CZ19962U1 - Tekutinotesný díl ze slinutého kovu - Google Patents
Tekutinotesný díl ze slinutého kovu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ19962U1 CZ19962U1 CZ200819745U CZ200819745U CZ19962U1 CZ 19962 U1 CZ19962 U1 CZ 19962U1 CZ 200819745 U CZ200819745 U CZ 200819745U CZ 200819745 U CZ200819745 U CZ 200819745U CZ 19962 U1 CZ19962 U1 CZ 19962U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- sintered
- metal
- sintering
- parts
- tight
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 39
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 39
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 45
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 23
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 20
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 16
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 14
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 7
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 4
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010974 bronze Substances 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims description 3
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000012254 powdered material Substances 0.000 claims description 3
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 5
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 4
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000462 isostatic pressing Methods 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical group [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 3
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical group [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 2
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052756 noble gas Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001257 Nb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052614 beryl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000011156 metal matrix composite Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002843 nonmetals Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000009702 powder compression Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 1
- 238000001778 solid-state sintering Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000007514 turning Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/1003—Use of special medium during sintering, e.g. sintering aid
- B22F3/1007—Atmosphere
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/0408—Light metal alloys
- C22C1/0416—Aluminium-based alloys
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
- B22F2003/248—Thermal after-treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
Tekuti no těsný díl ze slinutého kovu
Oblast techniky
Technické řešení se týká tekutinotěsného dílu ze slinutého kovu vysoké mechanické zatížitelností, v podstatě ze směsí prášků neželezných kovů.
Pod označením neželezné se zde rozumí i kovové směsi, které obsahují železo v malých množstvích, až asi 8 % hmotn., přičemž malá množství železa mohou být ve formě legovacích přísad.
Pod výrazem slinuté díly vysoké zatížitelnosti se v souvislosti s technickým řešením rozumí slinuté díly větší tvrdosti než (beztlakově) v podstatě v pevné fázi slinované díly bez nákladného odstraňování pomocných prostředků pro lisování stejného chemického složení.
ío Pod výrazem tekutinotěsné díly se v souvislosti s touto přihláškou rozumí nepropustné těleso s nepropustným povrchem, který neumožní průchod tekutin - jako kapalin nebo plynů - pod zvýšeným tlakem (mezi 0,01 a 10 MPa). Jsou rovněž označovány jako „tlakotěsné“.
Dosavadní stav techniky
Nejprve budou objasněny pochody a odborné výrazy v oblasti slinování, které jsou odborníkovi známé.
Pod výrazem slinovaní se všeobecně rozumí zpracování výchozích materiálů v práškové formě, které umožňuje kombinace s fyzikálními vlastnostmi, které nejsou pyrometalurgicky hospodárně vytvořitelné. Po zhutnění na slisované polotovary se tyto polotovary ve slinovací peci podrobí procesně řízenému a kontrolovanému tepelnému zpracování. Toto zpracování práškového sliso20 váného polotovaru se provádí při teplotě od asi poloviny taviči teploty až přibližně do tavící teploty. Slinování je nanejvýš závislé na teplotě. Podle teploty a tlaku dochází ke smršťování a zmenšování pórovitosti.
Slinování se standardně provádí beztlakově ve slinovací peci za okolního tlaku a pod ochrannou atmosférou.
Slinované výrobky se zvlášť vyznačují:
- vysokým využitím surovin
- vysokou geometrickou reprodukovatelností dílů při hromadné výrobě
- možností kombinace různých složek slitin - i takových, které netvoří homogenní taveninu. Existují různé varianty slinování:
Slinování za přítomnosti kapalné fáze (liquid phase sintering)
Částice z materiálu s vyšší teplotou tavení se v důsledku kapalné fáze dalšího materiálu vzniklé při slinování navzájem spojí a způsobí silné smrštění.
Slinování v pevné fázi (solid statě sintering).
Prakticky se zabrání vzniku kapalné fáze, což oproti slinování za přítomnosti kapalné fáze vede k menší deformaci ve vytvořeném dílu. Dojde v podstatě pouze k difúzi na hranicích zrn. Pouze u slinování v pevné fázi nastává rekrystalizace (tvoření nových zrn) při zhutnění tvarových těles. Při rekrystalízaČní teplotě dochází v peci k vytváření nové struktury zrn. Je známé, že ta je závislá na teplotě a tlaku (viz výše).
