Способ получения спеченных изделий из стружки

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, способам утилизации стружковых и шламовых отходов . Целью является повышение плотности и износостойкости. В способе получения спеченных изделий из стружки охрупчив ают стружку, механически измельчают стружку в порошок, проводят восстановительный отжиг полученного порошка, приготовление шихты осуществляют введением в полученный порошок высушенного шлама в количестве 5-20 мас.%. Прессование заготовки осуществляют до пористости 30-35%, г . заготовку подвергают спеканию ступенчато при температурах 700-750°С, 950- и 1150-1250°С с вьщержкой на каждой стадии 0,5-2,0 ч, а горячую штамповку проводят при температуре 1200-1380°С, причем сушку галама осуществляют в псевдоожиженном слое с инертным носителем при температуре сушильного газа 120-190°С. 1 з.п. флы, 2 табл. (Л со 00 со 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU, 1337194 А1 (51) 4 В 22 F 3/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3999172/22-02 (22) 02.01,86 (46) 15,09,87. Бюл. 11 34 (71) Всесоюзный научно-исследовательский конструкторско-технологический институт подшипниковой промьппленности (72) А. Н. Атрас, В. И. Васин, А. И. Дергунов, Б. Ю. Дорофеев, В. Ю. Дорофеев, В. П. Жуков, О. А. Попов и А. П. Попов (53) 621,762.3:621,762,5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N9 241669, кл. С 22 С 33/02, 1967.

Кипарисов С. С. и др. Конструкционный материал на основе порошка из стружки стали ШХ 15, полученный горя- чей штамповкой. — Подшипниковая промьппленность. Научно-технический реферативный сборник,вып. 12, М., НИИНАвтопром, 1983, с. 12-16, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЕЧЕННЫХ ИЗДЕЛИИ ИЗ СТРУЖКИ (57) Изобретение относится к области порошковой металлургии, к способам утилизации стружковых и шламовых отходов. Целью является повышение плотности и износостойкости, В способе получения спеченных изделий иэ стружки охрупчивают стружку, механически измельчают стружку в порошок, проводят восстановительный отжиг полученного порошка, приготовление шихты осуществляют введением в полученный порошок высушенного шлама в количестве 5-20 мас.X. Прессование заготовки осуществляют до пористости 30-35Х г Ф заготовку подвергают спеканию ступенчато при температурах 700-750 С, 9501000 С и 1150-1250 С с выдержкой на каждой стадии 0,5-2,0 ч, а горячую штамповку проводят при температуре

1200-1380 С, причем сушку шлама осуществляют в псевдоожиженном слое с >, инертным носителем при температуре д р сушильного газа 120-190 С. 1 э.п. флы, 2 табл.

1 133719

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности,к способам училизации стружковых и шламовых отходов механообработки.

Целью изобретения является повышение плотности и износостойкости получаемого материала.

При использовании крупных порошков (фр. 1,2 мм) из стружки операцию суш-,1р ки шлама целесообразно осуществлять в псевдоожиженном слое с инертным носителем при температуре сушильного газа 120-190 С.

Сухой шлам обладает иэ-за наличия в нем остатков СОЖ повышенной формуемостью и прессуемостью и при добавлении к порошку из стружки в количестве

5-20 мас.7, служит своеобразным пластификатором, повышая характеристики прессуемости и формуемости шихты.

Наличие в нем мелкодисперсных оксидных включений типа Si0>, Сг, Оз, FeCr<0<, HnCr>0+ в определенном количестве способствует повышению из- 25 йосостойкости, кроме этого остатки

СОЖ (в сухом виде) служат своеобразной твердой смазкой, снижая коэффициент трения и повышая срок службы материала. Введение сухого шлама в ко- 0 личествах, меньших указанных, не позволяет обеспечить улучшение формуемости и прессуемости, больших — приводит к ухудшению механических свойств изделий.

