Контейнер для горячего уплотнения порошков тугоплавких металлов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик о>865532 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 250230 (2! ) 2885816/22-02 р )м. кл.

В 22 F 3/14

В 22 F 3/20 с присоединением заявки HP

Государственный комитет

СССР яо яелам изобретений н открытяй (23) Приоритет

Опубликовано 230931. Бюллетень Н9 35

Дата опубликования описания 230981 (53) УДК 621.762. .4.016 (088.8) 1

И.Н.Потапов, С.Г.Кравченко, Э.Н.Ларин,: А.Г.Лунев, С.A Козерадский,Н.Я.Ткаченко,Г.l0. огинов и В.A.Белевитин (72) Авторы изобретения

1 !

1 (.

Московский ордена Трудового Красн о Знамени и, (71) Заявитель стали и сплавов (54) КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ГОРЯЧЕГО УПЛОТНЕНИЯ ПОРОШКОВ

ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ

ИЗобретение относится к порошковой металлургии, в частности к контейнерам для горячего уплотнения порошков тугоплавких металлов.

Известен контейнер для горячего прессования тугоплавкнх металлов, в т.ч. и порбшковых, состоящий из корпуса и крышки, причем крышка выполнена из материала, коэффициент терми- 1 ческого расширения которого больще коэффициента термического расширения материала корпуса. Конструкция контейнера позволяет производить нагрев контейнера с наполнителем при одновременной его герметизации (1). 15

Недостатком контейнера является то, что герметизация контейнера производится после того, как предварительно спрессованная, например в контейнере, заготовка из порошков 20 тугоплавких металлов после снятия нагрузки упруго расширяется, что влечет появление анизотропии свойств и при дальнейшей обработке давлением развитие микро-и макродефектов. 25

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному является контейнер для горячего уплотнения порошков тугоплавких металлов, включающий кор- 30 пус и крышку. Внутренняя полость контейнера покрыта сазкой. После загрузки в контейнер порошкового тугоплавкого металла и установки крышки контейнер помещают в вакуумную камеру н после вакуумирования.крышку заваривают, герметизируя тем самым сборку. Контейнер с наполнителем нагревают и выдавливают через матрицу (2).

Недостатком известного контейнера является то, что установка крышки и последующая герметизация контейнера производится после того, как в корпус контейнера помещают предварительно уплотненное изделие иэ порошка тугоплавкого металла, в кото ром после снятия нагрузки произошло упругое расширеиие, либо после засыпки порошка в контейнер. Его уплотняют, затем отводят пуансон, вставляют крышку, вакуумируют и герметиэируют сборку. Такая последовательность операций, предусмотренная конструктивными особенностями контейнера, приводит также к значительной анизотропии свойств спрессованного изделия эа счет последующего пос .е снятия нагрузки упругого расширения. изделия. Анизотропия ведет в свою

865532 состоянии, может проникать в поры спрессованного брикета (повышение температуры, превышающей температуру плавления, приводит к повышению вязкости материала). Указанный темпера турный интервал температуры плавления материала втулки в зависимости от температуры деФормации порошковых тугоплавких металлов оптимален для

"оэдания жидкостного трения, снижающего возможность расслоения брикета, .кроме того, загрязнение металлом втулки порошкового материала ограничивается приповерхностными слоями, глубина проникновения которых составляет 0,02-0,05 от диаметра полученного после деформации прутка.

С целью исключения аниэотропии в .юрошковых материалах в конструкции контейнера предусмотрена крышка из материала, предел текучести котоI т рого составляет 0,7-0,99 от удельного давления прессования (Р д np) °

Выбор интервала д = (0,7-0,99)

Р,д „р обусловлен тем, что при

i7 0,99 Рц „р дополнительной герметизации и деформации крышки в радиальном направлении происходить не будет, но при. 4., с 0,7 Р„* >> деформация крышки начинается до уплотнения порошков при данном прилагаемом давлении прессования и значительная часть крышки расходуется, покрывая внутреннюю полость контейнера.

В качестве материала втулки, контактирующей с крышкой после уплотнения порошков, рекомендуется выбирать такой, чтобы, так же как и у крышки, его предел текучести был бы меньше давления прессования, однако температура плавления материала крышки и данной втулки должна быть больше температуры деформации.

Выполнение кольцевых технологических пазов на верхней втулке внутренней обоймы контейнера вызвано необходимостью дополнительнОго сцепления крышки и корпуса контейнера.

