Способ изготовления высокоплотных порошковых дисков
Сущность изобретения, в способе, включающем предварительное формование заготовки с участками переменной высоты, ее нагрев и горячее доуплотнение осуществляют дополнительную деформацию порошкового материала со степенью 0,2...0,6 наиболее нагруженной части диска, а высоту заготовки определяют по формуле. 2 ил., 1 табл.
Изобретение относится к порошковой металлургии.
Известен способ динамического горячего прессования (ДГП), включающий формование пористой заготовки равной высоты, ее нагрев и горячее доуплотнение, осуществляемое путем осадки. Этот способ не позволяет изготавливать высококачественные порошковые диски из-за пониженной плотности периферийной части изделия. Наиболее близким техническим решением является способ динамического горячего прессования порошковых изделий, включающий формование порошковой заготовки с переменной высотой, нагрев и штамповку в изделие постоянной высоты. Данный способ позволяет снизить неравномерность распределения плотности за счет компенсации недостатка материала в технологическом зазоре при заполнении последнего в процессе горячей штамповки заготовки. Однако известный способ не обеспечивает изготовление высокоплотных порошковых дисков с повышенным качеством материала в наиболее нагруженной части. Это обусловлено тем, что при горячем доуплотнении не осуществляется дополнительная деформация порошкового материала. Целью изобретения является повышение качества дисков путем улучшения межчастичного сращивания материала в наиболее нагруженной части изделия. Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления высокоплотных порошковых дисков, заключающемся в предварительном формовании заготовки с участками переменной высоты, ее нагреве и горячем доуплотнении, при выполнении последней операции дополнительно деформируют наиболее нагруженную его часть со степенью 0,2 ... 0,6, а высоту заготовки определяют по формуле для дисков с нагруженной наружной частью: hзаг=hд - в ненагруженной части; hзаг= h - - в нагруженной части; для дисков с нагруженной внутренней частью: hзаг=hд - в ненагруженной части; hзаг= h - - в нагруженной части; где C= - геометрический параметр наиболее нагруженной части диска; K= - геометрический параметр диска; hд - высота диска, мм; hзаг - высота заготовки, мм;Do и do - наружный и внутренний диаметры диска, мм;
Dн - диаметр нагруженной части диска, мм;
Пд и По - пористость диска и заготовки. Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается от известного новым режимом формообразования изделия в процессе горячего доуплотнения пористой заготовки, заключающимся в дополнительной деформации порошкового материала со степенью 0,2 ... 0,6 наиболее нагруженной части диска и новой формой заготовки. При этом обеспечивается новое свойство - улучшение межчастичного сращивания порошкового материала в наиболее нагруженной части диска за счет пластической деформации материала частиц, дробления пленок примесей и дополнительной активации поверхности в результате этого. На фиг. 1 представлена схема осуществления предлагаемого способа для дисков с нагруженной наружной частью; на фиг. 2 - схема осуществления способа для дисков с нагруженной внутренней частью. Слева от осевой линии показано положение пористой заготовки 1 в матрице 2, пуансонов 3 и 4 и иглы 5 перед началом горячего доуплотнения, а справа - высокоплотный порошковый диск 6 и положение инструмента в конце горячего доуплотнения. Проведенные экспериментальные исследования показали, что при дополнительной деформации со степенью 0,2 ... 0,6 обеспечивается повышение качества межчастичного сращивания в 1,2-2,5 раза, оцениваемое по низкотемпературной трещиностойкости порошкового материала (см. таблицу). Выявленные закономерности можно объяснить следующим. Увеличение значений трещиностойкости К1с при повышении степени дополнительной деформации доп от 0 до 60% обусловлено улучшением качества сращивания за счет увеличения сдвиговых деформаций на контактных поверхностях и дробление пленок примесей в результате этого. Снижение К1с при доп> 60% обусловлено перенаклепом материала, что приводит к изменению характера разрушения от транскристаллитного при доп=20-60% к межчастичному при доп> 60% . Значения К1с высокоплотного порошкового материала на основе ПЖВ 2.160.26 при 196оС в зависимости от степени дополнительной деформации доп представлены в таблице. Основной геометрический параметр пористой заготовки - высоту нагруженной части пористой заготовки определим из условия равенства высот заготовки ненагруженной части диска и заготовки, обеспечивающего максимально возможную степень дополнительной деформации порошкового материала. Исходя из равенства масс до и после деформации, получим:
