RU2271896C2 - Sintered product and method for making it - Google Patents

Sintered product and method for making it Download PDF

Info

Publication number
RU2271896C2
RU2271896C2 RU2004100686/02A RU2004100686A RU2271896C2 RU 2271896 C2 RU2271896 C2 RU 2271896C2 RU 2004100686/02 A RU2004100686/02 A RU 2004100686/02A RU 2004100686 A RU2004100686 A RU 2004100686A RU 2271896 C2 RU2271896 C2 RU 2271896C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
matrix
fusible material
sintered product
sintered
workpiece
Prior art date
Application number
RU2004100686/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004100686A (en
Inventor
Яков Абрамович Глускин (RU)
Яков Абрамович Глускин
Original Assignee
"Центр Разработки Нефтедобывающего Оборудования" ("Црно")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by "Центр Разработки Нефтедобывающего Оборудования" ("Црно") filed Critical "Центр Разработки Нефтедобывающего Оборудования" ("Црно")
Priority to RU2004100686/02A priority Critical patent/RU2271896C2/en
Publication of RU2004100686A publication Critical patent/RU2004100686A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2271896C2 publication Critical patent/RU2271896C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: powder metallurgy, processes and equipment for producing sintered articles by impregnation, possibly manufacture of carrying members of friction units.
SUBSTANCE: sintered product includes porous matrix of powder material whose pores are filled with easy-to-melt material with heat conduction and plasticity values exceeding those of matrix material. Volume of pores filled with easy-to-melt material is in range 15 - 50%. On surface of matrix layer of easy-to-melt material is formed; outer surface of said layer has waviness whose sh at least partially corresponds to distribution of porous structure outlets on surface of matrix. Thickness of main part of easy-to-melt material layer is no less than 0.2 mm. Article is formed by pressing powder blank and impregnation briquette and by further sintering of them at simultaneous infiltration. Dimension of main part of pores is in range 20 - 150 micrometers.
EFFECT: improved heat conductivity, reduced contact thermal resistance at the same strength characteristics.
10 cl, 5 dwg

Description

Изобретения относятся к порошковой металлургии, а именно к пропитываемым спеченным изделиям и способам их изготовления, изобретения могут быть использованы, в частности, при изготовлении несущих элементов узлов трения.The invention relates to powder metallurgy, in particular to impregnated sintered products and methods for their manufacture, the invention can be used, in particular, in the manufacture of load-bearing elements of friction units.

Известен спеченный антифрикционный материал на основе железа, описанный в патенте RU 2101380 С1, 10.01.1998, С 22 С 38/20, содержащий хром, углерод, кремний и марганец, в который с целью повышения механической прочности, износостойкости и триботехнических характеристик получаемого спеченного изделия дополнительно введена медь в количестве от 3.0 до 8.0%, а также износостойкий спеченный материал, описанный в патенте RU 2119969 С1, 10.10.1998, С 22 С 33/02, изготовленный на основе железа с добавками хрома, углерода, молибдена и карбида хрома, в который с целью повышения обрабатываемости материала и повышения коррозионной стойкости получаемого спеченного изделия дополнительно введена медь в количестве от 5.0 до 15.0%.Known sintered antifriction material based on iron, described in patent RU 2101380 C1, 01/10/1998, C 22 C 38/20, containing chromium, carbon, silicon and manganese, in which in order to increase the mechanical strength, wear resistance and tribological characteristics of the obtained sintered product additionally introduced copper in an amount of from 3.0 to 8.0%, as well as wear-resistant sintered material described in patent RU 2119969 C1, 10.10.1998, C 22 C 33/02, made on the basis of iron with the addition of chromium, carbon, molybdenum and chromium carbide, in which with the aim of increasing the ar batyvaemosti material and improve the corrosion resistance of the resulting sintered body is further introduced copper in an amount of from 5.0 to 15.0%.

Общим недостатком описанных аналогов является то, что медь вводится непосредственно в состав шихты, при этом не происходит инфильтрации меди в поры спеченного изделия, что снижает эффект повышения механической прочности спеченного изделия, так как поры спеченного изделия остаются незаполненными, при этом для получения беспористого материала требуется проведение дополнительных операций обработки давлением и т.п. Кроме того, содержание меди и ее распределение в объеме спеченного изделия не позволяет добиться существенного повышения теплопроводности спеченного изделия, что, в частности, необходимо при изготовлении несущих элементов узлов трения (радиальные и осевые (упорные) подшипники скольжения и т.п.).A common drawback of the described analogues is that copper is introduced directly into the charge composition, while copper does not infiltrate into the pores of the sintered product, which reduces the effect of increasing the mechanical strength of the sintered product, since the pores of the sintered product remain unfilled, while obtaining a non-porous material requires additional pressure processing operations, etc. In addition, the copper content and its distribution in the volume of the sintered product does not allow to achieve a significant increase in the thermal conductivity of the sintered product, which, in particular, is necessary in the manufacture of bearing elements of friction units (radial and axial (thrust) plain bearings, etc.).

