SU1713739A1 - Способ получени заготовок из сыпучих материалов на основе алюмини и его сплавов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс .к порошковой металлургии, в частности к способам брикетировани  сыпучих и пористых материалов.предназначенных дл  последующей пластической деформации, и может быть использовано дл  изготовлени  заготовок в виде брикетов из порошков и гранул алюминиевых сплавов, измельченных отходов на заводах, по обработке цветных металлов и других металлругических предпри тих. Цель изобретени — повышение производи^ тельности и достижение равномерной плотности по объему заготовки. Способ получени  заготовок из сыпучих материалов на основе алюмини  и его сплавов включает нагрев исходных материалов, брикетирование, осадку и допрессовку. Осадку центральной части диаметром

Description

Изобретение относитс  к обработке металлов давлением, в частности к способам брикетировани  сыпучих материалов, предназначенных дл  последующей пластической деформации, и может быть использовано дл  изготовлени  заготовок в виде брикетов из порошков и грану алюминиевых сплавов, измельченных отходов на заводах по обработке цветных металлов и других металлургических предпри ти х.

Известен способ изготовлени  заготовок из гранулированных алюминииевЫх сплавов путем их нагрева до 400 - 420°С с последукЬщим брикетированием на глухой матрице.

Недостаток известного способа заключаетс  в том, что вследствие интенсивного трени  между отдельными частицами и между боковыми стенками брикетировочного контейнера в услови х отсутстви  технологической смазки плотность получаемого брикета неравномерна и заметно уменьшаетс  по мере удалени  от кра  брикета к его центру и по высоте брикета. Исследовани  показали, что в результате интенсивного течени  металла при брикетировании периферийные и верхн й части брикета обладают плотностью компактного металла. По мере приближени  к центру брикета и сверху вниз плотность падает. В результате в центральной и нижней част х брикета воздух.

заполн ющий межгранульные поры, остаетс  в объеме полученной заготовки, и при прессовании или прокатке такого брикета образуютс  расслоени , пузыри, трещины, плены, снижающие механические свойства полуфабрикатов. С увеличением диаметра брикетов и высоты неравномерность плотности по объему издели  увеличиваетс , привод  к ухудшению свойств изделий.

Известен способ изготовлени  заготовок из сыпучих материалов, в частности из гранул алюминиевых сплавов, заключающийс  в нагреве гранул, последующем их брикетировании на глухой матрице и дополнительной подпрессовке с кантовкой полученной заготовки на 180° со степенью деформации 25 - 30%.

Данный способ обеспечивает снижение неравномерности плотности по высоте брикета , однако неравномерность плотности по диаметру не устран етс , что не позвол ет изготавливать брикеты из сыпучих материалов большого диаметра, пригодных дл  прессовани .

В центре брикета плотность намного ,ниже, чем в периферийной его части, что обуславливает наличие большого количества газов в готовом изделии. Удаление газовой фазы из полученного брикета невозможно ни термической обработкой, ни последующей экструзией. В результате в процессе д альнейшего изготовлени  из .брикетов прессованных профилей газова  смесь запрессовываетс  в пресс-изделие, вызыва  образование большого количества дефектов (расслоений, трещин и др.), снижающих механические свойства полуфабрикатов ..

Использование известного способа требует изготовлени  специального оборудовани  и значительно снижает производительность процесса брикетировани  из-за необходимости кантовки заготовки на 180° перед дополнительной подпрессовкой.

Использование известного способа дл  брикетировани  измельченных отходов алюминиевой фольги еще в большей степени усиливает неравномерность плотности по-Высоте и диаметру брикета, поскольку размер частиц фольги и мала  насыпна  плотность измельченных отходов в услови х отсутстви  технологической смазки при брикетировании способствуют повышению градиента контактных сил трени  между чаЬтицами фольги и стенками контейнера. Использование технологической смазки при брикетировании отходов алюминиевой фольги недопустимо. В .противном случае частицы смазки, попада  в брикет, преп тствуют соединению частиц фольги в компактный материал и после прессований такого издели  полуфабрикат рассыпаетс .

Целью изобретени   вл етс  повышение производительности и достижение равномерной плотности по объему заготовки.

