом 1, коль- цеообразно по периметру крышки 4 размещается геттер 3 из порошка титана или другого вещества, связывающего кислород. Геттер 3 реагирует с кислородом и исключает окисление порошка 2. Экспериментально установлено, что для полной защиты порошка от окисления количество геттера 3 должно составлять 0,4-1% от общей массы металлического порошка в капсуле. При массе геттера менее 0,4% защитные свойства геттера резко падают и качество экструдированных прутков неудовлетворительное. Использование массы геттера более 1,0% приводит к увеличению концевых отходов и

удорожанию продукции из-за высокой стоимости титанового порошка. Капсула после сборки нагревается до температуры 1000- 1200°С. При нагреве происходит связывание остаточного кислорода, находящегося в

капсуле, геттером в виде порошка титана. Капсула при помощи пресса или другого механизма выдавливается через матрицу, при этом высокая температура и давление обеспечивают разрушение окисной пленки частиц металла и образование монолитного прутка с плотностью, близкой к теоретической.

Пример осуществления способа. На действующих автоматических роторных яиниях Ульяновского машиностроительного завода были изготовлены корпуса капсул диаметром 26,5 мм, толщиной стенки 1,0 мм и толщиной дна 2,0 мм. На быстродействующих кривошипах пресса в автоматических

штампах из листового проката толщиной 2,0 мм были изготовлены крышки для этих капсул. В условиях опытного производства ЦНИИ Материалов была проведена сборка капсул, включающая следующие операции:

- дозировка и засыпка порошка быстрорежущей стали 10Р6М5 в количестве 90 грамм;

- дозировка и засыпка геттера (титанового порошка) в количестве 0,6 г, при этом

геттер был размещен по периметру стакана;

-установка и подпрессовка крышки;

-герметизация капсулы осуществлялась поджатием крышки верхним краем капсулы.

После этого капсулы были нагреты в электропечи до температуры 1150-1170°Си проэкструдированы на пруток диаметром 8 мм.

После отжига методом безцентровой шлифовки с прутков была удаленаоболочка.

Выход годного при этой технологии составил 80-90%, что на 5-15% выше по сравнению с традиционной экструзией.

Из полученных прутков были изготовлены сверла диаметром 5-6 мм и испытаны в производственных условиях для оценки их эксплуатационных свойств.

Испытания показали, что эксплуатационная стойкость сверл в 1.5-3 раза выше, чем у аналогичных сверл, изготовленных из стали Р6М5 по традиционной технологии.

По результатам опытных работ разработан технический проект линии ЛАСКИ- 26, предусматривающий полную автоматизацию всех операций по сборке капсулы.

Таким образом, способ сборки капсулы может быть реализован на высокопроизводительном автоматическом оборудовании, т.к. капсула имеет простую конструкцию для изготовления, процесс экструдирования таких капсул протекает стабильно. Выход годного продукта увеличился на 5-15% по сравнению с существующим способом.

Следовательно, заявляемый способ сборки капсулы обеспечивает достижение положительного эффекта, указанного в цели изобретения.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения изобретения составит 1355 рублей на одну тонну монометаллических шлифованных прутков диаметром 6-8 мм из порошковой быстрорежущей стали (ПБС) и приведен в таблице.

Экономический эффект рассчитан по сравнению с базовым объектом, за который принята действующая технология получения прутков по ТУ 3-549-88 на предприятиях отрасли.

Формула изобретения

Способ сборки капсулы для экструзии изделий из металлического порошка, включающий засыпку в капсулу металлического порошка, геттера и герметизацию капсулы крышкой, отличающийся тем, что, с целью автоматизации процесса сборки капсулы и повышения выхода годного, порошок засыпают в капсулу, выполненную в виде цельнотянутого стакана с толщиной стенки, равной 0,02-0,05 его наружного диаметра, и толщиной дна. равной 0,03-0.15 , где Vn - - объем порошка в капсуле, при этом геттер размещают по периметру стакана в количестве, равном 0,4-1,0% от массы порошка, а герметизацию осуществляют поджатием крышки верхним краем капсулы.

/«« ;,., , , ,..-..„ xj

f. f.mymnmmm ---г™ у .

ЙХГ- . .

;- - ч ...

-:; л.-.- ;,..-:: -.yg v -- ;.

Сущность изобретения: засыпают порошок в капсулу, выполненную в виде цельнотянутого стакана с тол щи ной стенки, равной 0,02-0,05 его наружного диаметра, и толщиной дна, равной (0,03-0,15) , где Vn - объем порошка в капсуле, после чего по периметру стакана размещают геттер в количестве, равном 0,4-1,0% от массы порошка. Далее осуществляют герметизацию капсулы поджатием крышки верхним краем капсулы. Затем капсулу нагревают и экстру- дируют. 1 табл., 1 мл.

%

. - Ч o

.- -v-V 4-v

WMJJJLnJJjjUUJMM

л

.N

V v

ч .