Известен способ изготовления спеченных изделий (см. патент RU 2199601 С1, 27.02.2003, В 22 F 3/26), содержащих пористую матрицу из спеченного порошкового материала на основе железа, часть пор которой заполнена легкоплавким материалом на основе меди, имеющим теплопроводность и пластичность, большую, чем спеченный порошковый материал, заключающийся в том, что осуществляют прессование заготовки изделия из порошкового материала с обеспечением пористости заготовки в пределах от 15 до 20%, изготавливают пропиточный брикет из легкоплавкого материала и размещают его на поверхности заготовки, затем осуществляют спекание заготовки с одновременной инфильтрацией легкоплавким материалом.A known method of manufacturing sintered products (see patent RU 2199601 C1, 02.27.2003, B 22 F 3/26) containing a porous matrix of sintered iron-based powder material, some of the pores of which are filled with fusible copper-based material having thermal conductivity and ductility greater than the sintered powder material, namely, that the blank of the product is pressed from the powder material to ensure the porosity of the blank in the range from 15 to 20%, an impregnating briquette is made of fusible material and placed they are sintered on the surface of the preform, then the sintering of the preform is carried out with simultaneous infiltration with fusible material.

При этом используют порошковый материал, состоящий из смеси порошка железа, не менее 3 об.% медного порошка и легирующей добавки, а пропиточный брикет изготавливают из смеси медного порошка, не менее 5 об.% порошка железа и легирующей добавки.In this case, a powder material is used, consisting of a mixture of iron powder, at least 3 vol.% Copper powder and an alloying additive, and an impregnating briquette is made from a mixture of copper powder, at least 5 vol.% Iron powder and an alloying additive.

За счет того что при спекании жидкая медная фаза образуется непосредственно в пористом каркасе заготовки, одновременно с инфильтрацией в него расплавленной меди из пропиточного брикета, обеспечивается получение спеченных изделий с закрытыми порами и повышенными прочностными характеристиками. Таким образом, способ может быть использован для изготовления гидро- и(или) газонепроницаемых антифрикционных спеченных изделий, обладающих повышенной термо- и коррозионной стойкостью при высоких прочностных характеристиках и невысокой себестоимости. Однако характеристики спеченных изделий, получаемых описанным в патенте способом, не обеспечивают решения задачи изготовления спеченного изделия с высокой теплопроводностью.Due to the fact that during sintering, the liquid copper phase is formed directly in the porous framework of the billet, simultaneously with the infiltration of molten copper from the impregnation briquette into it, sintered products with closed pores and increased strength characteristics are obtained. Thus, the method can be used for the manufacture of hydro- and (or) gas-tight antifriction sintered products with high thermal and corrosion resistance with high strength characteristics and low cost. However, the characteristics of the sintered products obtained by the method described in the patent do not provide a solution to the problem of manufacturing a sintered product with high thermal conductivity.

Наиболее близким аналогом для каждого из заявленных изобретений (прототипом) является способ изготовления спеченных изделий (см. Сюр Т.А., Халдеев Г.В., Безматерных Н.В., Рабинович А.И., Перельман О.М. Коррозионная стойкость порошковых материалов нефтепромыслового оборудования в солянокислых средах, "Защита металлов", 1999 г., том 35 №3, с.296-302), содержащих пористую матрицу из спеченного порошкового материала на основе железа, поры которой заполнены легкоплавким материалом на основе меди, имеющим теплопроводность и пластичность, большую, чем спеченный порошковый материал, при этом содержание легкоплавкого материала в спеченном изделии находится в пределах от 3 до 22 мас.%, а на поверхности матрицы образован слой упомянутого легкоплавкого материала. Способ заключается в том, что осуществляют прессование заготовки изделия из порошкового материала, изготавливают пропиточный брикет из легкоплавкого материала и размещают его на поверхности заготовки, затем осуществляют спекание заготовки с одновременной инфильтрацией легкоплавким материаломThe closest analogue for each of the claimed inventions (prototype) is a method for manufacturing sintered products (see Sur T.A., Khaldeev G.V., Bezmaternyh N.V., Rabinovich A.I., Perelman O.M. Corrosion resistance powder materials of oilfield equipment in hydrochloric acid environments, "Protection of metals", 1999, vol. 35 No. 3, pp. 296-302) containing a porous matrix of sintered iron-based powder material, the pores of which are filled with fusible copper-based material having thermal conductivity and ductility greater than spec nny particulate material, the content of low-melting material in the sintered body is in the range of from 3 to 22 wt.% and a matrix is formed on the surface of said layer of fusible material. The method consists in the fact that the workpiece is pressed from powder material, an impregnating briquette is made from fusible material and placed on the surface of the workpiece, then the sintering of the workpiece with simultaneous infiltration by fusible material is carried out

