CS225181B1 - Production of objects of metal powders - Google Patents

Description

ČESKOSLOVENSKA SOCIALISTICKÁ REPUBLIKA fiat POPIS VYNALEZU K AUTORSKÉMU OSVEDČEHIU /225181 MW (ni) (51) Int. Cl.3 B 22 F 3/10 1-ι.σ j (22) Přihlášené 26 10 81[21) (PV 7808-81) ORAD PRO VYNALEZ'/ (40) Zverejnené 27 05 83 (45) Vydané 15 04 86 A OS1CVV

Autor vynálezu SALAK ANDREJ ing. CSc., KOSICE (54) Spfisob výroby telies z kovových práska v 1

Vynález sa týká sposobu výroby telies zkovových práškov postupmi práškovej me-talurgie, ktoré sa použijú s výhodou ako po-lotovary na výrobu materiálov a súčiastokkováním, přetlačováním, lisováním a válco-váním.

Postupmi práškovej metalurgie sa vyrá-bajú materiály a strojové súčiastky převáž-né dvoch základných skupin. Prvú skupinutvoria materiály a súčiastky, ktoré sú v ko-nečnom stave ešte pórovité. Tieto sa vyrá-bajú lisováním kovových práškov v uzavre-tých nástrojoch najčastejšie tlakom 400 až600 MPa. Potom sa takéto výlisky spekajú apo spekaní sa možu už použit. V niektorýchprípadoch na zvýšenie mechanických a fy-zikálnych vlastností súčiastky po uvedenomjednoduchom lisovaní a spekaní sa opatov-ne prelisujú a spekajú, čím sa zmenší ajich pórovitosť. V obidvoch prípadoch sa mó-že vykonat ako konečná operácia ešte ka-librovanie, ktorým sa dosiahnu presnejšierozměry súčiastok. Takto vyrobené materiá-ly a súčiastky majú pórovitosť pódia pod-mienok spracovania najčastejšie v rozsahu10 až 20 %, menej často 5 °/o, čomu odpo-vedajú aj ich vlastnosti. Druhů skupinu tvo-ria materiály a súčiastky s vysokými me-chanickými a najmá húževnatostnými vlast-nosťami, ktoré musia byť preto prakticky 2 bezpórovité. Výroba takýchto súčiastok amateriálov z kovových práškov spočívá vovýrobě pórovitého polotovaru, ktorý sa po-tom v uzavretých nástrojoch kuje, přetlaču-je, válcuje alebo lisuje za tepla na konečnýtvar a rozměry. Samá výroba tohto pórovi-tého polotovaru spočívá opat v lisovaní ko-vového prášku v nástroji najčastejšie tlakom400 až 600 MPa, čím výlisky dosiahnu hus-totu asi 5,5 až 7 g. cm-3, po ktorom násle-duje obvyklé spekanie. Rozměry a tvar po-lotovaru sú prisposobené konečným rozme-rom a tvaru súčiastky po jej spracovaní ko-nečnými operáciami kovania, pretlačovania,valcovania alebo lisovania. Na rozměry po-lotovarov sú ale menšie nároky čo do přes-nosti ako na hotové súčiastky. V zásadě po-lotovar sa musí nechať volné vložiť do ná-stroja. Pre valcovanie jednotlivých plochýchdielov a materiálov, na rozdiel od kontinu-álneho valcovania práškov na pásy, sa vy-robia polotovary tvaru doštičiek.

Nedostatkom doterajšieho sposobu výro-by telies z kovových práškov, určených pře-vážné na ďalšie spracovanie na bezpórovitýstav kováním, přetlačováním, lisováním ale-bo válcováním je, že vo všetkých prípadochsa musia najprv vyrobit tieto ako výliskylisováním práškov v nástrojoch. Pre každýpřípad třeba teda vždy vyrobit aj nový liso- 225181 3 4 225131 vací nástroj, ktorých výroba je nákladná avyžaduje aj značné množstvo vysokolegova-ných nástrojových ocelí. Potřeba vyrábať li-sovacie nástroje a ich náklady limitujú ajminimálnu sériovosť súčiastok, akú možnoz ekonomického híadiska postupmi práško-vej metalurgie vyrobit. Táto skutečnost ob-vykle znemožňuje efektívne vyrábať súčiast-ky menšej sériovosti asi ako 30 000 ks. Dal-ším' nedostatkom doterajšieho spósobu je,že velkost a hmotnost takto vyrábaných po-lotovarov súčiastok je obmedzovaná lisova-cím tlakom a lisovacou silou lisov, aké súpře tento účel k dispozícii napriek tomu, ženapr. kováním práškov bolo by možné vy-robit súčiastky aj vačšej hmotnosti a vač-ších roZmerov, pretože sú k dispozícii kova-cie lisy vačšej sily.