Mezi slinováním v pevné fázi a slinováním za přítomnosti kapalné fáze existuje plynulý přechod.
Slinování pod tlakem (pressure assisted sintering)
Slinováním za zvýšeného tlaku se snadněji a lépe tvoří kontakty mezí sousedními zrny, v nichž může docházet k difúzi.
- 1 CZ 19962 Ul
Izostatické lisování za tepla
Při izostatickém lisování za tepla (HIP = Hot Isostatic Pressing) se polotovary jednotlivě diskontínuálně slinují v tlakových komorách, což při sériové výrobě může být přínosem pouze ve výjimečných případech.
Kontinuální izostatické lisování
Kontinuální izostatické lisování je popsáno v EP-A-1412113. Při něm se v průběhu teplot pro slinování v pevné fázi kontinuálně v protlačovacím lisu působí na protlačovaný čep tlakem a výsledkem toho je slinování.
Standardní slinování ío Standardní slinování se provádí bez působení tlaku převážně pod ochranným plynem v peci, protože se většinou slinují materiály, které při zvýšených teplotách vykazují mírné reakce s plyny, které jsou nahrazovány ochranným plynem. Například se provádí zpracování bez kyslíku pro zabránění vytváření oxidů, nebo se suchými plyny, aby se zabránilo vytváření hydroxidů. Při standardním slinování se slinovaný prášek, granulát, písek nebo podobně lisuje zpravidla uniaxi15 álně společně s pomocnými látkami pro lisování do tvaru blížícího se konečným obrysům a takto vytvořený polotovar se potom slinuje ve slinovací peci při teplotách 1/2 až 4/5 tavící teploty, popřípadě teploty solidu, kovového prášku, popřípadě pod ochrannou atmosférou.
Formy dokončovacího lisování:
Kalibrování
Pod kalibrováním se rozumí v souvislosti se slinovanými díly trojrozměrné dokončovací lisování dílu s jeho nepatrným zhutněním, aby se vyrovnaly deformace způsobené slinováním. Přitom dochází jen k nepatrné změně geometrie. Dojde ke korekci deformace popřípadě vzniklé při slinování. Přitom se neprovádí žádné zásadní tvarování, nýbrž jednoduché dokončovací lisování. Nepatrné změny tvaru se udržují řádově v několika procentech a nedojde k vytvoření žádného nového tvaru.
Volné protahování
Je dvourozměrným tvarováním a označuje hlazení povrchů slinovaných dílů.
Fasetování - srážení hran
Pod tímto výrazem se rozumí v souvislosti se slinovanými díly sražení ostrých hran na výrobku bez jiné změny rozměrů.
Předběžná příprava prášku ke slinování:
Lisování za studená
Prášek se stlačuje s pomocnými prostředky pro lisování nebo bez nich bez přívodu tepla.
Lisování za tepla
Prášek se lisuje za tepla bez slinování, přičemž se použije méně a tepelně více namáhaných pomocných prostředků pro lisování než při lisování za studená.
Pomocné prostředky při lisování
Mohou jimi být oddělovací prostředky nebo mazací prostředky nebo však i adhezní prostředky, které vedou k vyšší pevnosti za syrová a rovněž ke snížení lisovací síly potřebné pro stlačování prášku.
Pod tímto pojmem se rozumí jak oddělovací prostředky, které umožňují vyhození polotovaru z lisovací formy, tak i mazací prostředky, které podporují v prášku klouzání jednotlivých částic
-2CZ 19962 Ul prášku po sobě - například vosky, grafit nebo silikonové oleje. Tyto pomocné prostředky pro lisování se s výhodou v průběhu slinování vypudí nebo chemicky přemění - například spálí.
Na vlastní zhutňování polotovaru při slinování v peci navazuje často homogenizování, které rekrystalizací zlepšuje struktury vytvořené při slinování. Potom mohou ještě následovat další ob5 vyklé zpracovávací operace slinovaného dílu, jako broušení, soustružení, nanášení povlaků atd.
