RU2037382C1

RU2037382C1 - Sintered product manufacturing method

Info

Publication number: RU2037382C1
Authority: RU
Inventors: В.Н. Анциферов; А.И. Рабинович; О.М. Перельман; А.П. Куневич; Е.А. Гуляева; В.С. Онищак; Г.Л. Дорогокупец; П.Б. Куприн; М.Ю. Мельников; С.Н. Боброва; А.Б. Семикин; Г.Б. Гарин; В.И. Рязанцев
Original assignee: Анциферов Владимир Никитович; Рабинович Александр Исаакович; Перельман Олег Михайлович
Priority date: 1990-02-05
Filing date: 1990-02-05
Publication date: 1995-06-19

Abstract

FIELD: chemical engineering. SUBSTANCE: method involves preparing powder mixture; conducting separate pressing of parts of apparatus to be manufactured; applying fine powder suspension onto surfaces to be joined, with composition of suspension being similar to that of parts to be joined; sintering combined with diffusive welding and copper infiltration; effectuating mechanical working. EFFECT: increased efficiency and high quality of sintered product. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения спеченных составных сложнопрофильных порошковых изделий, и может быть использовано для изготовления рабочих органов погружных насосов. The invention relates to powder metallurgy, in particular to methods for producing sintered composite complex-shaped powder products, and can be used for the manufacture of working bodies of submersible pumps.

Известен способ изготовления спеченных изделий, заключающийся в прессовании, спекании изделий и их последующем соединении горячим прессованием через промежуточный порошкообразный слой. A known method of manufacturing sintered products, which consists in pressing, sintering products and their subsequent connection by hot pressing through an intermediate powder layer.

Недостатками известного способа являются трудоемкость и сложность технологии получения изделий. The disadvantages of this method are the complexity and complexity of the technology for producing products.

Известен также способ получения сложных составных порошковых изделий пайкой. Способ включает приготовление порошковой смеси, раздельное прессование деталей изделия, их спекание, нанесение на соединяемые поверхности припоя в виде пасты, сборку изделия и его пайку. There is also known a method for producing complex composite powder products by soldering. The method includes preparing a powder mixture, separately pressing the parts of the product, sintering them, applying solder in the form of a paste to the connected surfaces, assembling the product and soldering it.

Недостатком этого способа является большая площадь непропаев, вызванная как отсосом припоя в поры изделия, так и неравномерностью зазоров в собранном изделии. Последнее связано с короблением сложнопрофильных деталей при их спекании. Отмеченные недостатки возрастают при усложнении профилей составных деталей и увеличении температуры спекания и пайки. Кроме того, припой, заполнив поры деталей в зоне соединения, не позволяет в дальнейшем провести равномерную инфильтрацию порошкового изделия медью, которую проводят для повышения прочностных, коррозионных и эрозионных свойств. The disadvantage of this method is the large area of non-soldering caused by both suction of solder into the pores of the product and the uneven gaps in the assembled product. The latter is associated with warping of complex parts during sintering. The noted disadvantages increase with the complication of the profiles of components and an increase in the temperature of sintering and soldering. In addition, the solder, filling the pores of the parts in the connection zone, does not allow for further uniform infiltration of the powder product with copper, which is carried out to increase the strength, corrosion and erosion properties.

Наиболее близким к заявляемому является способ изготовления спеченных составных железо-медно-графитовых изделий, в частности направляющих аппаратов погружных насосов. Способ включает приготовление порошковой железо-медно-графитовой смеси, раздельное прессование внешней детали (обоймы) и внутренней (крышки с лопатками и втулкой), причем остаточная пористость внешней детали составляет 30.35% внутренней 15.20% сборку аппарата (размещение крышки с лопатками и с втулкой внутри обоймы) и спекание. При спекании усадка внешней детали превосходит усадку внутренней, что приводит сначала к плотному физическому контакту соприкасающихся поверхностей, а затем и к их диффузионной сварке. Усилие, необходимое для распрессовки деталей после спекания при диаметре соединяемых поверхностей 75 мм и высоте 10 мм, составляет 40 кН, что соответствует давлению 17 Н/мм².Closest to the claimed is a method of manufacturing a sintered composite iron-copper-graphite products, in particular guide vanes of submersible pumps. The method includes preparing a powder of iron-copper-graphite mixture, separately pressing the external part (holder) and the internal (cover with blades and a sleeve), the residual porosity of the external part being 30.35% of the internal 15.20% assembly of the apparatus (placing the cover with blades and with a sleeve inside clips) and sintering. During sintering, the shrinkage of the outer part exceeds the shrinkage of the inner part, which first leads to close physical contact of the contacting surfaces, and then to their diffusion welding. The force required to extrude parts after sintering with a diameter of the connected surfaces of 75 mm and a height of 10 mm is 40 kN, which corresponds to a pressure of 17 N / mm ² .