Изделия, изготовленные в соответствии с описанным способом, обладают повышенными прочностными и триботехническими характеристиками, при этом медное покрытие, при условии сохранения его сплошности, обеспечивает эффективную защиту спеченного изделия от коррозии при эксплуатации изделия в агрессивной среде.Products manufactured in accordance with the described method have improved strength and tribotechnical characteristics, while the copper coating, while maintaining its continuity, provides effective protection of the sintered product from corrosion during operation of the product in an aggressive environment.

Однако характеристики спеченных изделий, получаемых описанным в прототипе способом, также не обеспечивают решения задачи изготовления спеченного изделия с высокой теплопроводностью, в частности предельное содержание легкоплавкого компонента в изделии не превышает 22%, что может быть недостаточно для обеспечения требуемой теплопроводности спеченного изделия. Кроме того, порошковая деталь, выполняющая функцию несущего элемента узла трения, на котором размещают трущийся (антифрикционный) элемент и который устанавливают в корпусе агрегата, должна иметь толщину пластичного поверхностного слоя, образуемого легкоплавким материалом, достаточную для обеспечения наилучшего контакта и, соответственно, минимального контактного термического сопротивления между порошковой деталью и трущимся элементом (корпусом) за счет деформирования этого поверхностного слоя.However, the characteristics of the sintered products obtained by the method described in the prototype also do not provide a solution to the problem of manufacturing a sintered product with high thermal conductivity, in particular, the limit content of the low-melting component in the product does not exceed 22%, which may not be sufficient to provide the required thermal conductivity of the sintered product. In addition, the powder part, which serves as the bearing element of the friction unit, on which the friction (antifriction) element is placed and which is installed in the unit body, must have a thickness of the plastic surface layer formed by the low-melting material sufficient to ensure the best contact and, accordingly, the minimum contact thermal resistance between the powder part and the rubbing element (body) due to the deformation of this surface layer.

Таким образом, задача, на решение которой направлены заявленные изобретения, состоит в создании спеченного изделия и разработке способа изготовления спеченного изделия, предназначенного для использования в качестве несущего элемента в узлах трения.Thus, the task to which the claimed inventions are directed is to create a sintered product and to develop a method for manufacturing a sintered product intended for use as a bearing element in friction units.

Технический результат, достигаемый при реализации каждого изобретения заявленной группы изобретений, заключается в повышении теплопроводности спеченного изделия и уменьшении контактного термического сопротивления между поверхностью спеченного изделия и присоединяемых к нему элементов без значительного снижения прочностных характеристик спеченного изделия.The technical result achieved during the implementation of each invention of the claimed group of inventions is to increase the thermal conductivity of the sintered product and reduce the contact thermal resistance between the surface of the sintered product and the elements attached to it without significantly reducing the strength characteristics of the sintered product.

Спеченное изделие в соответствии с заявленным изобретением содержит пористую матрицу, образованную спеченным порошковым материалом, поры которой заполнены легкоплавким материалом, имеющим теплопроводность и пластичность, большую, чем у спеченного порошкового материала, при этом на поверхности матрицы образован слой упомянутого легкоплавкого материала. В отличие от прототипа объем пор матрицы, заполненных легкоплавким материалом, находится в пределах от 15 до 50% объема матрицы, а слой легкоплавкого материала имеет волнистую наружную поверхность, форма которой, по крайней мере, частично соответствует распределению выходов пористой структуры на поверхности матрицы, заполненных легкоплавким материалом. При этом толщина, по крайней мере, основной части слоя легкоплавкого материала составляет не менее 0,2 мм.The sintered product in accordance with the claimed invention contains a porous matrix formed by a sintered powder material, the pores of which are filled with a fusible material having a thermal conductivity and plasticity greater than that of a sintered powder material, and a layer of said fusible material is formed on the surface of the matrix. In contrast to the prototype, the pore volume of the matrix filled with fusible material is in the range from 15 to 50% of the volume of the matrix, and the layer of fusible material has a wavy outer surface, the shape of which at least partially corresponds to the distribution of the outputs of the porous structure on the surface of the matrix filled fusible material. The thickness of at least the main part of the layer of low-melting material is at least 0.2 mm.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения, размер, по крайней мере, основной части пор матрицы, заполненных легкоплавким материалом, может находиться в пределах от 20 до 150 мкм.In addition, in the particular case of the invention, the size of at least the main part of the pores of the matrix filled with fusible material may range from 20 to 150 microns.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения общее содержание легкоплавкого материала в спеченном изделии может находиться в пределах от 30 до 60 мас.%.In addition, in the particular case of the invention, the total content of fusible material in the sintered product may be in the range from 30 to 60 wt.%.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения пористая матрица может быть выполнена из порошкового материала на основе железа.In addition, in the particular case of the invention, the porous matrix can be made of iron-based powder material.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения легкоплавкий материал может представлять собой материал на основе меди.In addition, in the particular case of the invention, the fusible material may be a copper-based material.