Поставленна  цель достигаетс  разработкой способа получени  заготовок из сыпучих материалов на основе алюмини  и его сплавов, включающего нагрев исходного материала до температуры пластической деформации, брикетирование осадкой и допрессовку , в котором осадку центральной части диаметром (0,3 - 0,8) диаметра заготовки осуществл ют с деформацией, превышающей на 2 - 6% величину деформации периферийной части, котора  составл ет 19 - 81,5%, а допрессовку периферийной части производ т до величины осадки центральной части.

Способ осуществл етс  следующим образом .

Сыпучие материалы из алюмини  и его сплавов нагревают до температуры пластической деформации и засыпают в контейнер пресса, а затем провод т осадку исходных материалов по высоте 19 - 81,5%, причем осадку центральной части диаметром (0,3 0 ,8) диаметра заготовки осуществл ют с деформацией , превышающей на 2 - 6% величину деформации периферийной части.

После этого осуществл ют допрессовку периферийной части до величины осадки центральной части, осуществленной на первой стадии.

Величина осадки исходных материалов по высоте на 19-81,5% обеспечивает получение плотного брикета с плотностью, близкой плотности компактного металла, удаление из него газовой (воздушной) фазы, что позвол ет изготовить из брикета прессованные издели  с высокими механическими свойствами.

Увеличение величины деформации более 81,5% не приводит к улучшению свойств брикета, так как дополнительное увеличение степени осадки не позвол ет удалить воздух из внутренних слоев заготовки, поскольку компактные периферийные слои не могут пропустить частицы воздуха из центраУ1ьных слоев.

Величина осадки менее 19% не обеспечивает получени  брикета, способного к последующей обработке. Такие брикеты рассыпаютс  в дальнейшем, либо отпрессованные из них издели  обладают низкими механическими и экплуатационными свойствами из7за наличи  большого количетсва воздуха.

В предложенном способе одновременно с деформацией периферийной части на

19-81,5% осуществл ют деформацию центральной части диаметром (0,3 - 0,8) диаметра заготовки, котора  превышает деформацию периферийной части на 2 6% , что обеспечивает при выбранных режимах полное удаление воздуха сначала из центральной части брикета, а затем и из периферийной.

Последующа  допрессовка периферийной части до величины деформации центральной части обеспечивает получение равномерной плотности по всему объему брикета.

При уменьшении величины осадки центральной части по сравнению с периферийной более чем на 2% эффективность удалени  воздуха из центральной чавти снижаетс , плотность этой части уменьшаетс .

При увеличении величины осадки центральной части более чем на 6% по сравнению с периферийной плотность центральной части практически не мен етс , но возрастают усили  прессовани , что нецелесообразно ..

Осадка центральной части диаметром менее 0,3 диаметра заготовки не охватывает весь объем центральной части и не обеспечивает полного, удалени  воздуха из формуемой заготовки и не позвол ет получить равномерную плотность брикета. Осадка центральной части диаметром более 0,8 диаметра заготовки не способствует повышению качества заготовки и не позвол ет добитьс  дополнительного положительного эффекта, но усложн етконструкцию и увеличивает нагрузку на пресс, что нецелесообразно .

Как показали исследовани , при такой последовательности операций получени  заготовки деформаци  распростран етс  на всю высоту брикета, способству  получению беспористой заготовки с равномерной плотностью по всей высоте и диаметру издели . Поэтому кантовка брикета на 180° и подпрессовка его не требуетс , что позвол ет в 1,5-2,0 раза повысить производительность процесса брикетировани  на существующем прессовом оборудовании,.

П р и м е р 1. Отходы алюминиевой фольги из алюмини  марки А6 толщиной 0,014 мм измельчались на роторном измельчителе . Затем измельченна  фольга с различной исходной плотностью подвергалась обработке с целью получени  заготовок дл  последующего прессовани . Нагрев измельченных отходов алюминиевой фольги проводили в камерной электрической печи сопротивлени  до 400 - 450°С. Контейнер

нагревали до 300 - 350°С. Брикетирование осадкой осуществл ли без смазки стенок контейнера. Удельное давление, развиваемое прессом, составл ло 61,0 - 63,7 кгс/мм .

Диаметр контейнера 100 мм.

Осадку центральной части диаметром 80 мм (0,8 диаметра заготовки) осуществл ли с деформацией 83,5%, а осадку периферийной части - с деформацией

81,5% (на 2% меньше деформации центральной части), затем проводили допрессовку периферийной части до величины осадки центральной части 83,5%.

