SK5151Y1 - Fluid-tight sintered metall parts and production method - Google Patents
Fluid-tight sintered metall parts and production method Download PDFInfo
- Publication number
- SK5151Y1 SK5151Y1 SK5019-2008U SK50192008U SK5151Y1 SK 5151 Y1 SK5151 Y1 SK 5151Y1 SK 50192008 U SK50192008 U SK 50192008U SK 5151 Y1 SK5151 Y1 SK 5151Y1
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- sintered
- sintering
- parts
- liquid
- metal
- Prior art date
Links
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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
Oblasť technikyTechnical field
Technické riešenie sa týka kvapalinotesných sintrovaných kovových dielcov vyznačujúcich sa vysokou odolnosťou voči zaťaženiu v podstate vyrobených zo zmesí neželezných kovových práškov.The technical solution relates to liquid-tight sintered metal parts characterized by high resistance to load essentially made of mixtures of non-ferrous metal powders.
Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Zmesou neželezných kovov sa rozumie tiež zmes obsahujúca nepatrné množstvo železa - do 8 % váhových, malé množstvá železa, ktoré sa môžu vyskytovať ako legovacie prísady sú prípustné.A mixture of non-ferrous metals is also understood to mean a mixture containing a small amount of iron - up to 8% by weight, small amounts of iron which may be present as alloying additives are acceptable.
Ako sintrovaný dielec s vysokou odolnosťou sú v spojitosti s týmto vynálezom mienené sintrované súčiastky s vyššou tvrdosťou ako (bez tlaku) v podstate v pevnom stave sintrované diely bez prídavných pomocných lisovacích prostriedkov, majúce rovnaké chemické zloženie.Sintered parts having a high durability in connection with the present invention are sintered parts having a higher hardness than (without pressure) substantially solid state sintered parts without additional compression aids having the same chemical composition.
Pod pojmom kvapalinotesný dielec je v súvislosti s touto prihláškou mienené teleso s nepriepustným povrchom, ktorý neumožňuje žiadne prenikanie kvapaliny, ako sú tekutiny alebo plyny - pri zvýšenom tlaku (0,1 až 100 bar), tiež ich môžeme nazvať hermetickými.In the context of this application, a liquid-tight member is meant to have an impermeable surface that does not allow any liquid, such as liquids or gases, to penetrate at an elevated pressure (0.1 to 100 bar), also called hermetic.
Predovšetkým sú v texte použité a vysvetlené procesy a odborné výrazy z oblasti sintrovania (spekacích procesov), ktoré sú odborníkom známe.In particular, processes and technical terms in the field of sintering (sintering processes) known to those skilled in the art are used and explained in the text.
Pod sintrovaním rozumieme vo všeobecnosti spracovanie východiskových materiálov nachádzajúcich sa vo forme práškov, ktoré v kombinácii fyzikálnych vlastností, metalurgickým - taviacim procesom- nie je možné hospodárne vyrobiť. Po stlačení sú výlisky v sintrovacej peci riadeným a kontrolovaným procesom tepelne spracované. Toto spracovanie práškového výlisku sa deje pri teplote, ktorá sa nachádza v intervale od polovice teploty - bodu tavenia do teploty tavenia. Sintrovanie je obzvlášť závislé na teplote. Od teploty a tlaku závisí zmrašťovanie a pórovitosť.In general, sintering refers to the processing of starting materials in the form of powders, which, in combination with physical properties, by a metallurgical melting process, cannot be economically produced. After compression, the moldings in the sintering furnace are heat treated by a controlled and controlled process. This processing of the powder compact takes place at a temperature ranging from a half of the melting point to the melting point. Sintering is particularly temperature dependent. Shrinkage and porosity depend on temperature and pressure.
Štandardne sa prevádza sintrovanie v sintrovacej peci v ochrannej atmosfére pri tlaku, rovnajúcom sa tlaku okolia.As a standard, sintering is performed in a sintering furnace under a protective atmosphere at a pressure equal to ambient pressure.
Produkty sintrovania sa vyznačujú • vysokým využitím suroviny • vysokým stupňom geometrickej reprodukovateľnosti pri masovej produkcii • možnosťou kombinovať rôzne legované časti, aj také, ktoré nevytvárajú žiadne homogénne taveniny.Sintering products are characterized by: • high use of raw material • high degree of geometric reproducibility in mass production • possibility to combine various alloyed parts, even those that do not produce any homogeneous melts.
Sú rôzne varianty sintrovania:There are different variations of sintering:
Sintrovanie s kvapalnou fázou (liquid phase sintering)Liquid phase sintering
Častice z materiálu s vysokou teplotou tavenia sú počas sintrovania spolu spájané fázou vznikajúcou z iného materiálu spolu spájané, čo spôsobuje silné zmrašťovanie.The particles of high melting point material are sintered together during sintering by a phase formed from another material, which causes strong shrinkage.
Sintrovanie v pevnej fáze (solid state sintering)Solid state sintering
Predpokladá sa zabránenie vzniku kvapalnej fázy, v protiklade k sintrovaniu v kvapalnej fáze, lebo to vedie k menšiemu zdržaniu pri výrobe konečných montážnych dielov. V podstate dochádza len k difúzii na hraniciach zŕn. Len pri sintrovaní v pevnej fáze dochádza k rekryštalizácii (vytváraniu nových zŕn). Pri rekryštalizačnej teplote dochádza v peci k tvorbe novej textúry. Je známe, že toto je závislé na teplote a tlaku, ako bolo opísané vyššie.Prevention of the formation of a liquid phase is anticipated, as opposed to sintering in the liquid phase, as this leads to less delay in the production of the final assembly parts. Basically, there is only diffusion at the grain boundaries. Only in solid phase sintering does recrystallization (formation of new grains) occur. At the recrystallization temperature, a new texture is formed in the furnace. It is known that this is dependent on temperature and pressure as described above.