Способ изготовления спеченного изделия в соответствии с заявленным изобретением заключается в том, что осуществляют прессование заготовки изделия из порошкового материала, изготавливают пропиточный брикет из легкоплавкого материала, имеющего теплопроводность и пластичность, большую, чем у спеченного порошкового материала, и размещают его на поверхности заготовки, затем осуществляют спекание заготовки с одновременной инфильтрацией легкоплавким материалом. При этом в отличие от прототипа в процессе прессования обеспечивают остаточную пористость заготовки в пределах от 15 до 50% с размером, по крайней мере, основной части пор в пределах от 20 до 150 мкм. При этом массу пропиточного брикета определяют из условия превышения объема легкоплавкого материала над объемом пор заготовки, по крайней мере, на 2%.A method of manufacturing a sintered product in accordance with the claimed invention consists in the fact that the workpiece is pressed from a powder material, an impregnation briquette is made from a fusible material having a thermal conductivity and plasticity greater than that of the sintered powder material, and placed on the surface of the workpiece, then carry out sintering of the workpiece with simultaneous infiltration of fusible material. Moreover, in contrast to the prototype, the pressing process provides a residual porosity of the preform in the range from 15 to 50% with a size of at least the main part of the pores in the range from 20 to 150 microns. The mass of the impregnating briquette is determined from the condition that the volume of fusible material exceeds the pore volume of the workpiece by at least 2%.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения используют порошковый материал на основе железа.In addition, in the particular case of the invention, iron-based powder material is used.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения пропиточный брикет изготавливают из порошкового материала на основе меди.In addition, in the particular case of the invention, the impregnating briquette is made of powder material based on copper.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения осуществляют раздельное прессование частей заготовки изделия, производят сборку заготовки, а пропиточный брикет размещают на поверхности собранной заготовки.In addition, in the particular case of the invention, the parts of the workpiece are separately pressed, the workpiece is assembled, and the impregnation briquette is placed on the surface of the assembled workpiece.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения в процессе прессования обеспечивают разную пористость частей заготовки изделия.In addition, in the particular case of the invention in the pressing process provide different porosity of the parts of the workpiece.

Высокая теплопроводность спеченного изделия обеспечивается за счет высокого содержания легкоплавкого материала, а также за счет того, что легкоплавкий материал распределен с структуре спеченного изделия в виде связанных меду собой включений, образующих теплопроводные мостики, по которым идет основной тепловой поток.High thermal conductivity of the sintered product is ensured due to the high content of fusible material, and also due to the fact that the fusible material is distributed with the structure of the sintered product in the form of inclusions connected with honey, forming heat-conducting bridges along which the main heat flux passes.

Так как максимальное содержание легкоплавкого компонента в структуре спеченного изделия определяется пористостью заготовки, уменьшение пористости спеченного изделия ниже 15% не позволяет обеспечить требуемого содержания легкоплавкого компонента. Кроме того, при уменьшении пористости спеченного изделия ниже 15% и размера пор ниже 20 мкм снижается заполняемость пор при инфильтрации, кроме того, образуется значительное количество закрытых пор, которые не могут быть заполнены легкоплавким материалом, все это затрудняет обеспечение требуемого содержания легкоплавкого компонента в структуре спеченного изделия. При увеличении пористости выше 50%, а также при увеличении размера пор выше 150 мкм произойдет резкое падение прочностных характеристик спеченного изделия, вследствие потери прочности пористой матрицы, образуемой спеченным порошковым материалом.Since the maximum content of the fusible component in the structure of the sintered product is determined by the porosity of the workpiece, a decrease in the porosity of the sintered product below 15% does not allow to provide the required content of the fusible component. In addition, with a decrease in the porosity of the sintered product below 15% and a pore size below 20 μm, the filling of pores during infiltration decreases, in addition, a significant number of closed pores are formed that cannot be filled with fusible material, all of which makes it difficult to provide the required content of a low-melting component in the structure sintered product. With an increase in porosity above 50%, as well as an increase in pore size above 150 μm, a sharp drop in the strength characteristics of the sintered product will occur, due to the loss of strength of the porous matrix formed by the sintered powder material.