Všeobecně měly často slinované díly ze směsí kovových prášků vyrobené známými způsoby, zejména tehdy, když byly slinovány práškové směsi roztavitelné nehomogenně, v důsledku rozdílné rychlosti difúze složek směsi prášku určené ke slinování porézní nebo nepromísené oblasti. To narušuje strukturu slinovaného dílu a jeho mechanické technologické vlastnosti, neboť ío vznikne netěsný porézní povrch nebo celý dík Vlastnosti takto vyrobených dílů slinovaných z prášků byly v důsledku těchto vadných oblastí, jejichž vznik byl nepředvídatelný, zhoršeny a docházelo k velkým rozdílům mezi jednotlivými vyrobenými slinovanými díly, což se negativně projevilo například ve zvýšeném sklonu materiálu k lomu podél těchto nehomogenních oblastí, a tím ve vyšší drsnosti povrchu a snížené tvrdosti povrchu. To je zvlášť nevýhodné tehdy, když jsou slinované díly při provozu vystaveny vysokým zatížením, například jako ozubená kola, kola čerpadel atd., a dosavadní způsoby v důsledku této kvóty zmetků vedly k vyšším nákladům.
Podstata technického řešení
Úkolem technického řešení proto je vytvořit slinované díly, které budou mít vysokou povrchovou tvrdost, vysokou mechanickou zatížitelnost a budou tekutinotěsné.
Uvedený úkol splňuje tekutinotěsný díl ze slinutého kovu vysoké mechanické zatížitelnosti v podstatě ze směsí prášků neželezných kovů, podle technického řešení, jehož podstatou je, že je vyrobitelný
- předložením polotovaru v podstatě prostého pomocných prostředků pro lisování,
- beztlakovým slinováním tohoto polotovaru pod ochranným plynem při teplotách až do 70 % teploty tavení kovu, s výhodou až do 60 % teploty tavení kovu,
- popřípadě homogenizováním, a
- popřípadě kalibrováním a dalším zpracováním, přičemž jako neželezný kov je zvolen alespoň jeden kov z Al, Ca, Ti, Cu, Mg, Be, Ni, Cr, bronzů, Nb, Pb, Co, Zn.
Další výhodná provedení vyplývají ze závislých nároků.
Tekutinotěsný díl ze slinutého kovu vyrobený podle technického řešení má s výhodou hustotu v rozsahu 95 % až 97 % teoretické hustoty směsi kovových prášků.
Jako výchozí směs práškového materiálu určeného ke slinování se použijí v podstatě kovy a slitiny kovů, jakož i malá množství legovacích složek, tvrdých materiálů, prostředků proti opotřebení, vláken a pomocných prostředků pro lisování.
Pod výrazem prostý pomocných prostředků pro lisování se ve smyslu této přihlášky rozumí polotovar, který je vyroben zcela bez pomocných prostředků pro lisování, nebo takový polotovar, který byl vyroben s méně než 5 % hmotn. pomocných prostředků pro lisování, který v důsledku o sobě známého kroku odstranění těchto pomocných prostředků pro lisování byl uveden na obsah pomocných prostředků pro lisování nižší než 1 % hmotn., s výhodou nižší než 0,5 % hmotn., a zvlášť výhodně nižší než 0,01 % hmotn.
Díly ze slinutých kovů podle technického řešení se s výhodou vyrobí s převažujícím podílem lehkých kovů, přičemž lehký kov je zvolen ze skupiny zahrnující Al, Mg, Be, Ti. Dalšími složkami mohou být další kovy nebo prvky, jako Cu, Si, Zn, Ca, O, C, Fe atd.
S výhodou se odstraňování pomocného prostředku pro lisování, jakož i popřípadě slinování ve slinovací peci, provádí pod inertním plynem, jako vzácným plynem, H2, N2, CO2 nebo jejich směsí, aby se zabránilo oxidaci a tvorbě hydroxidů v průběhu slinování.
