Способ изготовления биметаллических изделий Советский патент 1982 года по МПК B23K11/10 

Изобретение относится к машиностроения, в частности к способу изготовления биметаллических изделий.

Известен способ изготовления биметаллических изделий методами порошковой металлургии, например способ изготовления биметаллических матриц штампов холодной вырубки стальных листовых изделий, при котором в пресс-форму засыпают порошок конструкционной и легированной или быстрорежу1дей стали, размещая его в рабочей зоне формируемого таким образом инструмента. После этого порошкообразный материал подвергают уплотнению, спеканию и последующему горячему деформированию для устранения пористоети I.

Недостатком способа является низкая производительность процесса, обусловленная необходимостью длительного спекания и последующего горячего деформирования.

Известен также способ изготовления биметаллических изделий, преимущественно матриц просечных щтампов, при котором полый корпус из конструкционной стали засыпают металлическим порошком, помещают между электродами и нагревают электрическим током 2.

Недостатком данного способа является высокая пористость наплавленного металла, неоднородность свойств, так как корпус практически не нагревается током.

Целью изобретения является повыщение качества изделий за счет обеспечения равномерной плотности наплавленного металла.

Указанная цель достигается тем, что

10 в способе изготовления биметаллических изделий преимущественно матриц просечных штампов, при котором полый корпус из конструкционной стали засыпают металлическим порошком, помещают между

15 электродами и нагревают электрическим током, закрывают корпус двумя технологическими крышками из конструкционной стали, на одной из которых выполнен выступ, обращенный во внутрь полости, с

20 высотой, равной высоте изделия, и с торцом, соответствующим форме отверстия изделия, а корпус изготавливают высотой, превыщающей высоту изделия на 20- 30%.

25

На фит. 1 показана схема способа, момент до включения импульсов тока; на фиг. 2 - то же, момент после касания торца выступа поверхности плоской торцовой крыщки; на фиг. 3 - биметалли30 ческюе изделие - матрица штампа.

Способ осуществляют следующим образом.

Полый корпус 1 заготовки из конструкционной стали высотой, на 20-30% превышающей высоту изделия, устанавливают на торцовую крышку 2, внзтреннюю полость заполняют порошкообр1азным металлом 3, носле чего корпус закрывают торцовой крышкюй 4, на которой выполнен выступ с высотой, равной высоте изделия, обраиденный во внутрь полости. Порошкообразный наплавляемый металл оказывается размещенным в замкнзтой полостн, образованной заготовкой кориуса из конструкционной стали и технологическими торцовыми крышками нз конструкционной стали. При этом зазор между торцом цилиндрического выстуна и поверхностью крышки 2 составляет 20- 30% первоначальной высоты корпуса. Корпус с порошком н крышками устанавливают на контактные плиты 5, соединенные с вторичной обмоткой трансформатора 6, и сжимают уснлием Р, направленным по вертикальной оси корпуса. Затем к контактным плитам подводят импульсы тока. При этом в начальный момент из-за большого сопротивления порошкообразного металла ток течет преимущественно по корпусу 1, сопротнвление которого значительно меньше. Вследствие преимущестBeifHoro нагрева в первую очередь пачинает деформироваться корлус 1, при этом сокрап1ается объем замкнутой полости, образованной кориусом 1 и крышками 2 н . Это в свою очередь привадит к уилотнению порошкообразного иа/пл являемого металла н у.меньшению его омического сопротивления. Одновременно ио мере нагрева корпуса 1 его омическое сопротивление возрастает. Таким образом, сразу же после начала нагрева и деформации корпуса происходит перераспределение тока между корпусом н объемом порошкообр1азного металла - увеличение тока, протекающего через объем порошкообразпого металла. Это приводит к возрастанию его температуры н, следовательно, пластичности, что способствует спл:авлению частичек порошкообразного металл а между собой, с корпусом и цилиндрическим выступом технологической крышки.

Соединению частичек порошка между собой способствует и дополнительное их пластическое течение, обусловленное выдавливанием объема порошка из-под торца цилиндрического выступа крышки 4 по мере приближения его к поверхности крышки 2.

Это дополнительное направление пластического течения наплавляемого металла способствует исключению пор между отдельными частичками порошка при их соединении, т. е. повышает качество наплавляемого металла.

После касапня торца цнлппдрпческого выступа поверхности технологической крышки 2 устанавливается дополнительная цепь тока меж1ду плитками 5 через цилиндрический выступ, вследствие чего происходит перераспределепие тока, приводящее к уменьшению его плотпости в корпусе 1, контактного порошкового материала н резкое уменьшение интенсивности их нагрева. Одновременно часть усилия Р восприннмается цилиндрическим выступом, опирающимся на крышку 2, что приводит к снижению напряжений в объеме металлов корпуса и наплавленного порошкового металла, обуславлив:ая прекращепне деформации.

Пластическое течение наплавляемого порошкообразного материала приводит к повышению его плотности, а касапие выступа поверхности технологической крышки обеспечив-ает постоянство требуемой плотпости паплавленного металла, т. е. повышение качества.

Одновременно способ позволяет и регулировать плотность наплавляемого металла путем изменения величины зазора между торном выступа на одной технологической крышке и поверхностью другой.

Пример. В качестве корнуса матрицы использовали из стали 50ХФА с наружным диаметром 40 мм, внутренним диаметром 30 мм. Технологические крышки изготавливали по размерам корпуса из стали 45. Цилиндрический выступ на одной из торцовых технологических крышек имел диаметр 10 мм и высоту 30 мм. В качестве ианлавляемого материала применяли порошок быстрорежущей стали Р6М5 с размерами частиц от 0,05 до 9,1 мм.

Заготовку биметаллической матпипы сжимали по технологическим крышкам осевым усилием 2000 гкс и обрабатывали импульсами тока величиной 18 Ка и длительностью 0,5 с, с паузами 0,6 с до прекращения деформации (до каоания торца цилиндрического выступа поверхности второй технологической торцовой крышкн). Деформация заготовки прекраш.алась после пятого импульса тока.

После отжига по режиму быстрорежуП1ей стали (860° С в течение б ч) проводили механическую обработку до получения тгоминальпых размеров биметаллической матпицы (см. фиг. 3).

При этом плотность быстрорежущей стали соответствовала плотности литой стали.

Использоваиие предлагаемого способа обеспечивает высокое качество наплавляемого металла.

Формула изобретения

Способ изготовления биметаллических изделий, преимущественно матриц просечных штампов, при котором полый корпус из конструкционной стали засыпают металлическим порошком, помещают между электродами и нагревают электрическим током, отлиЧающийся тем, что, с целью повышения качества изделий за счет обеспечения равномерной плотности наплавленного металла, закрывают корпус двумя технологическими крышками из конструкционной стали, на одной из которых выполнен выступ, обращенный во внутрь полости, с высотой, равной высоте изделия, п с торцо,м, соответствующим форме отверстия изделия, а корпус изготавливают высотой, превышающей высоту изделия на 20-30%.

Источники информации, принятые во

внимание при экспертизе:

I. . t

1. Борок Б. А. и др. Порошковая металлургия. М., Металлургиздат, 1948, с. 84, 2. Тарасов Ю. С., Кандидатская диссертация «Исследование электроконтактного напекания металлических порошков..., Челябинск, 1970, с. 15-25 (прототип).

«Сг. /

. J