RU2056973C1

RU2056973C1 - Method of making builtup articles

Info

Publication number: RU2056973C1
Application number: RU9393018616A
Authority: RU
Inventors: А.И. Рабинович; О.М. Перельман; Г.Л. Дорогокупец; П.Б. Куприн; М.Ю. Мельников
Original assignee: Рабинович Александр Исаакович
Priority date: 1993-04-13
Filing date: 1993-04-13
Publication date: 1996-03-27

Abstract

FIELD: powder metallurgy. SUBSTANCE: method of making builtup articles by separate production of parts of the article, by their assembling and diffusion agglomeration through a layer of finely divided powder material, being applied onto surfaces of parts to be assembled before the assembling operation by slip technology, comprises steps of filling a place of part joining upon sintering process by a copper based alloy, being redistributed from volumes of the parts, where it is present in excess, to the joining zone by capillary efforts. The method allows to provide a uniform distribution of porosity over the whole volume of powdered articles, therefore creating favorable conditions for impregnating the articles by inhibitors. EFFECT: enhanced quality of articles. 1 cl

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения составных сложнопрофильных изделий, содержащих детали из порошкового материала. The invention relates to powder metallurgy, in particular to methods for producing composite complex products containing parts from powder material.

Известны способы получения составных сложнопрофильных порошковых изделий, предусматривающие раздельное формование деталей изделия, сборку деталей и их последующее соединение. По одному из способов соединение деталей осуществляют путем их горячего прессования через промежуточный порошкообразный слой [1]
Недостаткaми этого способа являются трудоемкость и сложность технологии получения изделий.Known methods for producing composite complex powder products, providing for the separate molding of product parts, assembly of parts and their subsequent connection. In one of the methods, the connection of parts is carried out by hot pressing through an intermediate powder layer [1]
The disadvantages of this method are the complexity and complexity of the technology for producing products.

Известен способ соединения деталей путем пайки через пастообразный припой, наносимый на соединяемые поверхности деталей перед сборкой (Лашко С.В. Лашко М.Ф. Пайка металлов. М. Машиностроение, 1988, с.17-18). A known method of connecting parts by soldering through a paste-like solder applied to the joined surfaces of the parts before assembly (Lashko S.V. Lashko MF Soldering of metals. M. Mechanical Engineering, 1988, p.17-18).

Недостатком этого способа является большая площадь непропаев, вызванных как отсосом припоя в поры изделия, так и неравномерностью зазоров в составном изделии из-за коробления сложнопрофильных деталей при их предварительном спекании. Это ухудшает прочность изделия. Кроме того наличие припоя в зоне соединения создает химическую неоднородность и затрудняет проведение равномерной пропитки изделия медью, что снижает коррозионную и эрозионную стойкость материала деталей. 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 unevenness of the gaps in the composite product due to warping of complex parts during their preliminary sintering. This impairs the strength of the product. In addition, the presence of solder in the joint zone creates chemical heterogeneity and makes it difficult to uniformly impregnate the product with copper, which reduces the corrosion and erosion resistance of the material of the parts.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления составных порошковых изделий, включающий раздельное формование деталей из шихты на основе железа, сборку заготовок деталей через промежуточный слой на основе меди и совместное диффузионное спекание [2] По этому способу вначале раздельно формуют и прессуют детали из порошков на основе железа и заготовку связующего материала (промежуточный слой) из порошка на основе меди с добавлением смеси порошков никеля и титана. Укладывают промежуточный слой между составными деталями и спекают в вакууме. Closest to the proposed one is a method of manufacturing composite powder products, comprising separately forming parts from an iron-based charge, assembling part blanks through a copper-based intermediate layer and joint diffusion sintering [2] In this method, parts from powder-based particles are first molded and pressed separately iron and a binder preform (intermediate layer) of copper-based powder with the addition of a mixture of nickel and titanium powders. Lay the intermediate layer between the components and sinter in a vacuum.

Недостатками известного способа являются низкая точность изготовления изделий, так как толщина промежуточного слоя должна быть не менее 1 мм и в процессе спекания этот слой имеет большую усадку; сложность технологии получения изделий вследствие необходимости закрепления деталей при спекании, а также применения вакуумного спекания; ограниченные технологические возможности, так как способ не обеспечивает получения изделий, имеющих охватывающие соединения деталей; неоднородность получаемых изделий по химическому составу. The disadvantages of this method are the low accuracy of manufacturing products, since the thickness of the intermediate layer must be at least 1 mm and during sintering this layer has a large shrinkage; the complexity of the technology for obtaining products due to the need to fix parts during sintering, as well as the use of vacuum sintering; limited technological capabilities, since the method does not provide products having spanning parts; heterogeneity of the resulting products in chemical composition.

Цель изобретения обеспечение таких условий спекания, при которых достигалось бы заполнение пор промежуточного слоя медью (медным сплавом) за счет ее перетекания из объема деталей под действием капиллярных сил. The purpose of the invention is the provision of such sintering conditions under which filling the pores of the intermediate layer with copper (copper alloy) would be achieved due to its flow from the volume of parts under the action of capillary forces.

Цель достигается тем, что при изготовлении составных изделий, включающем раздельное прессование деталей изделия, их сборку через промежуточный слой и совместное диффузионное спекание, в процессе которого заполняют место соединения деталей медью (медным сплавом), в шихту, из которой прессуют детали, вводят порошок меди (медного сплава) в количестве большем, чем предел ее растворимости в материале деталей, а промежуточный слой перед сборкой наносят на соединяемые поверхности деталей в виде суспензии мелкодисперсного порошка на основе железа. The goal is achieved by the fact that in the manufacture of composite products, including the separate pressing of the parts of the product, their assembly through the intermediate layer and joint diffusion sintering, during which the joint of the parts is filled with copper (copper alloy), copper powder is introduced into the charge from which the parts are pressed (copper alloy) in an amount greater than the limit of its solubility in the material of the parts, and the intermediate layer before assembly is applied to the joined surfaces of the parts in the form of a suspension of fine powder based on yellow for.

Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что за счет образования между двумя соединяемыми поверхностями мелкопористого слоя происходит в процессе спекания перетекание жидкой фазы (меди) из объема деталей в зону соединения, так как капиллярный потенциал этой зоны выше. Это обеспечивает прочное соединение и высокую точность изготовления изделий, так как промежуточный слой (слой суспензии) достаточно тонкий и усадка минимальна. Так как объем вновь заполняемых медью зон мал по сравнению с общим ее количеством, находящимся в соединяемых деталях, то плотность последних в процессе спекания практически не изменится и, следовательно, величина и распределение пористости в них будут такими же, как в исходных прессовках, т.е. достаточно равномерными. Кроме того способ позволяет упростить технологию получения изделий и расширить технологические возможности за счет получения изделий с охватывающими соединениями деталей. The advantage of the proposed method is that due to the formation of a finely porous layer between the two joined surfaces, the liquid phase (copper) flows from the volume of the parts into the connection zone during sintering, since the capillary potential of this zone is higher. This provides a strong connection and high precision manufacturing of products, since the intermediate layer (suspension layer) is quite thin and shrinkage is minimal. Since the volume of zones newly filled with copper is small in comparison with its total amount located in the parts to be joined, the density of the latter during sintering will not practically change and, therefore, the magnitude and distribution of porosity in them will be the same as in the initial compacts, i.e. e. fairly uniform. In addition, the method allows to simplify the technology of obtaining products and expand technological capabilities by obtaining products with female joints of parts.

На чертеже показаны части (детали) изделия перед сборкой. Поверхности деталей, на которые наносят суспензию металлического порошка, выделены толстыми линиями. The drawing shows the parts (parts) of the product before assembly. The surfaces of the parts on which the suspension of the metal powder is applied are highlighted by thick lines.

Направляющий аппарат погружного насоса содержит стакан 1, крышку с лопатками 2 и втулку 3. The guide apparatus of the submersible pump contains a cup 1, a cover with blades 2 and a sleeve 3.

На гидравлическом прессе из смеси состава, мас. медный порошок (марки ПМС-1) 15; графит (марки С1) 1; железо (марки ПЖР) остальное двухсторонним прессованием раздельно сформовали стакан 1, крышку с лопатками 2 и втулку 3 направляющего аппарата погружного насоса. Перед сборкой на соединяемые торцовые поверхности между стаканом 1 и крышкой с лопатками 2 и на охватывающие поверхности между крышкой 2 и втулкой 3 методом шликерного литья нанесли суспензию мелкодисперсного порошка на основе железа (марки Р-10). Детали собрали, провели сушку шликера при комнатной температуре в течение 24 ч, уложили собранные изделия в контейнер, заполнили оставшийся объем контейнера засыпкой, содержащей 99% окиси алюминия и 1% графита. Далее провели спекание в среде водорода при 1150^оС в течение 2 ч.On a hydraulic press from a mixture of the composition, wt. copper powder (grade PMS-1) 15; graphite (grade C1) 1; iron (ПЖР grade) the rest by double-sided pressing separately formed a glass 1, a cover with blades 2 and a sleeve 3 of the guide apparatus of the submersible pump. Before assembly, a suspension of finely dispersed iron-based powder (grade P-10) was applied to the joined end surfaces between the cup 1 and the cover with blades 2 and to the surrounding surfaces between the cover 2 and the sleeve 3 by slip casting. The parts were collected, the slip was dried at room temperature for 24 hours, the collected products were placed in a container, the remaining volume of the container was filled with a filling containing 99% alumina and 1% graphite. Then spent sintering in a hydrogen medium at 1150 ^about C for 2 hours

Прочность на разрыв полученного в данных условиях торцового соединения составила 250-300 МПа. The tensile strength of the end joint obtained under these conditions was 250-300 MPa.

Усилие, необходимое для распрессовки втулки от крышки с лопатками, после спекания составило 30 кН при площади контакта 580 мм².The force required to unscrew the sleeve from the cover with the blades, after sintering, was 30 kN with a contact area of 580 mm ² .

Коробление аппарата и отслоение лопаток от стакана и втулки от крышки не наблюдается. Warpage of the apparatus and detachment of the blades from the glass and sleeve from the lid is not observed.

Предлагаемый способ осуществим также при изготовлении изделий, содержащих кроме порошковых деталей детали из компактных материалов, например, изготовленных методом литья. В качестве материала для пропитки порошковых деталей могут быть использованы сплавы на основе меди, например бронза, латунь и др. The proposed method is also feasible in the manufacture of products containing, in addition to powder parts, parts from compact materials, for example, made by casting. As a material for impregnating powder parts, copper-based alloys, for example, bronze, brass, etc. can be used.

Настоящее изобретение наилучшим образом может быть использовано для изготовления методами порошковой металлургии составных сложнопрофильных изделий, например рабочих органов погружных насосов и блоков звездочек для цепных передач. The present invention can best be used for the manufacture of methods of powder metallurgy of complex composite products, such as working bodies of submersible pumps and sprocket blocks for chain transmissions.

Claims

METHOD FOR MANUFACTURING COMPOSITE ARTICLES, including separate pressing of parts of an article from an iron-based charge, assembly of parts through an intermediate layer and joint diffusion sintering, characterized in that the parts are pressed from an iron-based charge containing copper or a copper alloy in an amount exceeding its limit solubility in the material of parts, and the intermediate layer before assembly is applied to the joined surface in the form of a suspension of finely divided iron-based powder.