-3CZ 19962 Ul
Tím, že podle technického řešení se nyní polotovar slinuje beztlakově s velmi nízkým obsahem zbytkového vosku nebo bez něho, se překvapivě může kovový prášek slinovat na tekutinotěsný díl prakticky při zamezení vzniku kapalné fáze. Bylo totiž zcela neočekávatelné, že toto klasické beztlakové standardní slinování polotovarů v podstatě prostých pomocných prostředků pro liso5 vání při relativně nízkých teplotách slinováni v pevné fázi, což vede k úspoře energie, poskytne výrobek vysoké hustoty, velké tvarové stability a nízkého zdeformování.
Ukazuje se, že tímto způsobem se vyrobí slinované díly s větší tvrdostí a zatížitelností, které jsou v důsledku vysoké hustoty a relativně kuličkovité struktury zrn oproti slinutým dílům, které byly vyrobeny tekutinotěsně kontinuálním izostatickým lisováním v protlačovacím lisu způsobem i o podle spisu EP-A1-1412113, tvrdší a méně tvárné, což je žádoucí u vysoce namáhaných součástí (viz tabulka 1).
Podle technického řešení se s výhodou práškový polotovar - vyrobený známým způsobem lisování prášku - použijejako výchozí materiál pro krok odstranění pomocného prostředku pro lisování.
U jiné varianty provedení se může tento matricí vytvářený kontinuálně vyráběný produkt slinování regulovaným ochlazováním, například ostřikováním vodou, ochladit tak, že jednou se rychlým ochlazením vytvoří jemně krystalický stav nebo se může provést definované tepelné zpracování, například při homogenizování slitin hliníku. Ochlazení díl se může mechanicky dodatečně zpracovat. Jako dodatečné zpracování se může použít zušlechtění povrchu nebo kalibrování.
Slinutý díl se může podle potřeby rovněž podrobit tepelnému zpracování, aby se změnila nebo zkvalitnila struktura materiálu.
Slinuté díly vyrobené podle technického řešení z nehomogenně tavitelných směsí kovů mají větší tvrdost a menší tvárnost při nižší tažnosti než ty díly, které byly vyrobeny způsobem kontinuálního izostatického lisování, u nichž je možno dosáhnout podobného stupně hustoty.
Pro použití jako konstrukční díly jsou velmi dobře ovlivněny mechanické technologické vlastnosti slinutých dílů, jako elastičnost, pevnost v tahu a tažnost.
Například součást ze slitiny hliníku s 13 % hmotn. křemíku, slinovaná beztlakově, má prodloužení při přetržení nižší o 10 % než součást ze stejné slitiny, která byla slinována kontinuálně izostaticky.
Tím, že se zabrání vzniku roztavených fází, se mohou s homogenním rozložením zpracovat i nemísitelné složky, jako tvrdé fáze. Jako práškový materiál může být použita směs prášků v podstatě z kovů, popřípadě jejich slitin a dalších materiálů, jako tvrdých materiálů, vláken, popřípadě prostředků proti opotřebení, jako je karbid bóru, BN a nekovy.
Mohou se tak vyrobit kompozitní materiály s kovovou matricí (Metal Matrix Composite), při35 čemž jednou další složkou může být vláknitá složka nebo i složka ve formě částic.
Jako vlákna se mohou přidat krátká nebo dlouhá vlákna, popřípadě částice v podílech mezi 5 a 30% obj. Krátká vlákna nebo vláknové krystaly mají délku, která je podstatně menší než lOOnásobek průměru vlákna. Dlouhými, nekonečnými nebo kontinuálními vlákny jsou taková vlákna, jejichž délka je větší než lOOnásobek jejich průměru. Vlákna mohou sloužit pro větší pevnost slinutých dílů.
Částicemi vyztužené materiály (particle reinforced materials) obsahují obvykle příměs SiC, karbidu bóru, AI2O3 atd.