Прессование порошковой смеси в иэделия с остаточной пористостью 30-35 обусловлено тем, что при этих значениях открытая пористость способствует удалению остатков СОЖ из материала при спекании. При значениях пористости, меньших заявленных, происходит неполная дегазация материала, что приводит к его вспучиванию, больших— не достигается достаточной технологической прочности холоднопрессовых заготовок, Осуществление спекания последовательно при температурах 700-750, 950о в 50

1000 и 1150-1250 С и выдержке 0,5—

2,0 ч при каждой температуре связано с наличием в СОЖ компонентов, разла. гающихся в температурных интервалах

700-750 и 950-1000 С, а температурный интервал 1150-1250 С наиболее благоо 55 приятен для протекания собственно спекания, восстановления окислов и начинающегося формирования материала.

Д 2

Выбор температуры 1200-1380 С для горячей штамповки спеченных заготовок обусловлен тем, что только в этом ! температурном интервале достигается достаточная для достижения практически нулевой пористости пластичность материала.

При использовании в качестве основы шихты крупных порошков из стружки, например, стали ШХ15 фракции 1,2

1,0 мм целесообразно подшихтовывать к нему материал, имеющий аналогичную крупность, что достигается проведением операции сушки шлама при 120—

190 С. Только в этом температурном б интервале осуществляется гранулирование материала с размером гранул 0,5—

1,0 мм.

Прессуемость и формуемость порошковых сталей определяли стандартными методами.

Способ осуществляется следующим образом.

Порошок из стружки стали ШХ15 фракционного состава 0,63 мм (для сравнения использовался также порЬшок фр. 1,2 мм) смешивается с сухим безабразивным шламом стали ШХ15 в определенных пропорциях в лопастном смесителе, полученная смесь прессуется под давлением 650-700 МПа в брикеты пористостью 30-35К, которые спекают и штампуют при заданных температурных режимах, работа уплотнения при штамповке составляет 250 МДж/м б после горячей штамповки заго-овки закаливают с температуры 850+10 С и отпускают при 150-160 С в течение 2 ч.

Механические свойства определяли по стандартным методикам.

Испытания на износ проводились на машине трения СМЦ-2 (в режиме сухого трения) по схеме вал — колодочка.

Критерием оценки результатов испытаний служило уменьшение массы образца после 3000 м пути.

Пример 1 ° Порошок из стружки стали ШХ15 фракции 630 мкм, переработанный по режиму прототипа, относительная износостойкость материала в этом случае принята за 1007.

Пример 2. Тот же порошок, переработанный в материал предложенным способом.

Л р и м е р ы 3-5. Порошок из стружки стали ШХ15 фр. 630 мкм, дошихтованный обкатным шламом стали

3 13371

ИХ15 и перерабатываемый предложенным способом, Пример ы 6-8. Порошок из стружки стали ШХ15 фр. 1,2 мм, доших5 тованный обкатным шламом стали ШХ15 и перерабатываемый предложенным способом.

Как следует из приведенных в табл. 1 примеров, применение предложенного способа переработки металлоотходов позволяет значительно увеличить характеристики прессуемости и формуемости основы, а также увели- " чить износостойкость материалов в

1,2-2,25 раза, повысить эффективность метода в целом, так как обкатной шлам подвергается только операции сушки, а процесс восстановления осуществляется в процессе спекания изделия.

Использование температурных режимов сушки в кипящем слое с инертным носителем позволяет высушить шламовый продукт за очень короткое время (14 с ), практически не окисляя допол- 25 нительно основной металл и легирующие элементы, придать высушенному продукту определенную степень технологических свойств (текучесть) за счет грануляции, что позволяет также улучшить характеристики прессуемости и формуемости порошковой смеси крупного стружечного порошка и шламовых гранул, так как размер гранул сопоставим с частицами стружки (их размер 0,2

1,2 мм при преимущественном размере частиц шлама 5-10 мкм). Наличие .в шихте большого количества дисперсных частиц шлама приводит при прессовании изделий к их попаданию в заздр между

94

4 пуансоном и матрицей, что увеличивает энергозатраты и отрицательно сказывается на стойкости пресс-форм.