Medzi sintrovaním v kvapalnej a pevnej fáze je plynulý prechod.There is a smooth transition between liquid and solid phase sintering.
Sintrovanie pod tlakom (pressure assisted sintering)Pressure assisted sintering
Počas sintrovania pod zvýšeným tlakom sa ľahšie vytvárajú kontakty medzi susednými zrnami, medzi ktorými dochádza k lepšej difúzii.During sintering under increased pressure, contacts between adjacent grains are easier to form between which better diffusion occurs.
Izostatické lisovania za teplaHot isostatic pressing
Pri izostatickom lisovaní za tepla, (HIP = Hot Isostatic Pressing) sú výlisky jednotlivo diskontinuálne sintrované v tlakovej komore, čo je pre sériovú výrobu únosné len vo výnimočných prípadoch.In hot isostatic pressing (HIP), the stampings are individually sintered individually in a pressure chamber, which is only acceptable for series production in exceptional cases.
Kontinuálne izostatické lisovanieContinuous isostatic pressing
VEP -A- 14121113 je opísané kontinuálne izostatické lisovanie. Pri ňom sa na vytlačený čap počas sintrovania v pevnej fáze pôsobí tlakom.Continuous isostatic pressing is described in EP-A-14121113. It exerts pressure on the extruded pin during solid phase sintering.
Štandardné sintrovanieStandard sintering
Štandardné sintrovanie sa prevádza bez tlaku v peci pod ochranným plynom, najmä u materiálov, ktoré pri zvýšených teplotách ľahko reagujú s plynom, ktorý je nahradený plynom ochranným. Napríklad to bude plyn bez kyslíka, aby sa zamedzilo tvoreniu kysličníkov, alebo to bude suchý plyn, aby sa zabránilo tvorbeStandard sintering is carried out under pressure in a furnace under shielding gas, especially for materials that readily react at elevated temperatures with the gas replaced by the shielding gas. For example, it will be an oxygen-free gas to prevent the formation of oxides, or it will be a dry gas to prevent the formation of
SK 5151 B6 hydroxidov. Pri štandardnom sintrovaní bude k sintrovaniu použitý prášok, granulát, krupica alebo podobný materiál spolu s pomocnými prostriedkami pre lisovanie, spravidla bude lisovanie unaxiálne do konečnej formy, a takto vyrobený výlisok potom v sintrovacej peci sintrovaný pri teplotách 1/2 až 4/5 taviacej teploty, prípadne teploty tuhnutia kovového prášku, poprípade pod ochrannou atmosférou.EN 5151 B6 hydroxides. In standard sintering, a powder, granulate, semolina or the like will be used for sintering together with compression aids, typically the compression molding will be non-axial to the final mold, and the molding thus produced will be sintered at temperatures of 1/2 to 4/5 of the melting temperature. and optionally the freezing point of the metal powder, optionally under a protective atmosphere.
Formy spracovania nasledujúce po vylisovaní:Processing forms following pressing:
Kalibrácia:Calibration:
Pod kalibráciou sa rozumie v súvislosti so sintrovanými dielmi trojdimenzionálne dolisovanie dielca, s jeho malým zhustením, pri ktorom sa vyrovnajú deformácie vzniknuté pri sintrovaní. Pri tom sa len nepatrne zmení geometria. Dospeje sa ku korektúre skrivení vzniknutých pri sintrovaní. Za tým nenasleduje žiadna základná úprava tvaru, ale veľmi jednoduché dolisovanie. Po nepatrnej zmene tvaru vo veľkosti niekoľkých percent, už nenasleduje žiadne nové tvárnenie.Calibration is to be understood in relation to sintered parts, the three-dimensional compression of the part, with its small densification, which compensates for deformations occurring during sintering. The geometry changes only slightly. A correction of the curvature resulting from sintering is achieved. This is followed by no basic shape adjustment, but very simple pressing. After a slight change in shape by a few percent, there is no new forming.
Voľný ťah je to dvojdimenzionálne tvárnenie a vyznačuje sa hladením povrchu sintrovaných dielcov.Free draft is a two-dimensional forming and is characterized by the smoothing of the surface of sintered parts.
Fazetovanie- zrážanie hránChamfering - chamfering of edges
Pod týmto rozumieme v súvislosti so sintrovanými dielcami odstránenie ostrých hrán na výrobku, pričom nedochádza k zmene jeho rozmerov.By this we mean in the context of sintered parts the removal of sharp edges on the product without changing its dimensions.
Príprava práškov na sintrovaniePreparation of sintering powders
Lisovanie za studenáCold pressing
Prášok, s alebo bez pomocného prostriedku na lisovanie, bude spevnený bez prívodu tepla.The powder, with or without the compression aid, will be consolidated without heat supply.
Lisovanie za teplaHot pressing
Prášok bude bez sintrovania lisovaný za tepla, pričom sú žiadané vyššie termické vlastnosti použitého pomocného lisovacieho prostriedku, ako pri lisovaní za studená.The powder will be hot sintered without sintering, with higher thermal properties of the auxiliary die used than cold pressing being desired.
Pomocný lisovací prostriedokAuxiliary pressing means
Môže ním byť prostriedok na oddeľovanie, alebo na mazanie, alebo tiež prostriedok na zlepšenie priľnavostí, ktoré spôsobia zvýšenie pevnosti výlisku a tiež zníženie lisovacej sily, potrebnej na zhutnenie práškov.It may be a means for separating or lubricating, or also a means for improving adhesion which will increase the strength of the compact and also reduce the pressing force required to compact the powders.
