CS225181B1 - Sposob výroby telies z kovových práskav - Google Patents

Description

Vynález sa týká sposobu výroby telies z kovových práškov postupmi práškovej metalurgie, ktoré sa použijú s výhodou ako polotovary na výrobu materiálov a súčiastok kováním, přetlačováním, lisováním a válcováním.

Postupmi práškovej metalurgie sa vyrábajú materiály a strojové súčiastky převážné dvoch základných skupin. Prvú skupinu tvoria materiály a súčiastky, ktoré sú v konečnom stave ešte pórovité. Tieto sa vyrábajú lisováním kovových práškov v uzavretých nástrojoch najčastejšie tlakom 400 až 600 MPa. Potom sa takéto výlisky spekajú a po spekaní sa můžu už použit. V niektorých prípadoch na zvýšenie mechanických a fyzikálnych vlastností súčiastky po uvedenom jednoduchom lisovaní a spekaní sa opátovne prelisujú a spekajú, čím sa zmenší aj ich pórovitosť. V obidvoch prípadoch sa móže vykonat ako konečná operácia ešte kalibrovanie, ktorým sa dosiahnu presnejšie rozměry súčiastok. Takto vyrobené materiály a súčiastky majú pórovitosť podlá podmienok spracovania najčastejšie v rozsahu 10 až 20 %, menej často 5 °/o, čomu odpovedajú aj ich vlastnosti. Druhů skupinu tvoria materiály a súčiastky s vysokými mechanickými a najmá húževnatostnými vlastnosťami, ktoré musia byť preto prakticky bezpórovlté. Výroba takýchto súčiastok a materiálov z kovových práškov spočívá vo výrobě pórovitého polotovaru, ktorý sa potom v uzavretých nástrojoch kuje, přetlačuje, válcuje alebo lisuje za tepla na konečný tvar a rozměry. Samá výroba tohto pórovitého polotovaru spočívá opat v lisovaní kovového prášku v nástroji najčastejšie tlakom 400 až 600 MPa, čím výlisky dosiahnu hustotu asi 5,5 až 7 g. cm^-3, po ktorom následuje obvyklé spekanie. Rozměry a tvar polotovaru sú prisposobené konečným rozmerom a tvaru súčiastky po jej spracovaní konečnými operáciami kovania, pretlačovania, valcovania alebo lisovania. Na rozměry polotovarov sú ale menšie nároky čo do přesnosti ako na hotové súčiastky. V zásadě polotovar sa musí nechat votne vložit do nástroja. Pre valcovanie jednotlivých plochých dielov a materiálov, na rozdiel od kontinuálneho valcovania práškov na pásy, sa vyrobia polotovary tvaru doštičiek.

Nedostatkom doterajšieho sposobu výroby telies z kovových práškov, určených převážné na ďalšie spracovanie na bezpórovitý stav kováním, přetlačováním, lisováním alebo válcováním je, že vo všetkých prípadoch sa musia najprv vyrobit tieto ako výlisky lisováním práškov v nástrojoch. Pre každý případ třeba teda vždy vyrobit aj nový liso225181 vací nástroj, ktorých výroba je nákladná a vyžaduje aj značné množstvo vysokolegovaných nástrojových ocelí. Potřeba vyrábať lisovacie nástroje a ich náklady limitujú aj minimálnu sériovosť súčiastok, akú možno z ekonomického híadiska postupmi práškovej metalurgie vyrobit. Táto skutečnost obvykle znemožňuje efektívne vyrábať súčiastky menšej sériovosti asi ako 30 000 ks. Dalším' nedostatkom doterajšieho spósobu je, že velkost a hmotnost takto vyrábaných polotovarov súčiastok je obmedzovaná lisovacím tlakom a lisovacou silou lísov, aké sú pře tento účel k dispozícii napriek tomu, že napr. kováním práškov bolo by možné vyrobit súčlastky aj vačšej hmotnosti a vačších roZmerov, pretože sú k dispozícii kovacie lisy vačšej sily.