В табл. 2 показано влияние способа сушки и ее температуры на характеристики прессуемости и формуемости порошковой шахты по примерам 1-3 в порошок из стружки добавлен высушенный обычным способом (с размерами частиц 5

10 мкм) не гранулированный шлам, по примерам 4-12 добавлен высушенный в псевдоожиженном слое с инертным носителем гранулированный шлам).

Формула и з о б р е т е н и я

1. Способ получения спеченных изделий из стружки, включающий охрупчивание стружки, механическое измельчение стружки в порошок, восстановительный отжиг полученного порошка, приготовление шихты, прессование и горячую штамповку, отличающийся тем, что, с целью повышения плотности и износостойкости, приготовление шихты осуществляют введением в полученный порошок высушенного шлама в количестве 5-20 мас.7, прессование заготовки осуществляют до пористости 3035Х, а затем заготовку подвергают спеканию ступенчато соответственно при 700-750 С, 950-1000 С и 1150—

1250 С с выдержкой на каждой стадии

0 5-2,0 ч.

2, Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что сушку шлама осуществляют в псевдоожиженном слое с инертным носителем при температуре сушильного газа 120-190 С.

1337194

Ф< О< л л

В л

<О

* Э I

Л 1» Л

<О

1» л

<О ф ф Ф л

)z И

<О oO cO м

О< О < О< и в «» О О О <О л an

<О

В О О о о л л лс

Q /О о Ь 1

I Х N I

1 l I

И <О

<ч м

° в О О

И

° a О

<0 Oa C) м -э а

В Ф О О О м

Ф В сО сО и м

ch О <Ч

В * °

О л

<Ч

C.

<Ч о а

<<с О1

Ф В О О

1 I

1 I

1 1

И И л <Ч

Ь Ю

М И

00 о

Ф н

И

О

1 о о

К> О

<О М

Ь В

И- И

1 Э О 4 ! < -(й

} о о

I 1 ь хо

<» Хо о о о в

<Ч <Ч а о о «

N <Ч о

CO м м м

И

В Ф о сп

an

В л о

<Ч

I <Ч о о и о

СЧ

I о

И

<Ч о о

an o о

<Ч о

an

<Ч

I о о

Cl о и ю л

Oa Oa о

C) о

J» о и а л

Oa Oa

O И о л о

И о и о <ч. л

I

И

<Ч an м м о 1

1»

ЪЧ

1 о

<.< 4 ое! хоо

«a I O

5 v

8 О О an И О an И и <ч <О м

N <Ч <Ч <Ч <Ч <Ч <Ч <Ч

ЦР м И Ю м g О мО о

I Cl! о!

I И

l л о о

Ь <ч мИ Ом

i 1 И < < О И N О

<Ч N

<ч

1337194

Т а б л и ц а 2

Плотность, г/см при з давлении, МПа

Пределы формуемости шихты, г/см з

Температура сушки в кипяо щем слое, С

400 700

6,62

6,28

130

6,66

6,31

130

130

6,72

6,74

6,36

7,04

5,7

120

6,78

6,39

155

6,75

6,35

190

6,51

6,93

120

6,57

6,98

5,31 — 7,2

155

6,94

6,52

190

6,52

7,1

120

l0

7,!8

6,58

155

6,55

7,15

190

Составитель С. Багрова

Редактор К. Крупкина Техред Д.pлийнык Корректор И. Муска

Тираж 740 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4079/12

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, уп. Проектная, 4

Пример Количество сухого шлама в шихте, мас.%

6,0 — 6,85

5,92 — 6,92

5,79, 7,01

5,62 — 7,12

5,68 — 7,08

5,37 — 7,14

5,38 — 7,13

5,15 — 7,21

5,08 — 7,28

5,12 — 7,23