Экспериментально установлено, что для образования на поверхности пористой матрицы спеченного изделия слой легкоплавкого материала требуемой толщины, а также обеспечения заполняемость пор при инфильтрации, объем инфильтрата должен превышать объем пор прессованной заготовки, по меньшей мере на 2%, при этом чем более развитой является поверхность изделия, тем больший объем легкоплавкого материала необходимо использовать для достижения указанного выше эффекта. При изготовлении заготовки из материала на основе железа с учетом указанных выше параметров пористости, а пропиточного брикета из материала на основе меди и при избытке пропиточного материала в пределах 5-10% масса пропиточного брикета будет находиться в пределах от 0,4 до 1,5 от массы заготовки.It was experimentally established that for the formation of a sintered product on the porous matrix surface, a layer of fusible material of the required thickness, as well as ensuring pore occupancy during infiltration, the infiltrate volume must exceed the pore volume of the pressed billet by at least 2%, while the product surface is more developed , the larger the volume of fusible material must be used to achieve the above effect. In the manufacture of a workpiece from an iron-based material, taking into account the above porosity parameters, and an impregnating briquette from a copper-based material and with an excess of impregnating material in the range of 5-10%, the mass of the impregnating briquette will be in the range from 0.4 to 1.5 mass of the workpiece.

Кроме того, расплав инфильтрующего материала, выходя на поверхности изделия через поры, размер которых находится в заявленном диапазоне, образует под действием капиллярных сил волнистую структуру, увеличивающую теплорассеивающую поверхность изделия на 20-30%. При размере пор, большем или меньшем указанных, подобный эффект значительно ослабляется, при этом инфильтрующий материал растекается по поверхности практически ровным слоем.In addition, the melt of the infiltrating material, exiting on the surface of the product through pores whose size is in the claimed range, forms a wavy structure under the action of capillary forces, increasing the heat-dissipating surface of the product by 20-30%. If the pore size is larger or smaller than indicated, this effect is significantly weakened, while the infiltrating material spreads on the surface with an almost even layer.

При толщине поверхностного слоя легкоплавкого материала менее 0,2 мм не может быть обеспечен наилучший контакт между поверхностью порошковой детали и поверхностью присоединяемого к ней элемента за счет деформирования поверхностного слоя. Кроме того, при меньшей толщине слоя может произойти нарушение его сплошности, что в ряде случаев приводит к резкому снижению коррозионной стойкости спеченного изделия.When the thickness of the surface layer of the fusible material is less than 0.2 mm, the best contact between the surface of the powder part and the surface of the element connected to it cannot be ensured due to deformation of the surface layer. In addition, with a smaller thickness of the layer, a violation of its continuity can occur, which in some cases leads to a sharp decrease in the corrosion resistance of the sintered product.

Возможность осуществления изобретений, охарактеризованных приведенными выше совокупностями признаков, подтверждается описанием спеченного изделия, представляющего собой несущий элемент подпятника осевой опоры протектора электродвигателя погружного насосного агрегата для добычи нефти, и процесса его изготовления, поясняемым графическими материалами, на которых изображено следующее:The possibility of implementing the inventions characterized by the above sets of features is confirmed by the description of the sintered product, which is a bearing element of the thrust bearing of the axial support of the tread of the electric motor of a submersible pump unit for oil production, and its manufacturing process, illustrated by graphic materials, which depict the following:

На Фиг.1 - части заготовки подпятника.Figure 1 - parts of the workpiece thrust bearing.

На Фиг.2 - собранная заготовка с пропиточным брикетом.Figure 2 - assembled workpiece with impregnating briquette.

На Фиг.3 - спеченное изделие.Figure 3 - sintered product.

На Фиг.4 - фрагмент поверхностной части спеченного изделия.Figure 4 is a fragment of the surface part of the sintered product.

На Фиг.5 - фрагмент поверхностной части спеченного изделия с установленным на поверхности антифрикционным элементом.Figure 5 is a fragment of the surface part of the sintered product with an anti-friction element mounted on the surface.