Pod týmto pojmom rozumieme jak oddeľovacíe prostriedky, ktoré pomáhajú pri vyhadzovaní výliskov z lisovacích foriem, tak aj mazacie prostriedky, ktorými sa zlepšujú klzné vlastnosti jednotlivých čiastočiek prášku medzi sebou navzájom, ako sú napríklad vosky, grafit, alebo silikónový olej. Uprednostňované sú pomocné prostriedky, ktoré počas sa sintrovania odlúčia, alebo sa chemicky premenia, napríklad vyhoria.By this we mean both separating aids that assist in ejecting moldings from the molds, as well as lubricating means that improve the sliding properties of the individual powder particles with each other, such as waxes, graphite, or silicone oil. Preference is given to auxiliaries which, during sintering, are separated or chemically transformed, for example, burnt.
Na zhutnenie základného dielca pri sintrovaní v peci často naväzuje rozpúšťacie žíhanie, ktoré pomocou rekryštalizácie zlepšuje štruktúry vytvorené sintrovaním. Potom nasleduje obvyklé spracovanie sintrovaných dielcov, akými sú brúsenie, sústruženie, nanášanie povlakov na sintrované diely.To compact the base member when sintered in the furnace, it is often followed by solution annealing, which by recrystallization improves the structures formed by sintering. This is followed by conventional processing of sintered parts, such as grinding, turning, and coating of sintered parts.
Obecne môžu podľa známych procesov vyrobené sintrované diely zo zmesí kovových práškov, najmä v prípade nehomogénne sa taviacich práškových zmesí spekané, v dôsledku rôznych difúznych rýchlostí vykazovať porózity, alebo zmiešané oblasti. Tieto poškodzujú štruktúru sintrovaných dielcov a ich mechanickotechnologické vlastnosti natoľko, že vzniká netesná, porózna povrchová vrstva, alebo je vadný celý dielec. Vlastnosti takto vyrobeného dielca zo sintrovaných práškov, sú následne vplyvom týchto poškodených oblastí, ktorých výskyt sa nedá predvídať, zhoršené. Sú tiež veľké rozdiely medzi jednotlivými vyrobenými sintrovanými dielcami, čo sa prejavuje zvýšenou náklonnosťou k lomom materiálu pozdĺž nehomogénnych oblastí, aj vo zvýšenej drsnosti povrchu a v znížení tvrdosti povrchu. To je najmä vtedy, keď sú sintrované dielce nasadzované v prevádzke so zvýšeným zaťažením napríklad ako ozubené kolá, kolesá čerpadiel atď. Nevýhody doterajšieho spôsobu výroby vedú v dôsledku vysokého podielu zmätkov k zvýšeniu nákladov.In general, sintered parts made of metal powder mixtures, in particular in the case of non-homogeneous melting powder mixtures, can exhibit porosity or mixed areas due to different diffusion rates according to known processes. These damage the structure of the sintered parts and their mechanical and technological properties to such an extent that a leaky, porous surface layer is formed or the entire part is defective. The properties of the sintered powder component thus produced are deteriorated as a result of these unpredictable damaged areas. There are also large differences between the individual sintered parts produced, which is manifested in increased tendency to fracture of material along non-homogeneous regions, also in increased surface roughness and reduced surface hardness. This is particularly the case when sintered parts are used in heavy-duty operation, for example as gears, pump wheels, etc. The disadvantages of the prior art process result in higher costs due to the high degree of confusion.
Oproti tomu je úlohou vynálezu výroba sintrovaných dielov majúcich vysokú povrchovú tvrdosť, znášajú vysoké mechanické zaťaženie a sú kvapalinotesné.On the other hand, it is the object of the invention to manufacture sintered parts having a high surface hardness, withstand high mechanical loads and are liquid-tight.
Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution
Nedostatky opísané v časti doterajší stav techniky sú vyriešené pomocou kvapalinotesného sintrovaného dielca, ktorý znáša vysoké zaťaženie, a je v podslate vyrobený:The drawbacks described in the prior art are solved by means of a liquid-tight sintered part which can withstand high loads and is produced in the underlay:
• zo zmesi neželezných kovových práškov, • z vloženého výlisku vyrobeného v podstate bez pomocných lisovacích prostriedkov;• a mixture of non-ferrous metal powders; • an intermediate molding manufactured substantially without compression aids;
• beztlakovým sintrovaním tohto výlisku v ochrannom plyne pri teplote až do 70% taviacej teploty kovu, • prednostne do 60 % taviacej teploty kovu, • poprípade podrobenému rozpúšťaciemu žíhaniu, • prípadne kalibrovaniu a ďalším spracovaniam.• by pressure sintering the molding in a shielding gas at a temperature of up to 70% of the melting temperature of the metal, • preferably up to 60% of the melting temperature of the metal, • optionally subjected to a solution annealing, • optionally calibrating and further processing.
SK 5151 B6SK 5151 B6
Ďalšie výhodné riešenia vyplývajú zo závislých nárokov.Further advantageous solutions result from the dependent claims.
Prednostne majú podľa vynálezu vyrobené sintrovnané kovové dielce hustotu od 95% do 97 % teoretickej hustoty zmesi kovových práškov.Preferably, the sintered metal parts produced according to the invention have a density of from 95% to 97% of the theoretical density of the metal powder mixture.
Ako východisková zmes na sintrovanie je použitý práškový materiál z kovov, čiastočky zliatin, tvrdokovy, čiastočky slúžiace na zlepšenie odolnosti proti opotrebovaniu, vlákna a pomocné lisovacie prostriedky.As a starting mixture for sintering, metal powder material, alloy particles, tungsten carbide, particles used to improve wear resistance, fibers and compression aids are used.