Одновременно осуществл ли изготовление заготовок известным способом с уплотнением брикета, кантовкой его на 180° и дополнительной подпрессовкой. Режимы обработки известным и предложенным способами приведены в табл.1. Часть полученных брикетов разрезали на образцы и замер ли распределение плотности в них по диаметру и высоте заготовки. Плотность образцов определ ли методом гидростатического взвешивани  по известной методике , Из другой части заготовок прессовали пруток диаметром 9 мм и определ ли механические свойства. Свойства заготовок и механические свойства прессованных профилей приведены в табл.2.

П р и м е р 2. Аналогично примеру 1 осуществл ли брикетирование отходов алюминиевой фольги.;

Осадку центральной части диаметром 58 мм (0,58 диаметра заготовки) осуществл ли с деформацией 67,0%, а осадку периферийной части - с деформацией 64% (на 3% меньше деформации центральной части ). Затем проводили допрессовку периферийной части до величины осадки

центральной части 67%. Полученные прес-сованные профили имели механические свойства (7в 8,7 кгс/мм , д 36%, а производительность увеличена в 1,5 - 2 раза.

П р и м е р 3. Гранулы сплава АК5М2, нагретые до 400 - 450°С, загружали в контейнер диаметром 100 мм 600-тонного вертикального пресса. Контейнер нагревали до 300 - 350°С. Брикетирование осуществл ли

без смазки стенок контейнера. Удельное давление, развиваемое прессом, составл ло 61,0 - 63,7 кгс/мм. Режимь обработки приведены в табл. 1.

Осадку центральной части диаметром

30 мм (0,3 диаметра заготовки) осуществл ли с деформацией 25,0%, а осадку периферийной части-с деформацией 19,0% (на 6% меньше деформации центральной части), затем проводили допрессовку периферийной части до величины осадки центральной части 25%.

Одновременно изготовлены брикеты по известному способу с извлечением брикета, кантовкой его на 180°С и подпрессовкой на 28-30%. Полученные брикеты разрезали на образцы и замер ли распределение плотности в них по диаметру и высоте брикета. Плотность образцов определ ли методом гидростатического взвешивани  по известной методике.

Величина плотности и свойства прессованных прутков диаметром 9,0 мм приведены в табл.2.

Из данных табл.1 видно, что предложенный способ позвол ет получить равномерную плотность заготовки по всему объему в противоположность известному способу, что повышает качество пресс-изделий и устран ет образование поверхностных дефектов , а также позвол ет повысить механические свойства профилей за счет уменьшени  количества газовых раковин,

пустот и расслоений и повысить производительность за счет устранени  операций извлечени  заготовки из контейнера, кантовки и допрессовки в 1,5 - 2,0 раза.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ получени  заготовок из сыпучих материалов на основе алюмини  и его сплаВОВ , включающий нагрев исходного материала до температуры пластической деформации, брикетирование, осадку и допрессовку , отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности и

   достижени  равномерной плотности по объему заготовки, осадку центральной части диаметром (0,3 - 0,8) диаметра заготовки осуществл ют с деформацией, превышающей на 2 - 6% величину деформации периферийной части, котора  составл ет 19 81 ,5%, а допрессовку периферийной производ т до величины осадки центральной части.

   , tM

   ID

   3

   s c;

   10

   m

   CM CM CM I I I

   о

   a 1/4 LA LA О О

   о

   о чО СА LA

   « «v . лсО -Я ГА о О СЭ « «. СМ - .- -

   JT О г- LA П

   РАСО

   OS

   -а- СМ СМ СМ СМ -

   СА со со со LACO чО Г Г | Г-

   LA

   см см м см см см

   CM

   о со чО чО ГА LACO со со vX -Эсо чО 1 Г (-чХ

   чО

   см м см см см см

   coco со OS со со со со MS

   SJO 1 1 Г Г Г-.

   см см см см см см

   LA т- - .л- . со ОО со «3 ЧО р

   г- чО

   см см см см см см

   о со I-чО М со со LA о чО Г Г Г-

   г

   см см см см см ч|

   IN

   о со г со со

   со

   OSCO со ОО СА LA

   чЛ

   г

   см см см см см см

   со чО Г о

   г-% OS со со со со г со г

   см см см см см см