Uvedené nedostatky odstraňuje sposob výroby telleš z kovových práškov postupmi práškovej metalurgie, určených prevažne ako polotovary na výrobu bezpórovitých rnateriálov a súčiastok s vysokými mechanickými a húževnatostnými vlastnosťami podlá vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že do tvarovej formy sa volné nasype kovový prášok. Táto forma s práškom sa potom: strasie za účelom zvýšenia hustoty prášku, potom sa vsádzka prášku s formou speká a po spekaní sa spekané práškové těleso .vyberie z formy a potom sa podrobí ďalšiemu spracovaniu s výhodou kováním, přetlačováním, lisováním, popřípadě válcováním. Tvarová forma, do ktorej sa nasype volné kovový prášok sa vyrobí z kovu, s výhodou z plechu, alebo z papiera, ktorý itíóže byť natretý s výhodou vodným sklom. Spekané teleso z volné sypaného prášku má s výhodou hustotu 2,5 —- 5,5 g. cm^-3.

Výhodou spósobu podfa vynálezu je, že sa vyrobí z vol'ne sypaných kovových práškov teleso, určené akci· polotovar na ďalšie obvyklé spracovanie napr. kováním, přetlačováním, válcováním alebo lisováním bez potřeby výroby lisovacieho nástroja a bez samého lisovacieho .výlisku. Tým, že spekanie v práškovej metalurgii sa vykonává vždy v ochrannej redukčnej atmosféře, kovové formy sa móžu použit opakované. Papierové formy sú na jednorázové použitle, pričom v procese spekania zuhofnatejú, čím sa prispeje tiež k zmenšeniu nežiadúceho obvyklého povrchového oduhličenia telies. Od takto vyrobených polotovarov sa nevyžadujú přesné rozměry, pretože súčiastka konečné rozměry a tvar obdrží až uvedenými konečnými operáciami zhutňovania na bezpórovitý stav prevažne v uzavretých nástrojoch. Požaduje sa tu ale hmotnost prášku obvykle s presnosťou ± 0,5 % hmotnosti, čo možno dosiahnuť běžným dávkováním prášku vážením, čo doteraz pri výrobě výliskov lisováním nie je zabezpečené, čo je tiež výhodou spósobu podfa vynálezu. Ďalšou výhodou spósobu podfa vynálezu je, že k prášku sa nemusí přidávat mazadlo a že nie sú potřebné aj lisy na lisovanie, čo zmenšuje investičně náklady.

Doterajšie názory na výrobu polotovarov z kovových práškov, určených ako polotovary na ďalšie zhutňovanie prevažne na bezpórovitý stav sa opierajú o poznatky, že takýto polotovar má mať hustotu nad 5,5 g. . cm^-3, s výhodou okolo 6,0 g . cm^-3. Spósobom podfa vynálezu bolo preukázané, že polotovar može mať hustotu 2,5 až 5,5 g . cm^-3, čo možno dosiahnuť aj spekaním volné sypaných práškov, ak sa zabezpečí spracovanie v redukčnej atmosféře.

Ako volné sypaný kovový prášok na výrobu spekaných polotovarov podfa vynálezu s výhodou sa može použit železný prášok sypnej hustoty nad 3,5 g. cm^-3, připravený mletím· v plynule pracujúcoim nárazovom tanierovom mlýne ipodfa čsl. autorského osvedčenia 193 183. Ďalej sa móžu použit všetky druhy železných práškov a práškov farebných kovov, ktorých hustota po strašení je alespoň 2,5 g. cm^-3, ďalej miešané legované prášky ako aj predlegované rozstrekované prášky, a to vo všetkých prípadoch aj s prídavkom uhlíka v tuhej formě.

Spósobom podfa vynálezu možno vyrobit čo do tvaru a vlastností rovnaké materiály a súčiastky ako pri ich výrobě doterajším sposobom pri dosiahnutí uvedených výhod.

Doteraz spósob spekania volné sypaných práškov farebných kovov a práškov z nehrdzavejúcej ocele sa používá iba pri výrobě spekaných filtrov, ktoré sa ďalej nespracovávajú, a u ktorých základnou požadovanou vlastnosťou je vysoká a definovaná pórovitosť.

Příklad 1

Rozstrekovaný železný prášok spracovaný podfa čsl. autorského osvedčenia 193 183 sypnej hustoty 4 g. cm^-3 a hustoty po Strašení 4,7 g. cm^-3 bol nasypaný v množstve 200 g do plechovej ocefovej formy rozmerov 100 x 50 x 10 mm. Potom bola forma s práškom strašená a spekaná pri teplote 1120 °C po· dobu 1 h v štiepenom čpavku. Po ochladnutí spečené práškové teleso, ktoré v tomto stave málo hustotu 4,61 g . cm^-3, bolo vybraté z formy a potom po ohriati pri teplote 1100 °C po dobu 10 minút v dusíku bolo kované zrážaním. Z takto vykovanej doštičky bolí frézováním vyrobené trhacie tyčky, ktoré pri hustotě 7,44 g. cm^-3 dosiahli medzu pevnosti 372 MPa a ťažnosť 10,3 % pri tvrdosti 86 HV10. Doterajším spósobom vyrobené tyčky rovnakej hustoty dosiahly medzu pevnosti 375 MPa a ťažnosť 9,8 % pri tvrdosti 90 HV10.