На гидравлическом прессе двухсторонним прессованием сформировали из порошка технического железа основание 1 подпятника с Т-образными ребрами 2 на верхней поверхности, а также кольцевой элемент 3. Степень измельчения порошка и режимы прессования подобрали таким образом, чтобы обеспечить остаточную пористость кольцевого элемента 3 около 15-20%, а основания 1 около 25-35% с размером в пределах от 20 до 150 мкм с учетом предполагаемой нагруженности указанных элементов спеченного изделия.On a hydraulic press, double-sided pressing formed the base 1 of a thrust bearing with technical iron powder with T-ribs 2 on the upper surface, as well as an annular element 3. The degree of grinding of the powder and the pressing regimes were chosen so as to ensure residual porosity of the annular element 3 of about 15-20 %, and the base 1 is about 25-35% with a size ranging from 20 to 150 microns, taking into account the expected load of these elements of the sintered product.

После этого собрали части заготовки подпятника с обеспечением плотного контакта между соответствующими поверхностями ребер 2 и кольцевого элемента 3.After that, parts of the thaw piece were assembled to ensure tight contact between the corresponding surfaces of the ribs 2 and the annular element 3.

Из порошка на основе меди марки ПМС-1 с легирующими добавками изготовили пропиточный брикет 4 и разместили его на внешней поверхности кольцевого элемента 3 собранной заготовки (см. Фиг.2). Массу пропиточного брикета в рассматриваемом случае выбрали равной около 0,5 от массы заготовки для обеспечения полного заполнения пор спеченного изделия и образования поверхностного слоя требуемой толщины.An impregnating briquette 4 was made from a powder based on copper based on PMS-1 brand with alloying additives and placed on the outer surface of the annular element 3 of the assembled workpiece (see Figure 2). The mass of the impregnating briquette in the case under consideration was chosen equal to about 0.5 of the mass of the workpiece to ensure complete filling of the pores of the sintered product and the formation of a surface layer of the required thickness.

Затем поместили собранную заготовку с пропиточным брикетом в печь с защитной атмосферой и провели спекание с одновременной диффузионной сваркой частей заготовки и инфильтрацией расплавленной медью. Процесс производили в среде эндогаза при температуре, превышающей температуру плавления пропиточного брикета (от 1000 до 1300°С) в течение времени, требующегося для полного спекания и инфильтрации меди по всему объему изделия (от 1 до 3 часов), с учетом марки используемого порошка технического железа и размеров изделия.Then, the assembled preform with impregnating briquette was placed in a furnace with a protective atmosphere and sintering was performed with simultaneous diffusion welding of parts of the preform and infiltration with molten copper. The process was carried out in endogas medium at a temperature exceeding the melting temperature of the impregnating briquette (from 1000 to 1300 ° C) for the time required for complete sintering and copper infiltration over the entire volume of the product (from 1 to 3 hours), taking into account the brand of technical powder used iron and product sizes.

После спекания получили изделие (см. Фиг.3) с монолитной внутренней структурой без разрывов между соединяемыми поверхностями и равномерным распределением меди по всему объему спеченного изделия. Содержание меди в спеченном изделии составило около 35 мас.%, из которых около 5 мас.% в виде твердого раствора замещения с железом, около 25 мас.% выделилось в порах образованной после спекания порошкового материала пористой металлической матрицы, заполняемость пор оказалась близка к 100%, при этом на поверхности пористой матрицы спеченного изделия образовался сплошной слой меди толщиной, находящейся в пределах от 0,2 до 0,4 мм, имеющий волнообразную структуру (см. Фиг.4).After sintering, a product was obtained (see FIG. 3) with a monolithic internal structure without gaps between the surfaces to be joined and a uniform distribution of copper throughout the entire volume of the sintered product. The copper content in the sintered product was about 35 wt.%, Of which about 5 wt.% In the form of a solid solution of substitution with iron, about 25 wt.% Was released in the pores of the porous metal matrix formed after sintering of the powder material, the pore occupancy was close to 100 %, while on the surface of the porous matrix of the sintered product formed a continuous layer of copper with a thickness ranging from 0.2 to 0.4 mm, having a wavy structure (see Figure 4).

Верхняя поверхность опорных элементов, образованных путем удаления участков кольцевого элемента 3 между ребрами 2 (на Фиг.3 показано пунктиром), предназначена для закрепления антифрикционных элементов 5 подпятника, которую производят с деформированием медного слоя на поверхности опорного элемента (см. Фиг.5), как и установку несущего элемента подпятника в корпусе протектора, что обеспечивает минимизацию контактного термического сопротивления.The upper surface of the support elements formed by removing portions of the annular element 3 between the ribs 2 (dotted in FIG. 3) is used to fix the anti-friction elements 5 of the thrust bearing, which is produced with the deformation of the copper layer on the surface of the support element (see Figure 5), as well as the installation of the bearing element of the thrust bearing in the tread housing, which minimizes contact thermal resistance.