Uvedené nedostatky odstraňuje sposobvýroby telieš z kovových práškov postupmipráškovej metalurgie, určených prevažneako polotovary na výrobu bezpórovitých ma-teriálov a súčiastok s vysokými mechanic-kými a húževnatostnými vlastnosťami podlávynálezu, ktorého podstata spočívá v tom,že do tvarovej formy sa volné nasype ko-vový prášok. Táto forma s práškom sa po-tom strasie za účelom zvýšenia hustoty práš-ku, potom sa vsádzka prášku s formou spe-ká a po spekaní sa spekané práškové těle-so .vyberie z formy a potom sa podrobí ďal-šiemu spracovaniu s výhodou kováním, pře-tlačováním, lisováním, popřípadě válcová-ním. Tvarová forma, do ktorej sa nasypevolné kovový prášok sa vyrobí z kovu, svýhodou z plechu, alebo z papiera, ktorýmóže byť natretý s výhodou vodným sklom.Spekané teleso z volné sypaného prášku más výhodou hustotu 2,5 - 5,5 g. cm-3. Výhodou spósobu podfa vynálezu je, žesa vyrobí z vol'ne sypaných kovových práš-kov teleso, určené ako· polotovar na ďalšieobvyklé spracovanie napr. kováním, přetla-čováním, válcováním alebo lisováním bezpotřeby výroby lisovacieho nástroja a bezsamého lisovacieho .výlisku. Tým, že spe-kanie v práškovej metalurgii sa vykonávávždy v ochrannej redukčnej atmosféře, ko-vové formy sa můžu použit opakované. Pa-plerové formy sú na jednorázové použitie,pričom v procese spekania zuhofnatejú, čímsa prispeje tiež k zmenšeniu nežiadúcehoobvyklého povrchového oduhličenia telies.Od takto vyrobených polotovarov sa nevy-žadujú přesné rozměry, pretože súčiastkakonečné rozměry a tvar obdrží až uvedený-mi konečnými operáciami zhutňovania nabezpórovitý stav prevažne v uzavretých ná-strojoch. Požaduje sa tu ale hmotnost práš-ku obvykle s presnosťou ± 0,5 % hmotnos-ti, čo možno dosiahnuť běžným dávkovánímprášku vážením, čo doteraz pri výrobě vý-liskov lisováním nie je zabezpečené, čo jetiež výhodou spósobu podfa vynálezu. Ďal-šou výhodou spósobu podfa vynálezu je, žek prášku sa nemusí přidávat mazadlo a že nie sú potřebné aj lisy na lisovanie, čozmenšuje investičně náklady.

Doterajšie názory na výrobu polotovarovz kovových práškov, určených ako poloto-vary na ďalšie zhutňovanie prevažne na bez-pórovitý stav sa opierajú o poznatky, že ta-kýto polotovar má mať hustotu nad 5,5 g.. cm-3, s výhodou okolo 6,0 g . cm-3. Spóso-bom podfa vynálezu bolo preukázané, že po-lotovar móže mať hustotu 2,5 až 5,5 g . cm-3,čo možno dosiahnuť aj spekaním vofne sy-paných práškov, ak sa zabezpečí spracova-nie v redukčnej atmosféře.

Ako vofne sypaný kovový prášok na vý-robu spekaných polotovarov podfa vynálezus výhodou sa može použit železný prášoksypnej hustoty nad 3,5 g. cm-3, připravenýmletím· v plynule pracujúcoim nárazovom ta-nierovom mlýne podfa čsl. autorského o-svedčenia 193 183. Ďalej sa móžu použitvšetky druhy železných práškov a práškovfarebných kovov, ktorých hustota po stra-šení je alespoň 2,5 g. cm-3, ďalej miešanélegované prášky ako aj predlegované roz-strekované prášky, a to vo všetkých prípa-doch aj s prídavkom uhlíka v tuhej formě.

Spósobom podfa vynálezu možno vyrobitčo do tvaru a vlastností rovnaké materiálya súčiastky ako pri ich výrobě doterajšímspósobom pri dosiahnutí uvedených výhod.

Doteraz spósob spekania vofne sypanýchpráškov farebných kovov a práškov z ne-hrdzavejúcej ocele sa používá iba pri výro-bě spekaných filtrov, ktoré sa ďalej nespra-covávajú, a u ktorých základnou požadova-nou vlastnosťou je vysoká a definovaná pó-rovitosť. Příklad 1