Příklad 2

Železný prášok ako v příklade 1 s hmotnostným prídavkom 1,7 % Ni, 0,5 % Mo a 0,3 % grafitu, bol nasypaný do rovnakej

S plechovej formy a po strašení bol spekaný pri teplote 1120 °C po dobu 3 h v štlepenom čpavku, čím takto spekané teleso dosiahlo hustotu 4,7 g. cm^-3. Teleso po vybratí z formy bolo kované zrážaním ako v příklade 1 a z něho vyrobené trhacie tyčky dosiahli pri hustotě 7,41 g. cm^-3 medzu pevnosti 502 MPa a ťažnosť 6,7 % pri tvrdosti 123' HV10. Doterajším postupom vyrobené tyčky z práškové] oceli rovnakého chemického zloženia dosiahli pri hustotě 7,4 g. cm'^{1 * 3} medzu pevnosti 545 MPa a ťažnosť 6,9 % pri tvrdosti 136 HV10.

Příklad 3

Železný prášok ako v příklade 1 s hrnotmostným prídavkom 4,5 °/o Mn vo formě uhlíkového’ feromangánu bol spracovaný v dalšom ako v příklade 2. Spekané teleso po vybratí z formy málo hustotu 4,9 g. cm'³ a v tomto stave bolo kované za podmienok ako v příklade 1. Trhacie tyčky z něho vyrobené dosiahli pri hustotě 7,25 g. cm'³ medzu pevnosti 603 MPa a ťažnosť 2,0 % pri tvrdosti 253 HV10. Doterajším postupom spracované tyčky rovnakej hustoty dosiahli medzu pevnosti 575 MPa a ťažnosť 1,5 % pri tvrdosti 202 HV10.

Příklad 4

Železný prášok ako v příklade 1 s hmotnostným prídavkom 5 % Cu, 5 °/o Ni a 0,3 % grafitu bol spracovaný spósobom ako v příklade 2. Spekané teleso po vybratí z formy málo hustotu 4,75 g. cm“³. Trhacie tyčky po· kovaní z něho vyrobené za podmienok ako v příklade 2 dosiahli pri hustotě 7,4 g. . cm³ medzu pevnosti 973 MPa a ťažnosť 7,2 % pri tvrdosti 239 HV10. Doterajším postupom připravené tyčky rovnakého chemického zloženia dosiahli pri rovnakej hustotě medzu pevnosti 912 MPa a ťažnosť 8,4 proč. pri tvrdosti 185 HV10.

Spósob podlá vynálezu sa móže s výhodou využit na výrobu polotovarov róznych tvarov a rozmerov a určených na výrobu napr. krúžkov, ozubených kolies, pák a dalších kovaných, přetlačovaných, lisovaných a individuálně válcovaných materiálov a súčiastok, a to v sériovej i v kusovej výrobě i ako výroba funkčných vzoriek. Spósobom podfa vynálezu sa dosiahne zmenšenie výrobných nákladov vylúčením výroby drahých lisovacích nástrojov, dosiahne sa zmenšenie investičných nákladov vylúčením potřeby lisov a umožní sa výroba širšieho sortimentu strojových súčiastok s ohfadom na ich sériovosť v porovnaní s doterajším stavom.

Claims (4)

1. Spósob výroby telies z kovových práškov postupmi práškovej metalurgie, určených prevažne ako polotovary na výrobu bezpórovitých materiálov a súčiastok s vysokými mechanickými a húževnatostnými vlastnosťami, vyznačený tým, že do tvarovej formy sa vofne nasype kovový prášok, potom sa táto forma s práškom připadne strasie a speká, po spekaní práškové teleso sa vyberie z formy a potom sa podrobí dalšiemu spracovaniu s výhodou kováním, přetlačováním, lisováním, popřípadě válcováním.

2. Spósob podfa bodu 1 vyznačený tým, že tvarová forma je kovová, s výhodou z plechu.

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

4. Spósob podfa bodu 1 vyznačený tým, že spekané teleso z volné sypaného prášku má hustotu 2,5 až 5,5 g . cm“³.