V zmysle tejto prihlášky sa pod výliskom bez pomocného lisovacieho prostriedku rozumie úplne bez pomocného lisovacieho prostriedku vyrobený výlisok, alebo taký výlisok, ktorý obsahuje menej ako 5 % hmotnostných pomocného lisovacieho prostriedku, a tiež taký výlisok, ktorý na základe známych poznatkov o odstránení pomocných lisovacích prostriedkov obsahuje menej ako 1 % hmotn., prednostne do 0,5 % hmota., výhodne do 0,01 % hmotn. pomocného lisovacieho prostriedku.For the purposes of this application, a molding without a molding aid means a molding without molding aid, or a molding containing less than 5% by weight of molding aid, and also molding which, on the basis of the known knowledge of removing molding aid, it contains less than 1% by weight, preferably up to 0.5% by weight, preferably up to 0.01% by weight. compression aid.
Prednostne budú v zmysle vynálezu sintrované kovové dielce vyrobené prevažne zo skupiny ľahkých kovov, najmä Al, Mg, Be, Ti. Ďalšie zložky môžu byť iné kovy alebo prvky ako Cu, Si, Zn, O, C, Fe atď.Preferably, for the purposes of the invention, sintered metal parts will be made predominantly from the group of light metals, in particular Al, Mg, Be, Ti. The other components may be other metals or elements such as Cu, Si, Zn, O, C, Fe, etc.
Výhodne bude odlučovanie pomocného lisovacieho prostriedku urobené pri sintrovaní v sintrovacej peci za prítomnosti inertného plynu akým sú vzácne plyny, H2, N2, CO2, alebo ich zmesi, aby sa počas sintrovania zabránilo tvorbe oxidov, alebo hydroxidov.Preferably, the separation of the compression aid will be accomplished by sintering in a sintering furnace in the presence of an inert gas such as noble gases, H 2 , N 2 , CO 2 , or a mixture thereof to prevent formation of oxides or hydroxides during sintering.
Preto, že podľa vynálezu obsahuje výlisok len nepatrné množstvo, alebo je úplne bez zbytkov vosku beztlakovo sintrovaný, môžu byť vyrobené (pri zabránení vzniku kvapalnej fázy počas sintrovania), prekvapujúco dobré kvapalinotesné dielce. Neočakávalo sa, že takto klasicky beztlakovo štandardne sintrované výlisky, v podstate bez pomocného lisovacieho prostriedku, pri tak nízkej teplote sintrovania v pevnej fáze (čo vedie k úsporám nákladov za energie) budú poskytovať vysokotesné produkty s veľmi stabilným tvarom.Since the molding according to the invention contains only a small amount or is completely squeezed without pressure wax residues, surprisingly good liquid-tight parts can be produced (while avoiding the formation of a liquid phase during sintering). It was not expected that such conventional non-pressurized standard sintered moldings, substantially free of compression aid, at such a low solid phase sintering temperature (resulting in energy cost savings) would provide high-tight products with a very stable shape.
Ukazuje sa, že tento proces sintrovania poskytuje sintrované dielce s pretrvávajúcou tvrdosťou, vysoko zaťažiteľné, ktoré v dôsledku vysokej hustoty a relatívne guľovitému tvaru zrna oproti sintrovaným dielom, ktoré sú kontinuálne izostaticky vytlačované na pretlačovacom lise, podľa spôsobu opísanému v EP - A1 - 1412113 sú vyrobené ako kvapalinotesné, tvrdšie, majúce menšiu duktilitu, čo je požadované pre veľmi zaťažované konštrukčné diely.It appears that this sintering process provides sintered parts with a persistent hardness, highly loadable, which due to the high density and the relatively spherical grain shape of the sintered parts which are continuously isostatically extruded on the extrusion press, according to the method described in EP-A1 - 1412113 made as liquid-tight, harder, having less ductility, which is required for heavily loaded components.
Výhodne bude podľa vynálezu ako východiskový materiál pre odlučovanie pomocného lisovacieho prostriedku použitý práškový výlisok, vyrobený známym spôsobom zhutňovania prášku.Advantageously, according to the invention, a powder compact produced by a known powder compacting method will be used as the starting material for separating the compression aid.
Podľa iného prevedenia môže tento, pomocou matrice vytvorený kontinuálne sintrovaný výrobok, riadeným ochladzovaním, napríklad ochladzovanie postrekom vody zakalením dosiahnuť jemnú kryštalickú štruktúru. Potom môže nasledovať definované tepelné spracovanie, napríklad pri hliníkom legovaných zliatinách rozpúšťacie žíhanie. Ochladený dielec môže byť mechanicky opracovaný. Ako následné opracovanie môže sa urobiť zlepšenie povrchu, alebo sa môže previesť kalibrácia. Sintrovaný dielec sa môže podrobiť tepelnému spracovaniu, aby sa zlepšila jeho štruktúra.According to another embodiment, this continuous sintered product, controlled by cooling, can be achieved by controlled cooling, for example by cooling by spraying with water by turbidity, to achieve a fine crystalline structure. This may be followed by a defined heat treatment, for example in the case of aluminum-alloyed alloys, solution annealing. The cooled component may be machined. As a post-treatment a surface improvement can be made or a calibration can be performed. The sintered part may be subjected to a heat treatment to improve its structure.
Tiež týmto technickým riešením vyrobené konštrukčné diely z nehomogénne sa taviacich kovových zmesí vykazujú veľkú tvrdosť a obmedzenú duktilitu pri obmedzenej ťažnosti, v porovnaní s tými, ktoré boli kontinuálne izostaticky lisované, podobne je možno dosiahnuť aj hustotu.Also, components made of non-homogeneously melting metal mixtures produced by this technical solution exhibit high hardness and limited ductility with limited ductility, as compared to those which have been continuously isostatically pressed, and similarly density can be achieved.
Pre použitie s introvaných dielov ako konštrukčných súčasti sa dajú veľmi vhodne ovplyvňovať ich mechanické a technologické hodnoty, ako sú elasticita, pevnosť v ťahu a predĺženie.For use with intruded parts as components, their mechanical and technological values such as elasticity, tensile strength and elongation can be very well influenced.