Это связано с тем, что усилие упругого расширения спрессованного брикета велико и может превысить прочность сцепления крышки и втулки в случае гладкой поверхности последней.

25!

Заполнение верхнего по отношению к торцу контейнера кольцевого технологического паза легкоплавким материалом обусловлено герметизацией сборки после вакуумирования для исключения газонасыщения порошков. Тем-, пература плавления данного материала связана с особенностью прессования порошковых тугоплавких металлов, а именно: использование материала для герметизации сборки с температурой плавления меньше 0 02 Тре„робусловлено применением дополнительных приспособлений, снижающих нормальную температуру в помещении, где провоочередь к ослаблению в деформируемом изделии направления, параллельного оси прилагаемой нагрузки, что при дальнейшей обработке давлением ухудшает качество иэделий, приводит к дефектообразованию, повышению расхода металла.

Кроме того, недостатком контейнера является то, что смазка, нанесенная в данном случае на полость контейнера, тормозит движение слоев порошковых металлов, прилЬгающих к стенкам контейнера, увеличивает трение о стенки контейнера, а также при прессовании порошковых металлов смазка сдирается с полости контейнера и при последующей обработке слои 15 контейнера выполненные, как правило, из мен е прочного по сравнению с наполнителем материала, приобретают более интенсивное движение и при наличии значительного трения расслаи- Щ вают спрессованное изделие.

Цель изобретения — повышение качества Иэделий за счет снижения аниэотропии свойств.

Поставленная цель достигается тем, что в контейнере для горячего уплотнения порошков тугоплавких металлов, включающем корпус и крышку, корпус снабжен составной металлической внутренней втулкой, часть втулки со стороны крышки выполнена с кольцевыми технологическими пазами, остальная часть втулки выполнена из материала с температурой плавления 0,60,99 от-температуры деформации порошка, крышка выполнена из материала

35 с пределом текучести 0,7-0,99, от удельного давления прессования, а верхний паэ втулки заполнен легкоплавким материалом с температурой плавления 0,02-0,5 от температуры 40 ректисталлизации порошка.

Применение металлической втулки позволяет повысить чистоту поверхности стенок контейнера, в частности шлифовой медной втулки до 8-9, с другой стороны расплав металла втулки при нагреве сборки до температуры деформации служит хорошей смазкой.

Искажения, сдвиг части втулки с пазами исключены, так как расплавленный металл нижней части втулки находится в замкнутом объеме, образованном спрессованным брикетом, верхней втулкой и контейнером, и действует на вышеперечисленные элементы сборки с давлением, пропорциональным приложенным в процессе выдавливания нагруз.кам.

Температурный интервал плавления части втулки, прилегающей к дну контейнера вызван тем, что, во-первых, 60 в процессе нагрева материал втулки должен находиться в расплавленном состоянии (Тп = 0,6 от Т*, вовторых, при увеличении T,v 00,,999 TAeô материал втулки, находящийся в жидком 65

865532

40 дится прессование порошка. Применение материала с Тд ) 0,5 Треке приводит к агломерированию порошков, что снижает качество прессовок за счет неравномерной плотности по длине к сечению изделий.

На фиг. 1 .и 2 представлен контейнер.

Устройство состоит из корпуса 1, I снабженного составной втулкой 2, и крышки 3. Часть втулки 4, прилегающая g к,свободному краю корпуса, имеет кольцевые технологические пазы, верхний из которых по отношению к свободному краю корпуса заполнен легкоплавким материалом. Глубину пазов целесообразно выбрать равной 0,2-0,3 от толщины внутренней обоймы, тогда как толщина последней выбирается равной

0,3-0,6 от толщины стенки корпуса.

Внутренняя обойма устанавливается в корпусе преимущественно с горячей посадкой для исключения сдвигов, перемещений внутренних втулок относительно друг друга и наружной обоймы.

Контейнер работает следующим образом. 25

В полость корпуса 1 свободно засыпается порошок тугоплавкого металла, например молибдена.

После засыпки порошка сверху устанавливается кры 1ка 3 таКим обра- щ зом, чтобы нижняя часть ее контакти; ровала с верхней частью втулки корпуса 1 там, где выполненный на ней со стороны наполнителя ближайший к торцу кОРпуса кольцевой технологи- 35 ческий паз заполнен легкоплавким материалом.

Полученную сборку вакуумируют преимущественно в вакуумной индукционной печи до степени разрежения

1х10 4-1х10 + мм рт.ст., а затем нагревают до температуры, необходимой для расплавления материалов.

