RU2043865C1

RU2043865C1 - Aluminum based sintered porous materials and pieces production method

Info

Publication number: RU2043865C1
Application number: RU92002258A
Authority: RU
Inventors: Владимир Давидович Зозуля
Original assignee: Владимир Давидович Зозуля
Priority date: 1992-10-26
Filing date: 1992-10-26
Publication date: 1995-09-20

Abstract

FIELD: powder metallurgy. SUBSTANCE: method is realized due to use of more effective method of sintering in burning mode with use of burning initiating additions in charge, use of combined hardening, oil saturation. EFFECT: improved quality of production products. 34 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способу изготовления спеченных пористых материалов и деталей триботехнического и конструкционного назначения втулок скольжения, подпятников, уплотнительных колец, фильтров и др. спекаемых на основе алюминия. The invention relates to powder metallurgy, and in particular to a method for the manufacture of sintered porous materials and parts of tribological and structural purposes of sliding bushings, thrust bearings, o-rings, filters and other aluminum-based sintered.

Известны способы получения спеченных пористых керамических деталей из алюминиевого порошка с добавками, включающие приготовление смесей, прессование, спекание на воздухе, в газовых средах, засыпках. Known methods for producing sintered porous ceramic parts from aluminum powder with additives, including the preparation of mixtures, pressing, sintering in air, in gaseous media, backfill.

Недостатком известных способов является чрезмерная длительность процессов термообработки нагрева, спекания, охлаждения, с большими выдержками во времени. Кроме того, невысокая интенсивность диффузионных процессов спекания не позволяет достигать высокой прочности и износостойкости композиционных материалов на основе алюминия, наполненных более жаропрочными карбидами, оксидами металлов и т.д. A disadvantage of the known methods is the excessive duration of the heat treatment processes of heating, sintering, cooling, with long exposure times. In addition, the low intensity of diffusion sintering processes does not allow achieving high strength and wear resistance of aluminum-based composite materials filled with more heat-resistant carbides, metal oxides, etc.

Наиболее близким к изобретению является способ изготовления спеченных пористых деталей из алюминиевых порошков, включающий формование, обычное спекание прессовок на воздухе. Closest to the invention is a method of manufacturing sintered porous parts from aluminum powders, including molding, conventional sintering of compacts in air.

Известны более эффективные способы спекания пористых деталей на основе никеля, титана в режиме горения, однако применяемые для этого добавки не возбуждают воспламенение, горение алюминия. Кроме того, применение в упомянутых аналогах и прототипах метода локального теплового воспламенения нагревом прессовки в одном месте технически усложнены и зажечь прессовки на алюминиевой основе на воздухе не удается. More effective methods are known for sintering porous parts based on nickel, titanium in the combustion mode, however, additives used for this do not excite ignition, burning of aluminum. In addition, the use of the method of local thermal ignition by heating the compacts in one place in the mentioned analogues and prototypes in one place is technically complicated and it is not possible to ignite aluminum-based compacts in air.

Отсутствие закалочной операции после спекания деталей в известных способах также отрицательно сказывается на износостойкости. The absence of hardening operations after sintering parts in known methods also adversely affects wear resistance.

Цель изобретения упростить способ получения спеченных пористых материалов и деталей на основе алюминия, а также повысить износостойкость и прочность спекаемого материала. The purpose of the invention is to simplify the method of producing sintered porous materials and parts based on aluminum, as well as to increase the wear resistance and strength of the sintered material.

Это решается за счет спекания на воздухе не обычным способом, а в режиме горения. This is solved by sintering in air not in the usual way, but in the combustion mode.

Сущность изобретения заключается в том, что спекание на воздухе материалов на основе алюминия не обычным способом, а в режиме горения ускоряет процессы нагрева, спекания. Кроме того, время сокращается также за счет совмещения операции пропитки и закалки в масле воедино, когда уже спеченная раскаленная деталь сбрасывается в масляную ванну, что ускоряет охлаждение, а также устраняет дополнительный повторный нагрев и пропитку изделия в горячей масляной ванне. The essence of the invention lies in the fact that sintering in air of aluminum-based materials not in the usual way, but in the combustion mode accelerates the processes of heating, sintering. In addition, time is also reduced by combining the operation of impregnation and quenching in oil together, when the already sintered glowing part is discharged into the oil bath, which speeds up cooling, and also eliminates additional re-heating and impregnation of the product in a hot oil bath.