Napríklad konštrukčný diel vyrobený beztlakovým sintrovaním z hliníkovej zliatiny s 13 % hmotn. kremíka má ťažnosť do lomu 10 % z ťažnosti konštrukčného dielu, vyrobeného z rovnakej zliatiny, ktorá bola kontinuálne izostaticky sintrovaná.For example, a component made by non-pressurized sintering of an aluminum alloy with 13 wt. Silicon has an elongation to fracture of 10% of the elongation of a component made of the same alloy which has been continuously isostatically sintered.
Preto, že je zabránené vytváranie tavnej fázy, môžu byť tiež spracované nemiešateľné zložky, akými sú tvrdé fázy. Tieto sú tiež homogénne rozdelené.Since the formation of a melt phase is prevented, immiscible components such as hard phases can also be treated. These are also homogeneously distributed.
Ako práškový materiál v podstate môže byť použitá zmes kovových práškov, prípadne ich zliatin a ďalšie materiály ako tvrdé častice, vlákna, oteruvzdomé látky ako karbid bóru, nitrid boru a nekovové materiály.In principle, a mixture of metal powders or alloys thereof and other materials such as hard particles, fibers, abrasion-resistant materials such as boron carbide, boron nitride and non-metallic materials can be used as the powder material.
Môžu sa tak vyrábať kompozity kov - základná hmota (Metal Matrix Composite), pričom druhá zložka môže byť vláknitá, alebo tiež môže byť v tvare častíc.Thus, metal-matrix composites can be produced, wherein the second component can be fibrous or also in the form of particles.
Ako vlákna sa môžu použiť krátke, alebo dlhé vlákna, poprípade malé podiely častíc medzi 5-30 % objemových. Krátke vlákna (whisker) majú dĺžku, ktorá jc podstatne menšia ako je 100 násobok ich priemeru, dlhé vlákna, nekonečné vlákna alebo kontinuálne vlákna sú také, ktorých dĺžka je väčšia ako 100 násobok ich priemeru. Vlákna slúžia k zlepšeniu pevnosti sintrovaných dielov.Short or long fibers or small proportions of particles between 5-30% by volume can be used as fibers. Whiskers have a length substantially less than 100 times their diameter; long fibers, continuous filaments or continuous fibers are those whose length is greater than 100 times their diameter. The fibers serve to improve the strength of the sintered parts.
Časticami zosilnené materiály (particel reinforced materials) majú určité prídavky SiC, karbidu bóru , Al2O3 atď.Particle reinforced materials have certain additions of SiC, boron carbide, Al 2 O 3, etc.
Na základe procesu zaručujúceho vysokú homogenitu môžu sa tiež spracovávať iné, typicky sintrované zliatiny, akými sú zliatiny Ti, najmä zliatiny Ti/Nb, Ti/Al a TiAlNb, tiež Co-Ti-B, Mg s SiC, karbid bóru, alebo zliatiny AlPb, s vysokou schopnosťou akumulovať teplo, ktoré taviacim hutníckym spôsobom nie je možné vyrobiť. Spracované môžu byť tiež častice berýlia a horčíka, atď. typické zloženie sú napríklad hliník s Si, Mg, Cu, Zn a poprípade Fe s obsahom 10-40 % hmotn. Si, 0 - 3 % hmotn. Mg, 0 - 5 % hmota. Cu, Zn, a Fe 0 - 7 % hmotn. a tiež iné zliatiny z ľahkých kovov, s horčíkom, vápnikom, berýliom atď.Other, typically sintered alloys, such as Ti alloys, in particular Ti / Nb, Ti / Al and TiAlNb alloys, also Co-Ti-B, Mg with SiC, boron carbide, or AlPb alloys can also be processed due to the high homogeneity process , with a high heat storage capacity which cannot be produced by the smelting metallurgical process. Beryllium and magnesium particles, etc. can also be processed. typical compositions are, for example, aluminum with Si, Mg, Cu, Zn and optionally Fe with a content of 10-40 wt. % Si, 0-3% wt. Mg, 0-5% wt. Cu, Zn, and Fe 0-7 wt. as well as other light metal alloys with magnesium, calcium, beryllium, etc.
SK 5151 B6SK 5151 B6
U hliníkových sintrovaných dielcov sa ponúkajú medzi inými hliníkové spekané materiály:For aluminum sintered parts, aluminum sintered materials are offered, among others:
• AISi, AlSiCu, AlCuMg s: Cu 3,8 až 4,4 % hmota., Mg 0,5 až 1,0 % hmota, zvyšok Al.AISi, AlSiCu, AlCuMg with: Cu 3.8 to 4.4 wt%, Mg 0.5 to 1.0 wt%, balance Al.
• AlMgSi s AISi 0,4 - 0,8 % hmota., Mg 0,5 -1,0 % hmota., • AlZnMgCu s Cu 0,05 - 0,6 % hmota., Mg 0,25 -1,6 % hmota., Zn 0,1 -1,5 % hmota., • AISi 1,5 - 8,0 % hmota, s viac ako 7 % hmota. Si.• AlMgSi with AISi 0.4 - 0.8% mass, Mg 0.5 -1.0% mass, • AlZnMgCu with Cu 0.05 - 0.6% mass, Mg 0.25 -1.6 % A, Zn 0.1 -1.5%. AISi 1.5 - 8.0%, with more than 7%. Are u.
Technické riešenie sa týka najmä sintrovaných dielcov z ľahkých kovov, ktoré sú ťažkoobrobiteľné. Takto sa dajú vyrobiť aj diely z nadeutektických zliatin.The technical solution relates in particular to sintered light metal parts which are difficult to machine. In this way, it is also possible to produce parts from nadutectic alloys.