для диска с нагруженной наружной частью (ДННЧ)
hд(D2o-d2o)(1-Пд)=hд(D2н-d2о)(1-По)+ + hзаг(D2o-D2н)(1-По). для диска с нагруженной внутренней частью (ДНВЧ)
hд(D2o-d2o)(1-Пд)=hд(D2o-D2н)(1-По)+ + hзаг(D2н-d2o)(1-По). Преобразуя, вычислим высоту заготовки в нагруженной части диска:
для ДННЧ
hзаг = =
= h _ =
= h - ,
для ДНВЧ
hзаг = =
= h - . Введем обозначения:
C= - геометрический параметр нагруженной части диска;
K= - геометрический параметр диска, тогда высота заготовки нагруженной части диска для ДНВЧ
hзаг= h - ,
для ДННЧ
hзаг= h - . П р и м е р. Формование пористой заготовки производят из шихты на основе железного порошка ПЖВ 2.160.26, содержащей 0,8% графита и 5% ферромарганца ФМм 1,5 в пресс-форме по схеме одностороннего прессования на гидравлическом прессе. Давление прессования составляет 500 МПа, величина исходной пористости 20%. Высоту нагруженной внешней части диска определяют по формуле
hзаг= h - =
= 1,5 - = 2,05 мм , где hд=1,5 мм - высота диска;
K== = 0,23 - геометрический параметр диска;
do=55 мм - внутренний диаметр диска;
Do=115 мм - наружный диаметр диска;
C= = = 0,55 - геометрический параметр нагруженной части диска. Пд=0,03 - остаточная пористость диска. Спекание заготовки осуществляют в среде диссоциированного аммиака (ДА) в течение 2 ч при 1150оС. Кратковременный нагрев под горячее доуплотнение проводят в среде ДА при 1150оС в течение 10-12 мин. Горячее доуплотнение проводят в специальном штампе на молоте с приведенной энергией уплотнения 240 мДж/м3. Степень дополнительной деформации наиболее нагруженной части диска составляет
доп= = 1 - = 1 - = 0,27
Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с существующим повышение качества межчастичного сращивания порошкового материала нагруженной части диска, оцениваемое по увеличению в 2,5-2,9 раза трещиностойкости материала при 196оС.
Формула изобретения
в нагруженной части диска,
hзаг = hд
в ненагруженной части диска,
где n = 1, m = 0; d = 1 - постоянные коэффициенты для диска с нагруженной наружной частью;
n = -1, m = 1; d = -1 - постоянные коэффициенты для диска с нагруженной внутренней частью;
- геометрический параметр нагруженной части диска;
- геометрический параметр диска;
hд, hо - высота диска и заготовки, мм;
Dо, dо - наружный и внутренний диаметр диска соответственно, мм;
Dн - диаметр нагруженной части диска, мм;
Пд, По - остаточная пористость диска и исходная пористость заготовки соответственно.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Похожие патенты:
Изобретение относится к машиностроению и приборостроению и может быть использовано для получения трехмерных сложнофасонных изделий из порошковых материалов
Способ изготовления изделий с отверстиями // 1811979
Способ изготовления порошковых изделий с малыми отверстиями и устройство для его осуществления // 1775225
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу изготовления порошковых изделий с малыми отверстиями и устройству для его осуществления
Способ изготовления трубчатых сверл // 1770090
Порошковая кольцевая заготовка // 1764815
Способ изготовления изделий с отверстиями // 1734953
Изобретение относится к прессформам для формования изделий сложной фбрмьГ
Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способам получения изделий из карбидов переходных металлов
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам обработки заготовок из твердых сплавов на основе карбидов переходных металлов, а также "чистых" карбидов переходных металлов
Изобретение относится к порошковой металлургии
Изобретение относится к области машиностроения, металлообработки, в частности к изготовлению режущего инструмента и деталей машин, работающих в условиях трения
Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к спеченным твердым материалам на основе карбидов вольфрама и кобальта, и может быть использовано для изготовления инструментов для обработки металлов резанием, инструментов для волочения и т.д
Изобретение относится к химико-термической обработке (ХТО) твердосплавного инструмента, а именно к способам для диффузионного насыщения поверхностного слоя боротитанированным покрытием и может быть использовано при производстве твердых сплавов, а также в горнодобывающей, машиностроительной и других областях промышленности, использующих инструмент из твердых сплавов
Способ термообработки листового алюминия // 2003437
Изобретение относится к способам защиты от коррозии деталей нефтепрмыслового оборудования, полученных методом порошковой металлургии, и может быть использовано для защиты оборудования в высокоминерализованных водных средах, как содержащих, так и не содержащих сероводород