Ведение операции закалки в масле способно "зафиксировать" более высокотемпературные износостойкие интерметаллиды (продукты горения алюминия с никелем, титаном других инициирующих горение добавок в шихту найдено не было). The operation of quenching in oil is able to “fix” higher-temperature wear-resistant intermetallic compounds (combustion products of aluminum with nickel, titanium, no other additives initiating combustion in the mixture were found).

Чтобы спеченные детали держали форму и размеры не расплавлялись от избытка жидкой фазы, не возникали усадочные искривления (мениски, утяжины) для этих целей были изысканы оптимальные количества добавок. In order for the sintered parts to keep their shape and sizes not to melt from the excess of the liquid phase, no shrinkage distortions (menisci, weights) occurred for these purposes, the optimum amounts of additives were found.

Состав и свойства спеченного материала на основе алюминия приведены в таблице. The composition and properties of the sintered material based on aluminum are given in the table.

П р и м е р ы 1-11. Порошковую смесь указанных в таблице составов смешивают в течение 4 ч в шаровой мельнице. Из готовой шихты прессуют при усилии 2-4 т/см² цилиндры диаметром 10х15 мм, которые помещают в разогретую до 800-900^оС камеру печи с воздушной атмосферой. Процессы нагрева, воспламенения, спекания в режиме горения длятся не более 3-5 мин. После того, как более яркий световой фон "горящей" прессовки сравняется по интенсивности с фоном камеры печи, спеченную раскаленную заготовку сбрасывают в холодную масляную ванну. После 10-30 с прессовка успевает не только остыть, но и пропитать маслом поры материала, что улучшает самосмазываемость, уменьшает износ и др.PRI me R s 1-11. A powder mixture of the compositions indicated in the table is mixed for 4 hours in a ball mill. The finished blend is compressed under a force of 2-4 tons / cm ^2, 10x15 mm diameter cylinders that were placed in a preheated to 800-900 ^{° C} furnace chamber with an air atmosphere. The processes of heating, ignition, sintering in the combustion mode last no more than 3-5 minutes. After the brighter light background of the “burning” compact is equal in intensity to the background of the furnace chamber, the sintered hot billet is dumped into a cold oil bath. After 10-30 s, the compact has time not only to cool down, but also to oil the pores of the material, which improves self-lubrication, reduces wear, etc.

Часть спеченных образцов испытываются на сжатие для определения предела прочности, часть испытывается на трение и изнашивание в паре со стальным валом-роликом (СТ 45, HRC 49.51) при скорости скольжения 1 м/с и нагрузках 2-20 МПа, в режиме самосмазывания, когда смазка пары трения осуществляется маслом, выступающим из пор образца-подшипника после пропитки. Some of the sintered samples are tested for compression to determine the tensile strength, some are tested for friction and wear paired with a steel roller shaft (CT 45, HRC 49.51) at a sliding speed of 1 m / s and loads of 2-20 MPa, in self-lubrication mode, when lubrication of a friction pair is carried out by oil protruding from the pores of the bearing sample after impregnation.

Предлагаемый способ может быть использован на любом металлообрабатывающем предприятии, имеющем кузнечно-прессовый и термический участки. The proposed method can be used at any metal processing enterprise having forging and thermal sections.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING SINTERED POROUS MATERIALS AND PARTS BASED ON ALUMINUM, including preparation of a mixture of aluminum powders with additives, pressing and sintering in air, characterized in that the sintering is carried out in the combustion mode with volumetric heating of the compact before ignition in the preheated furnace chamber, and Metals from the group of nickel and titanium are added as additives.

2. The method according to p. 1, characterized in that the metal additive is introduced in an amount of 10 to 30 wt.

3. The method according to p. 1, characterized in that after sintering, hardening and oil impregnation are carried out.

4. The method according to PP. 1 and 3, characterized in that the hardening and impregnation is carried out jointly by immersing the sintered material immediately after combustion in a cold oil bath.