Zapekaním vlákien, akými sú keramické, uhlíkové vlákna, alebo vlákna z tvrdých látok, sa získa vyššia pevnosť- vzrastie pevnosť v ťahu, zvýši sa medza prieťažnosti, zvýši sa modul pružnosti, zvýši sa tepelná odolnosť a odolnosť proti tečeniu, redukujú sa koeficienty tepelných rozťažností. Ako látky zvyšujúce odolnosť proti opotrebeniu alebo tvrdé látky sú typické častice SiC, A1N, BN, TiB2, karbid bóru, SiO2, WC, vlákna ako uhlíkové vlákna, kovové vlákna, keramické alebo sklenené vlákna.Fusing of fibers such as ceramic, carbon or hard fiber will give higher strength - increase tensile strength, increase the yield point, increase the modulus of elasticity, increase heat and creep resistance, reduce thermal expansion coefficients . As wear-enhancing or hard materials, typical particles are SiC, AlN, BN, TiB 2 , boron carbide, SiO 2 , WC, fibers such as carbon fibers, metal fibers, ceramic or glass fibers.
Vhodné kovové fázy môžu byť zvolené spomedzi hliníka, titanu, medi, berýlia, horčíka, vápnika, niklu, lítia, chrómu, molybdénu, wolframu, bronzov, nióbu, olova, zinku a kobaltu.Suitable metal phases may be selected from aluminum, titanium, copper, beryllium, magnesium, calcium, nickel, lithium, chromium, molybdenum, tungsten, bronze, niobium, lead, zinc and cobalt.
Je možné sintrovať pri teplotách blížiacich sa až k 70 % bodu tavnej teploty hlavnej zložky východiskovej zmesi kovových práškov, v ochrannom plyne, ktorým môže byť jeden zo skupiny vzácnych plynov, dusík, kysličník uhličitý.It is possible to sinter at temperatures close to 70% of the melting point of the main constituent of the starting metal powder mixture, in a shielding gas, which may be one of the noble gases, nitrogen, carbon dioxide.
Ďalšie ciele, znaky a výhody vyplývajú z nasledujúceho popisu a nárokov, spolu so sprievodnými výkresmi. Pre plné pochopenie podstaty technického riešenia sú pripojené výkresy na ktorých je zobrazené:Other objects, features and advantages will be apparent from the following description and claims, together with the accompanying drawings. For a full understanding of the essence of the technical solution are attached drawings showing:
Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Pre plné pochopenie podstaty technického riešenia sú pripojené výkresy na ktorých je zobrazené: obr. 1 mikroskopická snímka výbrusu zliatiny AlSiCuMg, vyrobenej obvyklým spôsobom sintrovania, obr. 2 mikroskopická snímka výbrusu zliatiny vyrobenej podľa vynálezu zo zliatiny AlSiCuMg, majúcej zloženie ako na obr. 1, obr. 3 predstavuje schematicky znázornené výrobky vyrobené sintrovaním, s hustejšou povrchovou vrstvou a redším vnútrom, obr. 4 schematické znázornenie spôsobu výroby sintrovaných výrobkov podľa technického riešenia.For a full understanding of the nature of the invention, the drawings are enclosed: FIG. 1 is a microscopic image of an AlSiCuMg alloy cut made by a conventional sintering process, FIG. 2 is a photomicrograph of a cut of an alloy produced according to the invention from an AlSiCuMg alloy having a composition as in FIG. 1, FIG. 3 is a schematic representation of sintered articles having a denser coating and a reduced interior; FIG. 4 is a schematic representation of a method of manufacturing sintered products according to the invention.
Príklady uskutočneniaEXAMPLES
Následne bude popísaný výhodný príklad prevedenia vynálezu tvarovaných dielov vyrobených zo zliatiny AlSiCuMg - tento ale nie je v žiadnom prípade týmto obmedzený - podľa tohto spôsobu sa môžu vytvárať dielce a spracovávať tiež iné sintrovania schopné kovové prášky ako sú Ti, Ta, Mg, Be, Cs, Cu.Hereinafter, a preferred embodiment of shaped parts made of AlSiCuMg alloy - but this is in no way limited thereto - will be described - according to this method, other sinterable metal powders such as Ti, Ta, Mg, Be, Cs can be formed and processed. , Cu.
Príklad 1Example 1
Výroba sintrovaných dielov z AlSiCuMgProduction of sintered parts from AlSiCuMg
Základný výlisok vyrobený zo zmesi hliníkového prášku AlSiCuMg, bez pomocného lisovacieho prostriedku, majúci tvar kotúča s priemerom od 10 cm a hrúbku 10 mm, bude sintrovaný 30 minút pri teplote 590 °C, v atmosfére argónu a následne sa prevedie rozpúšťacie žíhanie 30 minút pri teplote 400 °C.The base molding, made of AlSiCuMg aluminum powder blend, without molding aid, having a disc shape of 10 cm diameter and 10 mm thickness, will be sintered for 30 minutes at 590 ° C, under argon atmosphere, followed by dissolution annealing for 30 minutes at temperature 400 ° C.
Tieto beztlakovo sintrované diely sa následne tepelne spracujú 6 hod. pri teplote 250 °C, sintrované dielce sa po tepelnom spracovaní kalibrujú v kalibračnom lise silou 150 KN, za účelom dosiahnutia konečného tvaru s veľmi úzkou rozmerovou toleranciou. Tieto dielce môžu byť, bez ďalšieho spracovania, použité ako hotové (finálne) diely. Tento produkt, zobrazený na obr. 2, má tvrdý povrch a hustotu od 2,67 g/cm3 (96 % teoretickej hustoty).These pressureless sintered parts are then heat treated for 6 hours. at a temperature of 250 ° C, the sintered parts are calibrated in a calibration press with a force of 150 KN after heat treatment to obtain a final shape with a very narrow dimensional tolerance. These parts can be used without further processing as finished parts. The product shown in FIG. 2, has a hard surface and a density of 2.67 g / cm 3 (96% of theoretical density).