Na základě velké homogenity zaručené tímto způsobem mohou být zpracovány i jiné typické slinuté slitiny, jako slitiny Ti, zejména Ti/Nb slitiny, Ti AI, a TiAlNb, jakož i CO-TÍ-B, Mg s
SiC, karbidem bóru, AI2O3, nebo však i slitiny AlPb s vysokou schopností akumulace tepla, které nejsou tavně metalurgicky vyrobitelné, nebo však i díly z berylia, díly z hořčíku atd. Typickými složeními jsou například hliník s Si, Mg, Cu, Zn a popřípadě Fe, například s 10 až 40 % Si, MgO - 3 %, CuO - 5 %, Zn a Fe 0,7 %, jakož i další slitiny lehkých kovů, jako hořčíku, vápníku, bery-4CZ 19962 Ul lia atd. U slinutých dílů z hliníku se mimo jiné nabízejí slinované materiály s hliníkem: AISi, AISiCu, AlCuMg s: Cu 3,8 - 4,4, Mg 0,5 - 1,0, zbytek Al: AlMgSi s AISi 0,4 - 0,8 Mg 0,5 - 1,0, AIZnMgCu s 0,05 - 0,6 Cu 0,25 - 1,6 Mg 0,1 - 1,5 Zn 1,5 - 8,0, AISi s více než přibližně 7 0 Si. Technické řešení se zejména týká slinutých dílů z lehkých kovů z obtížně třískově obrobitelných slitin lehkých kovů. Jsou vyrobitelné i nadeutektické slitiny, přičemž odborníkovi jsou na základě jeho odborného vzdělání zřejmé další výhody.
fláko výhody slinutých dílů vyrobených podle technického řešení je nutné uvést mimo jiné následující: struktura se oproti známým slinutým dílům, u nichž se slinuje polotovar v podstatě prostý prostředků pro lisování podstatně vyšší hustotou než u dílů stejného materiálového složení, které io jsou vyrobeny standardním slinováním práškových lisovaných polotovarů s obsahem vosku. Typickým je zapracování prostředků proti opotřebení. Je možno dosáhnout nejjemnější a nej rovnoměrnější zrnitosti prostředků proti opotřebení a jejich podstatně jemnějšího rozložení oproti jiným způsobům. Nevznikají žádné nehomogenity a nepromíseniny a vznikne homogenní struktura. Jedná se o nanejvýš jednoduchý způsob výroby slinutých kovových dílů vysoce odolných proti opotřebení s vysokou rozměrovou přesností. Mohou se vyrábět i nadeutektické slitiny.
Zapékáním vláken, jako keramických vláken, uhlíkových vláken nebo vláken z tvrdých materiálů, se dosáhne vyšších pevností, tj. vyšší pevnosti v tahu, zvýšení meze průtažnosti, zvýšení modulu pružnosti, lepší tepelné odolnosti a odolnosti proti tečení materiálu, tj. zmenšení koeficientu tepelné roztažnosti. Za prostředky proti opotřebení nebo tvrdé materiály jsou považovány
2o typicky částice SiC, A1N, BN, TiB2, karbid bóru, SiO2, WC, vlákna jako uhlíková vlákna, kovová vlákna, keramická nebo skleněná vlákna.
Vhodné kovové fáze mohou být zvoleny z hliníku, titanu, mědi, berylia, hořčíku, vápníku, niklu, lithia, chrómu, molybdenu, wolframu, bronzů, niobu, olova, zinku a kobaltu.
Je výhodné provádět slinování při teplotách až do přibližně 70 % tavící teploty hlavní složky 25 směsi kovových prášků pod inertním plynem, jako je vzácný plyn, dusík, oxid uhličitý.
Přehled obrázků na výkresech
Další cíle, znaky a výhody vyplývají z následujícího popisu a nároků společně s přiloženými výkresy. Pro úplné porozumění povaze a cílům technického řešení se uvádí odkaz na výkresy, na nichž znázorňují:
obr. 1 mikroskopický snímek výbrusů pevných částic slitiny AISiCuMg vyrobené známým slinováním, obr. 2 mikroskopický snímek části povrchu výbrusu pevných částic slinutého dílu ze slitiny AISiCuMg podle obr. 1 vyrobeného podle technického řešení, obr. 3 schematicky slinutý výrobek s hustší povrchovou oblastí a méně zhutnělou vnitřní oblastí, a
obr. 4 schematicky průběh postupu výroby slinutých výrobků podle technického řešení.