Rozstrekovaný železný prášok spracova-ný podfa čsl. autorského osvedčenia 193 183sypnej hustoty 4 g. cm-3 a hustoty po Stra-šení 4,7 g. cm-3 bol nasypaný v množstve200 g do plechovej ocefovej formy rozme-rov 100 x 50 x 10 mm. Potom bola formas práškom strašená a spekaná pri teplote1120 °C po· dobu 1 h v štiepenom čpavku.Po ochladnutí spečené práškové teleso, kto-ré v tomto stave málo hustotu 4,61 g . cm-3,bolo vybraté z formy a potom po ohriati priteplote 1100 °C po dobu 10 minút v dusíkubolo kované zrážaním. Z takto vykovanejdoštičky boli frézováním vyrobené trhacietyčky, ktoré pri hustotě 7,44 g. cm-3 do-siahli medzu pevnosti 372 MPa a ťažnosť 10,3 % pri tvrdosti 86 HV10. Doterajšímspósobom vyrobené tyčky rovnakej hustotydosiahly medzu pevnosti 375 MPa a ťažnosť 9,8 % pri tvrdosti 90 HV10. Příklad 2 Železný prášok ako v příklade 1 s hrnot-nostným prídavkom 1,7 % Ni, 0,5 % Mo a0,3 % grafitu, bol nasypaný do rovnakej

Claims (4)

225181 6 S pfechovej formy a po strašení bol spekanýpři teplote 1120 °C po dobu 3 h v štiepenomčpavku, čím takto spekané teleso dosiahlohustotu 4,7 g. cm-3. Teleso po vybratí z for-my bolo kované zrážaním ako v příklade 1a z něho vyrobené trhacie tyčky dosiahli prihustotě 7,41 g. cm-3 medzu pevnosti 502MPa a ťažnosť 6,7 % pri tvrdosti 123' HV10.Doterajším postupom vyrobené tyčky z práš-kové] oceli rovnakého chemického zloženiadosiahli pri hustotě 7,4 g. cm'3 medzu pev-nosti 545 MPa a ťažnosť 6,9 % pri tvrdosti136 HV10. Příklad 3 Železný prášok ako v příklade 1 s hmot-mostným prídavkom 4,5 °/o Mn vo formě uhlí-kového’ feromangánu bol spracovaný v ďal-šom ako v příklade 2. Spekané teleso po vy-bratí z formy málo hustotu 4,9 g. cm'3 av tomto stave bolo kované za podmienokako v příklade 1. Trhacie tyčky z něho vy-robené dosiahli pri hustotě 7,25 g. cm'3medzu pevnosti 603 MPa a ťažnosť 2,0 % pritvrdosti 253 HV10. Doterajším postupomspracované tyčky rovnakej hustoty dosiahlimedzu pevnosti 575 MPa a ťažnosť 1,5 %pri tvrdosti 202 HV10. Příklad 4 Železný prášok ako v příklade 1 s hmot- nostným prídavkom 5 % Cu, 5 °/o Ni a 0,3 %grafitu bol spracovaný sposobom ako v pří-klade 2. Spekané teleso po vybratí z formymálo hustotu 4,75 g. cm'3. Trhacie tyčkypo· kovaní z něho vyrobené za podmienokako v příklade 2 dosiahli pri hustotě 7,4 g.. cm'3 medzu pevnosti 973 MPa a ťažnosť 7,2 % pri tvrdosti 239 HV10. Doterajším po-stupom připravené tyčky rovnakého che-mického zloženia dosiahli pri rovnakej hus-totě medzu pevnosti 912 MPa a ťažnosť 8,4proč. pri tvrdosti 185 HV10. Sposob podlá vynálezu sa može s výho-dou využiť na výrobu polotovarov roznychtvarov a rozmerov a určených na výrobunapr. krúžkov, ozubených kolies, pák a dal-ších kovaných, přetlačovaných, lisovanýcha individuálně válcovaných materiálov a sú-čiastok, a to v sériovej i v kusovej výroběi ako výroba funkčných vzoriek. Spésobompodfa vynálezu sa dosiahne zmenšenie vý-robných nákladov vylúčením výroby dra-hých lisovacích nástrojov, dosiahne sa zmen-šenie investičných nákladov vylúčením po-třeby lisov a umožní sa výroba širšieho sor-timentu strojových súčiastok s ohfadom naich sériovosť v porovnaní s doterajším sta-vům. PREDMET VYNALEZU

1. Spůsob výroby telies z kovových práš-kov postupmi práškovej metalurgie, urče-ných prevažne ako polotovary na výrobubezpórovitých materiálov a súčiastok s vy-sokými mechanickými a húževnatostnýmivlastnosťami, vyznačený tým, že do tvaro-vej formy sa vofne nasype kovový prášok,potom sa táto forma s práškom připadnestrasie a speká, po spekaní práškové tele-so sa vyberie z formy a potom sa podrobíďalšiemu spracovaniu s výhodou kováním, přetlačováním, lisováním, popřípadě válco-váním.

2. Sposob podfa bodu 1 vyznačený tým,že tvarová forma je kovová, s výhodou zplechu.

3. Sposob podfa bodu 1 vyznačený tým,že tvarová forma je papierová.

4. Sposob podfa bodu 1 vyznačený tým,že spekané teleso z vofne sypaného práškumá hustotu 2,5 až 5,5 g . cm'3.