Príklad 2Example 2
Porovnávacia skúškaComparative test
Ako porovnávací produkt boli vyrobené kotúčovité AlSiCuMg sintrované diely, rovnakých % mier ako v príklade 1, sintrovaných obvyklým spôsobom zo zmesi prášku ako zrovnávací produkt bol vylisovaný základný výlisok s 3 % hmotnostnými vosku, tento kotúč bol potom v zariadení na odstraňovanie vosku 20 min. pri teplote 400 °C, následne v sintrovacej peci 30 min. pri 590 °C pod argónom sintrovaný, a ešte raz žíhaný pri teplote 400 °C počas 35 min. Na obr. 1 sú zreteľne vidieť pórovité oblasti povrchu.AlSiCuMg disc sintered parts, equal to the percentages as in Example 1, were sintered in a conventional manner from the powder mixture as a comparative product, a base molded with 3% wax was pressed, and this disc was then in a wax removal device for 20 minutes. at 400 ° C, followed by sintering for 30 min. at 590 ° C under argon sintered, and annealed again at 400 ° C for 35 min. In FIG. 1, the porous surface areas are clearly visible.
Príklad 3Example 3
Výroba sintrovaného kotúča s tvrdým povrchom a ľahkoobrobiteľným vnútorným materiálom.Production of sintered wheel with hard surface and easy to machine inner material.
SK 5151 B6SK 5151 B6
Zo zmesi práškov z AlSiCuMg bude vylisovaný výlisok, kotúč s priemerom od 10 cm, majúci výšku od 4 cm, v podstate bez pomocného lisovacieho prostriedku. Tento výlisok bude smtrovaný v sintrovacej peci pri teplote 590 °C, v suchom dusíku 30 min. Vznikne sintrovaný dielec, ktorý nie je vo vnútri celkom hustý. Takéto sintrované dielce sa používajú ako kolá čerpadiel, vodných alebo olejových, majú vnútro ľahko obrobiteľné, v ktorom je možné vyvŕtať otvory, pričom vonkajší povrch s vyššou hustotou je odolný proti oteru.From the AlSiCuMg powder mixture, a compact will be pressed, a roll having a diameter of 10 cm, having a height of 4 cm, substantially free of the compression aid. This compact will be sintered in a sintering furnace at 590 ° C, in dry nitrogen for 30 min. A sintered piece is formed which is not quite dense inside. Such sintered parts are used as pump wheels, water or oil, having an internally machinable interior in which holes can be drilled, and the higher density outer surface is abrasion resistant.
Na obr. 1 a 2 je možné porovnať mikrostruktúry sintrovaných hliníkových kotúčov z AlSiCuMg, vyrobených pomocou tradičného spôsobu výroby sintrovania za tepla a tepelným sintrovaním podľa vynálezu spracovaného výlisku, vyrobeného bez pomocného lisovacieho prostriedku. Ukazuje sa, že podľa vynálezu vyrobený dielec je zreteľne hustejší.In FIG. 1 and 2, it is possible to compare the microstructures of sintered aluminum wheels of AlSiCuMg produced using the traditional method of manufacturing hot sintering and thermal sintering of a molded molded article according to the invention, manufactured without a compression aid. It appears that the part produced according to the invention is clearly denser.
Tabuľka 1Table 1
Materiálové hodnoty pre AlSiCuMg ( základ Al, Si 16 %, Cu 2,8 % Mg 0,8 %) (pri izbovej teplote, v prípade, že nieje udané iné)Material values for AlSiCuMg (Al base, Si 16%, Cu 2.8% Mg 0.8%) (at room temperature, unless otherwise stated)
Z tabuľky 1 zreteľne vyplýva, že procesom kontinuálneho izostatického lisovania vyrobené sintrované telieska sú hustejšie, presnejšie tiež, že sa týmto spôsobom produkuje menej zmetkov. Podľa EP 1412113 kontinuálne izostaticky vylisované sintrované dielce sú pružnejšie, z čoho možno usudzovať na zrejmú elesticitu a nízku tvrdosť, ktorá je požadovaná obzvlášť pre mechanické diely ako sú rotory a statory v systémoch vačkových rozvodov alebo v olejových čerpadlách, častiach ložísk, čerpadlových kolách atď.It is clear from Table 1 that the sintered bodies produced by the continuous isostatic pressing process are denser, more precisely also that less rejects are produced in this way. According to EP 1412113, continuously isostatically molded sintered parts are more flexible, which suggests the apparent elongation and low hardness required especially for mechanical parts such as rotors and stators in camshaft systems or oil pumps, bearing parts, pump wheels, etc.
Podľa vynálezu vyrobené diely sú používané ako reťazové kolesá (pri oceľových reťaziach), remeňové kolesá, ktoré vyžadujú tvrdú povrchovú vrstvu s nízkym oterom. Ukazuje sa, že za predpokladu rovnakého zloženia je povrchová tvrdosť podľa vynálezu vyrobených dielov vyššia ako povrchová tvrdosť dielcov vyrobených druhými spôsobmi.The parts produced according to the invention are used as chain wheels (for steel chains), belt wheels that require a hard surface layer with low abrasion. It appears that, assuming the same composition, the surface hardness of the parts produced according to the invention is higher than the surface hardness of the parts produced by the second methods.
Na obr. 3 sú v reze zobrazené výsledky rôznych štruktúr sintrovaných dielov vyrobených podľa vynálezu. Je tu vidieť hustejšia povrchová oblasť a redšia vnútorná oblasť. Tieto dielce môžu byť vyrobené za kratší sintrovací čas, ako je čas potrebný na úplné prebehnutie sintrácie celého dielca. Takto ostáva redšie jadro, ktoré má nižšiu tvrdosť, ale je to oblasť ľahšie mechanicky obrobiteľná.In FIG. 3 shows the results of various structures of sintered parts made according to the invention. There is a denser surface area and a lighter inner area. These parts can be manufactured in less sintering time than the time required for complete sintering of the entire part. In this way, the lighter core remains, which has a lower hardness, but is an area more easily machinable.