К недостаткам данного способа относится обязательное разделение соединяемого изделия на охватывающую и охватываемую части, а также недостаточная прочность самого получающегося соединения. Кроме того, в местах торцового контакта обоймы и крыльчатки после спекания отсутствует не только диффузионная сварка, но и физический контакт, а это при пропитке аппарата медью препятствует ее равномерной инфильтрации и снижает коррозионную стойкость. Поэтому инфильтрацию аппаратов, получаемых по этому способу, не проводят. В целом отмеченные недостатки ведут к значительному отклонению конструкции направляющего аппарата от оптимальной, а это снижает производительность погружного насоса. The disadvantages of this method include the mandatory separation of the connected product into female and male parts, as well as insufficient strength of the resulting compound. In addition, in the places of the end contact of the cage and the impeller after sintering, not only diffusion welding, but also physical contact is absent, and this, when the apparatus is impregnated with copper, prevents its uniform infiltration and reduces corrosion resistance. Therefore, the infiltration of devices obtained by this method is not carried out. In general, the noted shortcomings lead to a significant deviation of the design of the guide apparatus from the optimum, and this reduces the performance of the submersible pump.

Целью изобретения является повышение прочности соединения, коррозионной и эрозионной стойкости. The aim of the invention is to increase the bond strength, corrosion and erosion resistance.

Цель достигается тем, что по способу изготовления спеченных изделий, включающему приготовление порошковой смеси, раздельное прессование частей изделия, их сборку и спекание с одновременной диффузионной сваркой и последующую механическую обработку спеченного изделия, перед сборкой на соединяемые поверхности частей изделия наносят суспензию мелкодисперсного порошка того же состава, что и материал соединяемых частей, а одновременно с диффузионной сваркой проводят инфильтрацию медью спекаемых частей, при этом спекание осуществляют при температуре не менее 1150^оС.The goal is achieved by the fact that according to the method of manufacturing sintered products, including the preparation of a powder mixture, separate pressing of parts of the product, their assembly and sintering with simultaneous diffusion welding and subsequent machining of the sintered product, a suspension of fine powder of the same composition is applied to the joined surfaces of the parts of the product before assembly that the material of the parts being joined, and simultaneously with diffusion welding, carry out the infiltration of sintered parts by copper, while sintering is carried out at temperature not less than 1150 ^about C.

Целесообразно инфильтрацию осуществлять путем соединения в процессе спекания медной заготовки со спекаемым изделием. It is advisable to carry out the infiltration by connecting in the process of sintering a copper billet with a sintered product.

Способ осуществляется следующим образом. Перед сборкой на соединяемые торцовые поверхности, в частности между стаканом и крыльчаткой, и на охватывающие поверхности, в частности между крышкой с крыльчаткой и втулкой, методом шликерного литья наносят суспензию на основе мелкодисперсного металлического порошка, по составу аналогичную составу соединяемых деталей. Спекание деталей и их диффузионную сварку совмещают с инфильтрацией медью. Образующаяся между соединяемыми поверхностями пористая прослойка позволяет равномерно по всему объему провести инфильтрацию аппарата медью, что увеличивает прочность соединения, способствует повышению коррозионных и эрозионных свойств. The method is as follows. Before assembly, a suspension based on a finely dispersed metal powder is applied to the joined end surfaces, in particular between the glass and the impeller, and on the surrounding surfaces, in particular between the cover with the impeller and the sleeve, by slip casting, the composition is similar to the composition of the parts to be joined. Sintering of parts and their diffusion welding are combined with copper infiltration. A porous interlayer formed between the surfaces to be connected allows the apparatus to be infiltrated uniformly throughout the volume by copper, which increases the strength of the joint and contributes to an increase in corrosion and erosion properties.