Příklady provedení technického řešení
V následujícím je na výrobě tvarových dílů ze slitiny AISiCuMg popsána jedna výhodná forma provedení technického řešení, přičemž však technické řešení není v žádném případě omezeno na toto použití, a tímto způsobem je rovněž možno zpracovat jiný kovový prášek, jako Ti, Ta, Mg,
Be, Cs, Cu schopný slinování.
-5CZ 19962 Ul
Příklad 1
Výroba slinutých kotoučů z AISiCuMg podle technického řešení
Polotovar ve tvaru kotouče v podstatě prostý pomocných prostředků pro lisování o průměru 10 cm a tloušťce 10 mm ze směsi hliníkového prášku AISiCuMg byl slinován pod argonem po dobu 30 minut při teplotě 590 °C a následně homogenizován po dobu 30 minut při teplotě 400 °C.
Takto beztlakově slinované díly byly následně tepelně zpracovány při teplotě 250 °C po dobu 6 hodin. Slinuté díly vzniklé tímto tepelným zpracováním byly potom kalibrovány v kalibrovacím lisu silou 150 kN a bylo dosaženo konečného tvaru s velmi úzkými rozměrovými tolerancemi.
ío Tyto díly potom mohly být bez dalšího dodatečného zpracování použity jako hotové díly.
Výrobek měl nepropustný tvrdý povrch a hustotu 2,67 g/cm3 (96 % teoretické hustoty), jak je znázorněno na obr. 2.
Příklad 2 (srovnávací pokus)
Slinováním byly vyrobeny slinuté díly AISiCuMg stejných rozměrů jako v příkladu 1 známým způsobem tím, že z práškové směsi byl jako srovnávací výrobek slisován do tvaru kotouče polotovar s 3 % hmotn. vosku, tento kotouč byl potom zpracován v zařízení na odstraňování vosku po dobu 20 minut při teplotě 400 °C, následně ve slinovací peci slinován po dobu 30 minut při teplotě 590 °C pod argonem a potom ještě homogenizován po dobu 35 minut při teplotě 400 °C. Jsou zřetelně vidět porézní povrchové oblasti (obr. 1).
Příklad 3
Výroba kotouče ze slinutého materiálu s tvrdým vnějším materiálem a lehce obrobitetnou vnitřní oblastí
Prášková směs z AISiCuMg byla slisována do tvaru kotouče s průměrem 10 cm a výškou 4 cm a tento polotovar byl v podstatě zcela zbaven pomocných prostředků pro lisování. Tento polotovar v podstatě prostý pomocných prostředků pro lisování se slinuje ve slinovací peci při teplotě 590 °C pod suchým dusíkem po dobu 30 minut. Vznikne slinutý díl, který uvnitř není zcela těsný. Takové slinuté díly jsou vhodné jako kola čerpadel pro olejová čerpadla nebo vodní čerpadla a mají snadno obrobitelnou vnitřní oblast pro vytváření otvorů, zatímco vnější oblast slinovaná do nepropustného stavuje odolná proti otěru.
Na obr. 1 a 2 je znázorněné srovnání mikrostruktur slinovaných hliníkových kotoučů z AISiCuMg vyrobených známým slinováním za tepla podle srovnávacího pokusu a slinováním za tepla podle technického řešení z polotovarů v podstatě prostých pomocných prostředků pro lisování. Zřetelně se ukazuje, že díl vyrobený podle technického řešení (obr, 2) je podstatně nepropustnější.
Tabulka 1
Oblasti charakteristických vlastností materiálu pro AISiCuMg (základ Al, Si 16%, Cu 2,8%, Mg 0,8%) (při pokojové teplotě, není-li uvedeno jinak)
| měřená veličina | klasicky slinovaný díl | EP 1412113 | tekutinotěsný díl |
| hustota g/cm3 | 2,65 | 2,77 | 2,67 |
| tvrdost HB | 120 | 95 | 145 |
| pevnost v tahu N/mm2 | 280 | 340 |
-6CZ 19962 Ul
8CZ 19962 Ul
Z tabulky 1 je zřetelně vidět, že slinutá tělesa vyrobená kontinuálním izostatickým lisováním jsou hustá, takže jsou přesněji nastavitelná, a tudíž poskytují i menší počet chybných dílů. Kontinuálně izostaticky lisované slinuté díly způsobem podle EP 1412113 mají větší roztažnost, z čehož vyplývá podstatně elastičtější chování a nižší tvrdost, jak je vyžadováno zejména u me5 chanických dílů, jako rotorů a statorů v seřizovacím systému vačkového hřídele nebo dílů olejových čerpadel, ložiskových dílů, kol čerpadel atd.