Samozrejmé je, že vynález nie je exaktne obmedzený konštrukciou, a/alebo uvedenými/ opísanými príkladmi, ale sú možné rôzne obmeny bez oslabenia rozsahu ochrany vynálezu, ktoré sú odborníkovi zrejmé.Of course, the invention is not strictly limited to the construction, and / or the examples given / described, but various variations are possible without weakening the scope of protection of the invention as will be apparent to those skilled in the art.
Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability
Kvapalinotesné sintrované dielce sa používajú ako kolá čerpadiel, vodných alebo olejových, majú vnútro ľahko obrobiteľné, v ktorom je možné vyvŕtať otvory, pričom vonkajší povrch s vyššou hustotou je odolný proti oteru.The liquid-tight sintered parts are used as pump wheels, water or oil, with an easily machinable interior in which holes can be drilled, while the higher density outer surface is abrasion-resistant.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007012388 | 2007-03-14 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SK50192008U1 SK50192008U1 (en) | 2008-11-06 |
SK5151Y1 true SK5151Y1 (en) | 2009-04-06 |
Family
ID=39646429
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SK5019-2008U SK5151Y1 (en) | 2007-03-14 | 2008-03-11 | Fluid-tight sintered metall parts and production method |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
AT (1) | AT10479U1 (en) |
CZ (1) | CZ19962U1 (en) |
DE (1) | DE202008001976U1 (en) |
FR (1) | FR2913616B3 (en) |
IT (1) | ITTO20080037U1 (en) |
SK (1) | SK5151Y1 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009010371A1 (en) * | 2009-02-26 | 2010-09-02 | PMG Füssen GmbH | Powder metallurgical body and process for its preparation |
CZ304699B6 (en) * | 2010-03-15 | 2014-09-03 | Vysoká škola chemicko-technologická v Praze | In situ preparation of TiAI-Ti5Si3 composite materials |
DE102012017040A1 (en) * | 2012-08-29 | 2014-03-27 | Gkn Sinter Metals Holding Gmbh | Method for producing a composite component and a composite component |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10135485A1 (en) | 2001-07-20 | 2003-02-06 | Schwaebische Huettenwerke Gmbh | Process for the near-net-shape production of components or semi-finished products made of light-metal alloys that are difficult to machine, and component or semi-finished product produced by the method |
-
2008
- 2008-02-13 DE DE202008001976U patent/DE202008001976U1/en not_active Expired - Lifetime
- 2008-03-03 AT AT0013108U patent/AT10479U1/en not_active IP Right Cessation
- 2008-03-11 FR FR0801318A patent/FR2913616B3/en not_active Expired - Lifetime
- 2008-03-11 SK SK5019-2008U patent/SK5151Y1/en unknown
- 2008-03-12 CZ CZ200819745U patent/CZ19962U1/en not_active IP Right Cessation
- 2008-03-13 IT ITTO20080037 patent/ITTO20080037U1/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2913616B3 (en) | 2009-02-06 |
DE202008001976U9 (en) | 2008-12-18 |
CZ19962U1 (en) | 2009-08-24 |
DE202008001976U1 (en) | 2008-07-24 |
FR2913616A3 (en) | 2008-09-19 |
ITTO20080037U1 (en) | 2008-09-15 |
SK50192008U1 (en) | 2008-11-06 |
AT10479U1 (en) | 2009-04-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Tjong et al. | Mechanical and thermal expansion behavior of hipped aluminum–TiB2 composites | |
US5561829A (en) | Method of producing structural metal matrix composite products from a blend of powders | |
US6852273B2 (en) | High-strength metal aluminide-containing matrix composites and methods of manufacture the same | |
US5744254A (en) | Composite materials including metallic matrix composite reinforcements | |
US6599466B1 (en) | Manufacture of lightweight metal matrix composites with controlled structure | |
US8747515B2 (en) | Fully-dense discontinuously-reinforced titanium matrix composites and method for manufacturing the same | |
KR20170047016A (en) | Powder forming method of aluminum and its alloys | |
EP0704543B1 (en) | Slide member made of sintered aluminium alloy | |
WO1998024575A1 (en) | P/m titanium composite casting | |
WO1994021407A1 (en) | Method for producing articles by reactive infiltration | |
US7311873B2 (en) | Process of direct powder rolling of blended titanium alloys, titanium matrix composites, and titanium aluminides | |
US5799238A (en) | Method of making multilayered titanium ceramic composites | |
GB2179369A (en) | Sintered aluminium alloy | |
JP5772731B2 (en) | Aluminum alloy powder forming method and aluminum alloy member | |
WO2013058338A1 (en) | Nickel-based intermetallic compound composite sintered material, and method for producing same | |
Edosa et al. | A review on the influence of process parameters on powder metallurgy parts. | |
JP6259978B2 (en) | Ni-based intermetallic compound sintered body and method for producing the same | |
US20040208772A1 (en) | Sinter metal parts with homogeneous distribution of non-homogeneously melting components as method for the production thereof | |
SK5151Y1 (en) | Fluid-tight sintered metall parts and production method | |
Dash et al. | Studies on synthesis of magnesium based metal matrix composites (MMCs) | |
JPH04325648A (en) | Production of sintered aluminum alloy | |
Pani et al. | A critical review on hybrid aluminum metal matrix composite | |
Hanamantraygouda et al. | Effect of cold forging on microstructure and mechanicalproperties of al/sic composites | |
JPH05171321A (en) | Titanium alloy for high density powder sintering | |
JPS62224602A (en) | Production of sintered aluminum alloy forging |