Экспериментально было установлено, что теплопроводность спеченного изделия, изготовленного описанным выше образом, превышает теплопроводность несущих элементов подпятников, выполненных из стали, не менее чем в 2,5-3 раза.It was experimentally established that the thermal conductivity of the sintered product manufactured in the manner described above exceeds the thermal conductivity of the bearing elements of thrust bearings made of steel, not less than 2.5-3 times.

В результате эксплуатации протектора электродвигателя с описанным выше несущим элементом подпятника было выявлено увеличение ресурса антифрикционных элементов приблизительно на 20% за счет снижения рабочей температуры антифрикционных элементов вследствие эффективного отвода и рассеивания тепла, выделяемого антифрикционным элементом в процессе работы, кроме того, было выявлено, что несущий элемент обладает достаточной прочностью, повышенной термо- и коррозионной стойкостью.As a result of operation of the motor tread with the thrust bearing element described above, an increase in the resource of antifriction elements by approximately 20% was revealed due to a decrease in the operating temperature of antifriction elements due to the efficient removal and dissipation of heat generated by the antifriction element during operation, in addition, it was revealed that the bearing the element has sufficient strength, increased thermal and corrosion resistance.

Claims (10)

1. Спеченное изделие, содержащее пористую матрицу из спеченного порошкового материала, поры которой заполнены легкоплавким материалом, имеющим теплопроводность и пластичность, большую, чем у спеченного порошкового материала, при этом на поверхности матрицы образован слой легкоплавкого материала, отличающееся тем, что объем пор матрицы, заполненных легкоплавким материалом, находится в пределах от 15 до 50% объема матрицы, а слой легкоплавкого материала имеет волнистую наружную поверхность, форма которой, по крайней мере, частично соответствует распределению выходов пористой структуры на поверхности матрицы, заполненных легкоплавким материалом, при этом толщина, по крайней мере, основной части слоя легкоплавкого материала составляет не менее 0,2 мм.1. A sintered product containing a porous matrix of sintered powder material, the pores of which are filled with fusible material having a heat conductivity and plasticity greater than that of the sintered powder material, while a layer of fusible material is formed on the surface of the matrix, characterized in that the pore volume of the matrix, filled with fusible material, is in the range from 15 to 50% of the matrix volume, and the layer of fusible material has a wavy outer surface, the shape of which at least partially matches output distribution exists on the surface of the porous structure of the matrix filled with fusible material, the thickness, at least a major portion of the layer of fusible material is no less than 0.2 mm. 2. Спеченное изделие по п.1, отличающееся тем, что размер, по крайней мере, основной части пор матрицы, заполненных легкоплавким материалом, находится в пределах от 20 до 150 мкм.2. The sintered product according to claim 1, characterized in that the size of at least the main part of the pores of the matrix filled with fusible material is in the range from 20 to 150 microns. 3. Спеченное изделие по п.1, отличающееся тем, что оно содержит от 30 до 60 мас.% легкоплавкого материала.3. The sintered product according to claim 1, characterized in that it contains from 30 to 60 wt.% Fusible material. 4. Спеченное изделие по п.1, отличающееся тем, что пористая матрица выполнена из спеченного порошкового материала на основе железа.4. Sintered product according to claim 1, characterized in that the porous matrix is made of sintered iron-based powder material. 5. Спеченное изделие по п.1, отличающееся тем, что легкоплавкий материал представляет собой материал на основе меди.5. The sintered product according to claim 1, characterized in that the fusible material is a material based on copper. 6. Способ изготовления спеченного изделия, включающий формирование заготовки из порошкового материала путем прессования, изготовление пропиточного брикета из легкоплавкого материала, имеющего теплопроводность и пластичность, большую, чем у порошкового материала, размещение его на поверхности заготовки и спекание заготовки с одновременной инфильтрацией легкоплавким материалом, отличающийся тем, что в процессе прессования обеспечивают остаточную пористость заготовки в пределах от 15 до 50% с размером, по крайней мере, основной части пор в пределах от 20 до 150 мкм, при этом массу пропиточного брикета определяют из условия превышения объема легкоплавкого материала над объемом пор заготовки, по крайней мере, на 2%.6. A method of manufacturing a sintered product, including the formation of a preform of powder material by pressing, the manufacture of an impregnating briquette of fusible material having a heat conductivity and plasticity greater than that of the powder material, placing it on the surface of the preform and sintering the preform with simultaneous infiltration with fusible material, characterized the fact that during the pressing process provide a residual porosity of the workpiece in the range from 15 to 50% with a size of at least the main part of the pores in the range from 20 to 150 microns, while the weight of the impregnating briquette is determined from the condition that the volume of fusible material exceeds the pore volume of the workpiece by at least 2%. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что заготовку прессуют из порошкового материала на основе железа.7. The method according to claim 6, characterized in that the preform is pressed from a powder material based on iron. 8. Способ по п.6, отличающийся тем, что пропиточный брикет изготавливают из легкоплавкого материала на основе меди.8. The method according to claim 6, characterized in that the impregnating briquette is made of fusible material based on copper. 9. Способ по п.6, отличающийся тем, что формируют сборную заготовку, при этом осуществляют раздельное прессование частей заготовки, производят сборку заготовки, а пропиточный брикет размещают на поверхности собранной заготовки.9. The method according to claim 6, characterized in that the prefabricated workpiece is formed, while the parts of the workpiece are pressed separately, the workpiece is assembled, and the impregnation briquette is placed on the surface of the assembled workpiece. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что в процессе прессования обеспечивают разную пористость частей заготовки.10. The method according to claim 9, characterized in that during the pressing process provide different porosity of the parts of the workpiece.
RU2004100686/02A 2004-01-14 2004-01-14 Sintered product and method for making it RU2271896C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004100686/02A RU2271896C2 (en) 2004-01-14 2004-01-14 Sintered product and method for making it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004100686/02A RU2271896C2 (en) 2004-01-14 2004-01-14 Sintered product and method for making it