Расплавленный материал из верхнего паза втулки 4 затекает в зазор между крышкой 3 и внутренней втулкой кор- 45 пуса, герметизируя тем самым отвакуумированную сборку (фиг. 1).

В качестве легкоплавкой смазки рекомендуется выбрать стекло смазки, например стекло марки 19 б, имеющее температуру плавления 500 С.

После предварительной герметизации отвакуумированную сборку помещают в контейнер пресса и пуансон через крышку 3 прессуют порошок, при этом прессование проводят через глухую матрицу.

После уплотнения порошка на слеI дующей стадии процесса нагрузка со стороны пуансона и спрессованного брикета действует на крышку 3, деформируя ее в поперечном направлении.

Материал крышки, выполненный иэ материала, имеющего предел текучести, составляющий 0,7-0,99 от удельного усилия прессования, выбирая зазор между крышкой и втулкой 4, дополнительно герметизирует сборку. Хорошее сцепление со втулкой 4 крышки 3 обеспечивает кольцевые технологические пазы, обеспечивая и дополнительную герметизацию сборки, что также не дает возможности спрессованному брикету из порошков тугоплавких металлов упруго расширяться после снятия приложенной нагрузки (фиг. 2) °

Полученную сборку помещают в печь, нагревают до температуры деформации, при этом происходит расплавление втулки 2, выполненной из металлического материала,. температура плавления которого составляет 0,6-0,99 от температуры деформации металла. Расплавленный металл втулки 2 является при последующей деформации, например выдавливании, смазкой, значительн снижающей трение на границе металиинструмент (брикет-контейнер), что исключает расслоение заготовки в процессе деформации, кроме того, данная смазка создает дополнительное гидростатическое давление, действующее на спрессованный брикет и повышающее плотность иэделий. В качестве материала втулки 2 при деформации, например молибдена, можно рекомендовать медь, взаимодействие которой в процессе нагрева и деформации с молибденом при температурах деформации (Т = 1100 - 1300 С) неэначитель(l

1 но.

Нагретую сборку выдавливают на прессе чеРез матрицу.

Преимуществом предлагаемого контейнера является возможность прессования порошков тугоплавких металлов без упругого расширения спрессованной заготовки, а также возможность проводить выдавливание заготовки в смазке. Отмеченные преимущества позволят повысить качество изделий за счет снижения анизотропии свойств в заготовке, повышения равномерности проработки заготовки и истечения материала при выдавливании, а также снизить расход металла за счет снижения брака и отходов.

Конструкция контейнера позволяет получать компактную однослойную заготовку,. которая хорошо деформируется в процессе -выдавливания, при этом по сравнению с известным, пластич-, ность изделия повышается в 1 5-2,0 раза вследствие того, что отсутствует аниэотропия свойств по длине и сечению заготовок в процессе выдавливания по сравнению со способом, реализуеьым с помощью известного контейнера. Кроме того, использование изоб-, ретения за счет снижения анизотропии . свойств позволяет исключить дефектообраэование, что снижает расход дорогостоящих тугоплавких металлов.

При одинаковых капитальных затра-. тах применение изобретения снижает

865532

Формула изобретения

Виий иаа

Составитель Г. Загорская

Редактор Т. Кугрышева Техред Ж.Кастелевич Корректор М. Шароши

Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий о

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

Заказ 8133/86

Филиал ппп патент, r. Ужгород, ул. проектная, 4 себестоимость изготовления прутков, например из молибдена, за счет снижения брака на 8 руб/кг. Годовой экономический эффект при программе

5000 кг в год прутков из молибдена составит

Э = (30-8). х 5000 = 110000 руб.

Контейнер для горячего уплотненил !

0 порошков тугопл ав ких мет аллов, включающий корпус и крышку, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения качества изделий за счет снижения анизотропии свойств, корпус снабжен составной металлической внутренней втулкой, часть втулки со стороны крышки выполнена с кольцевыми технологическими пазами, остальная часть втулки выполнена из материала . с температурой плавления 0,6-0,99 от температуры деформации порошка, крышка выполнена из материала с пределом текучести 0,7-0,99 от удельного давления прессования, а верхний паз втулки заполнен легкоплавким материалом с температурой плавления

0,.>2-0,5 от температуры рекристаллизации порошка.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2701445, к:ч. В 21 С 23/08, 1978.

2. Технологическая инструкция

У=бекского комбината твердых и жаропрочных материалов МКГЗ 3-4208-55-77.