На фиг. 1 показаны части направляющего аппарата перед сборкой (поверхности деталей, на которые наносят металлическую суспензию, выделены толстыми линиями); на фиг. 2 показан готовый аппарат после спекания. In FIG. 1 shows parts of a guide vane before assembly (surfaces of parts on which a metal suspension is applied are highlighted by thick lines); in FIG. 2 shows the finished apparatus after sintering.

П р и м е р. На гидравлическом прессе из смеси состава: 3 мас. медного порошка марки ПМС-1; 1,5 мас. графита, остальное железо марки ПЖРВ-2.200.28 двусторонним прессованием раздельно сформировали стакан 1, крышку 2 с лопатками и втулку 3 направляющего аппарата погружного насоса. PRI me R. On a hydraulic press from a mixture of the composition: 3 wt. PMS-1 brand copper powder; 1.5 wt. graphite, the rest of the iron brand ПЖРВ-2.200.28 by double pressing separately formed a cup 1, a cover 2 with blades and a sleeve 3 of the guide apparatus of the submersible pump.

На соединяемые поверхности методом шликерного литья нанесли суспензию на основе мелкодисперсного порошка того же состава, что и соединяемые детали. Детали соединили, провели сушку шликера при комнатной температуре в течение 24 ч, уложили прессовки аппаратов в контейнер, привели их в соприкосновение с заготовками из меди и заполнили оставшийся объем контейнера засыпкой, содержащей 99% окиси алюминия и 1% графита. Далее провели спекание в среде водорода при температуре 1150^оС в течение 3 ч.A suspension based on a fine powder of the same composition as the joined parts was applied to the connected surfaces by slip casting. The parts were connected, the slip was dried at room temperature for 24 h, the apparatus was pressed into a container, brought into contact with copper blanks, and the remaining volume of the container was filled with a bed containing 99% alumina and 1% graphite. Then spent sintering in a hydrogen medium at a temperature of 1150 ^about C for 3 hours

Прочность на разрыв полученного в данных условиях торцового соединения составила без пропитки медью 98.120 МПа, с пропиткой 500 МПа. Усилие, необходимое для распрессовки втулки от крышки с лопатками, после спекания с пропиткой составило 30 кН при площади контакта 580 мм², что соответствует 54 Н/мм². Коробления аппарата и отслоения лопаток от стакана и втулки от крышки не наблюдается.The tensile strength of the end joint obtained under these conditions was 98.120 MPa without impregnation with copper and 500 MPa impregnated. The force required to unpress the sleeve from the cover with the blades, after sintering with impregnation was 30 kN with a contact area of 580 mm ² , which corresponds to 54 N / mm ² . Warpage of the apparatus and delamination of the blades from the glass and the sleeve from the lid is not observed.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет методами порошковой металлургии изготавливать рабочие органы погружных насосов, по конструкции полностью совпадающие с серийными, полученным литьем. Изменение метода изготовления ведет к упрощению технологии, уменьшению потерь на трение при перекачке нефти за счет уменьшения шероховатости рабочих органов и улучшению технологических условий на предприятии-изготовителе. Compared with the prototype, the proposed method allows using powder metallurgy methods to produce the working bodies of submersible pumps, the design completely coinciding with the serial ones obtained by casting. A change in the manufacturing method leads to a simplification of the technology, a reduction in friction losses during oil pumping due to a decrease in the roughness of the working bodies and an improvement in the technological conditions at the manufacturer.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING SINTERED ARTICLES, including preparation of a powder mixture, separate pressing of parts of the product, their assembly, sintering with simultaneous diffusion welding and subsequent machining of the sintered product, characterized in that, in order to increase the bond strength, corrosion and erosion resistance, before assembly a suspension of fine powder of the same composition as the material of the parts to be joined is applied to the joined surfaces of the parts of the product, simultaneously with diffusion welding, inf ltratsiyu copper sintered parts, the sintering is performed at a temperature not lower than 1150 ^o C.

2. The method according to claim 1, characterized in that the infiltration is carried out by connecting in the process of sintering a copper billet with a sintered product.