Díly podle technického řešení se naproti tomu používají mimo jiné pro řetězová kola (pro ocelové řetězy), kola pro ozubené řemeny a podobně, která mají tvrdý povrch a vyžadují malý otěr. Ukazuje se, že povrchová tvrdost dílu podle technického řešení je větší než dílů stejného složení, ío které byly vyrobeny podle obou dalších způsobů.
Na obr. 3 je znázorněn výsledek výroby slinutého dílu podle technického řešení s rozdílnými oblastmi struktury v řezu. Zde je povrchová oblast hustší než vnitřní oblast. Tyto díly mohou být vyrobeny tím, že slinování se provádí po kratší dobu, než je zapotřebí pro úplné slinování celého dílu. Proto zůstane méně hustší jádro, které slouží jako podstatně méně tvrdší a hustší, a tudíž snadněji mechanicky obrobitelná, oblast.
Claims (3)
1. Tekutinotěsný díl ze slinutého kovu vysoké mechanické zatížitelnosti v podstatě ze směsí prášků neželezných kovů, vyznačující se tím, že je vyrobitelný
- předložením polotovaru v podstatě prostého pomocných prostředků pro lisování,
20 - beztlakovým slinováním tohoto polotovaru pod ochranným plynem při teplotách až do 70 % teploty tavení kovu, s výhodou až do 60 % teploty tavení kovu,
- popřípadě homogenizováním, a
- popřípadě kalibrováním a dalším zpracováním, přičemž jako neželezný kov je zvolen alespoň jeden kov z AI, Ca, Ti, Cu, Mg, Be, Ni, Cr, bronzů, Nb, Pb, Co, Zn.
25
2. Tekutinotěsný díl ze slinutého kovu podle nároku 1, vyznačující se tím, že má hustotu v rozsahu 95 až 97 % teoretické hustoty slinované směsi kovových prášků.
3. Tekutinotěsný díl ze slinutého kovu podle nároku 1, vyznačující se tím, že výchozí směs práškového materiálu určeného ke slinování obsahuje v podstatě kovy a slitiny kovů, jakož i malá množství složek slitin tvrdých materiálů, prostředků proti opotřebení, vláken.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102007012388 | 2007-03-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ19962U1 true CZ19962U1 (cs) | 2009-08-24 |
Family
ID=39646429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ200819745U CZ19962U1 (cs) | 2007-03-14 | 2008-03-12 | Tekutinotesný díl ze slinutého kovu |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | AT10479U1 (cs) |
| CZ (1) | CZ19962U1 (cs) |
| DE (1) | DE202008001976U1 (cs) |
| FR (1) | FR2913616B3 (cs) |
| IT (1) | ITTO20080037U1 (cs) |
| SK (1) | SK5151Y1 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ304699B6 (cs) * | 2010-03-15 | 2014-09-03 | Vysoká škola chemicko-technologická v Praze | Příprava in-situ kompozitních materiálů TiAl-Ti5Si3 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009010371A1 (de) | 2009-02-26 | 2010-09-02 | PMG Füssen GmbH | Pulvermetallurgischer Körper und Verfahren zu seiner Herstellung |
| DE102012017040A1 (de) * | 2012-08-29 | 2014-03-27 | Gkn Sinter Metals Holding Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils sowie ein Verbundbauteil |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10135485A1 (de) | 2001-07-20 | 2003-02-06 | Schwaebische Huettenwerke Gmbh | Verfahren zur endkonturnahen Fertigung von Bauteilen bzw. Halbzeugen aus schwer zerspanbaren Leichtmetalllegierungen, und Bauteil bzw. Halbzeug, hergestellt durch das Verfahren |
-
2008
- 2008-02-13 DE DE202008001976U patent/DE202008001976U1/de not_active Expired - Lifetime
- 2008-03-03 AT AT0013108U patent/AT10479U1/de not_active IP Right Cessation