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004100686A RU2004100686A (en) 2005-06-27
RU2271896C2 true RU2271896C2 (en) 2006-03-20

Family

ID=35836325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004100686/02A RU2271896C2 (en) 2004-01-14 2004-01-14 Sintered product and method for making it

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2271896C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT16903U1 (en) * 2019-10-25 2020-11-15 Miba Sinter Austria Gmbh Process for the production of a sintered component

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СЮР Т.А. и др. Коррозионная стойкость порошковых материалов нефтепромыслового оборудования в солянокислых средах. Защита металлов, 1999, т.35, №3, с.296-302. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT16903U1 (en) * 2019-10-25 2020-11-15 Miba Sinter Austria Gmbh Process for the production of a sintered component
US11590571B2 (en) 2019-10-25 2023-02-28 Miba Sinter Austria Gmbh Method for producing a sintered component

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004100686A (en) 2005-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mizuuchi et al. Processing of diamond particle dispersed aluminum matrix composites in continuous solid–liquid co-existent state by SPS and their thermal properties
KR101321110B1 (en) Metallurgical composition of particulate materials, self-lubricating sintered product and process for obtaining self-lubricating sintered products
Ho et al. Evaluation of W–Cu metal matrix composites produced by powder injection molding and liquid infiltration
US2372202A (en) Bearing
EP3305927B1 (en) Sintered friction material for high speed railway vehicles and method for manufacturing same
Asif et al. Development of iron based brake friction material by hot powder preform forging technique used for medium to heavy duty applications
Susilowati et al. Mechanical and microstructural characteristics of Cu–Sn–Zn/Gr metal matrix composites processed by powder metallurgy for bearing materials
Pobel et al. Selective electron beam melting of oxide dispersion strengthened copper
Gu et al. Effects of dry sliding conditions on wear properties of al-matrix composites produced by selective laser melting additive manufacturing
JP6760807B2 (en) Copper-based sintered alloy oil-impregnated bearing
CN105316532A (en) Manufacturing method for aluminum alloy-steel double metal material used for sliding bearing of multilayer structure
CN104889405A (en) Ceramimetallurgical high-nickel alloy bearing material
JP2008267158A (en) Piston for internal combustion engine and method for manufacturing the same
RU2271896C2 (en) Sintered product and method for making it
JP6198652B2 (en) Sliding member
EP2327808A1 (en) Magnesium-based composite material having ti particles dispersed therein, and method for production thereof
EP1829630A2 (en) Method for producing a plain bearing antifriction layer
Rusin et al. Impact of the structure on mechanical and tribological properties of sintered (AL–12 SI)–40 SN alloy
JP2015218344A (en) Sliding member
GB2364946A (en) Aluminium alloys and method for the production thereof
KR100707691B1 (en) Sliding bearing with solid-state sintered layer
JP2013221181A (en) Intermetallic compound-reinforced composite material and method for producing the same
WO2017002623A1 (en) Composite for wear-resistant ring having excellent heat conductivity
Pillari et al. Effect of graphene on the microstructure, thermal conductivity, and tribological behavior of cast B319 Al alloy
Soy et al. AlSi10Mg alloy infiltration into porous SiC structures manufactured by sponge replication