- 2008-03-11 FR FR0801318A patent/FR2913616B3/fr not_active Expired - Lifetime
- 2008-03-11 SK SK5019-2008U patent/SK5151Y1/sk unknown
- 2008-03-12 CZ CZ200819745U patent/CZ19962U1/cs not_active IP Right Cessation
- 2008-03-13 IT ITTO20080037 patent/ITTO20080037U1/it unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ304699B6 (cs) * | 2010-03-15 | 2014-09-03 | Vysoká škola chemicko-technologická v Praze | Příprava in-situ kompozitních materiálů TiAl-Ti5Si3 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE202008001976U9 (de) | 2008-12-18 |
| FR2913616B3 (fr) | 2009-02-06 |
| SK5151Y1 (en) | 2009-04-06 |
| DE202008001976U1 (de) | 2008-07-24 |
| SK50192008U1 (en) | 2008-11-06 |
| ITTO20080037U1 (it) | 2008-09-15 |
| AT10479U1 (de) | 2009-04-15 |
| FR2913616A3 (fr) | 2008-09-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5561829A (en) | Method of producing structural metal matrix composite products from a blend of powders | |
| KR101831754B1 (ko) | 인성 매트릭스 재료 중에 강화된 인성 코팅 경화 입자 | |
| Meignanamoorthy et al. | Synthesis of metal matrix composites via powder metallurgy route | |
| US8017070B2 (en) | Direct to metal sintering of 17-4PH steel | |
| US8747515B2 (en) | Fully-dense discontinuously-reinforced titanium matrix composites and method for manufacturing the same | |
| Dobrzański et al. | Overview of conventional technologies using the powders of metals, their alloys and ceramics in Industry 4.0 stage | |
| US20090041609A1 (en) | High-strength discontinuously-reinforced titanium matrix composites and method for manufacturing the same | |
| JPH0347903A (ja) | 粉末のアルミニウム及びアルミニウム合金の高密度化 | |
| JP5772731B2 (ja) | アルミニウム合金粉末成形方法およびアルミニウム合金部材 | |
| Chen et al. | A novel method for net-shape forming of hypereutectic Al–Si alloys by thixocasting with powder preforms | |
| Suwanpreecha et al. | fatigue properties of Ti-6Al-4V alloys fabricated by metal injection moulding | |
| JPS63169340A (ja) | セラミツクス分散強化型アルミニウム合金の製造方法 | |
| JPH02185904A (ja) | 粉粒体の熱間圧縮方法 | |
| CZ19962U1 (cs) | Tekutinotesný díl ze slinutého kovu | |
| US20040208772A1 (en) | Sinter metal parts with homogeneous distribution of non-homogeneously melting components as method for the production thereof | |
| Araoyinbo et al. | Overview of powder metallurgy process and its advantages | |
| JP2009270141A (ja) | Ｔｉ−Ａｌ系合金ターゲット材の製造法 | |
| Hanamantraygouda et al. | Effect of cold forging on microstructure and mechanicalproperties of al/sic composites | |
| Newkirk et al. | Designing with powder metallurgy alloys | |
| JP6942434B2 (ja) | 高密度鉄基焼結材の製造方法 | |
| JP3859224B2 (ja) | 二硼化チタンセラミックス焼結体および製造方法 | |
| JP4121694B2 (ja) | 焼結体Ｎｉ基サーメットおよびそれを用いたプラスチック成形機用およびダイカスト機用の部品 | |
| JPH0288735A (ja) | 延性と耐摩耗性を兼ね備えた複合材料、その製造方法およびその用途 | |
| US20250050414A1 (en) | Wrought metallic article and method for manufacturing the same from a metallic-powder composition | |
| Sweet | IMPROVING THE MECHANICAL AND PHYSICAL PROPERTIES OF AN ALUMINUM POWDER METALLURGY METAL MATRIX COMPOSITE VIA HOT UPSET FORGING. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20090824 |
|
| ND1K | First or second extension of term of utility model |
Effective date: 20120301 |
|
| ND1K | First or second extension of term of utility model |
Effective date: 20150310 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20180312 |