SU764846A1 - Способ изготовлени спеченных изделий - Google Patents

Description

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам изготовления спеченных изделий.

Известен способ изготовления 5 спеченных изделий, включающий загрузку порошка в контейнер, введение контейнера в герметизирующую оболочку, нагрев, вакуумирование, герметизацию и горячее изостатическое Ю прессование £1] .

Недостатком способа является необходимость специальной операции изготовления оболочки, что снижает производительность и экономичность 15 процесса.

Известен также способ изготовления спеченных изделий, предусматривающий формирование заготовки спеканием, оплавление поверхности заготовки 20 в целях закрытия поверхностных пор, и горячее деформирование заготовки £2].

Этот способ является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагав- 25 мому изобретению.

Недостаткам известного способа является высокая трудоемкость процесса, связанная с проведением операции спекания. Двойной нагрев заготов-30 ки сначала под спекание, а затем для оплавления требует дополнительной нагрузки печного оборудования, что' снижает производительность процесса.

С целью упрощения процесса и повышения его производительности при сохранении высоких физико-механических свойств изделий, формирование заготовки осуществляют свободной засыпкой порошка в контейнер и его герметизацией, а горячую обработку давлением - путем горячего изостатического прессования.

Сущность способа заключается в следующем. В раздвижной керамический контейнер, внутренняя полость которого имеет форму изделия, засыпают дозированную порцию предварительно дегазированного металлического порошка, запаивают ; засыпное: отверстие, после чего помещают контейнер в охватывающий его со всех сторон кольцевой высокочастотный индуктор, состоящий из двух или более перекрывающих одна другую секций. Затем включают высокочастотный генератор, который через индуктор наводит вихревые токи в поверхностном слое засыпанного в контейнер порошка. В результате этот слой по всей пери3 (ферии порции порошка расплавляется на заданную глубину, регулируемую частотой электрического тока. При надлежащем подборе мощности генератора оплавление осуществляется за 3-5. с. После этого генератор отключают и охлаждают оплавленный слой, кристаллизирующийся в виде сплошной герметичной корочки, содержащей в себе порцию порошка.

Керамическую форму освобождают от индуктора, раздвигают ее и извлекают полученную заготовку, которую затем нагревают и загружают в устройство для горячего изостатического прессования. В процессе прессования оболочка, полученная оплавлением поверхностного слоя порошка, выполняет функции капсулы.

Керамический контейнер снова собирают, вводят в него новую порцию порошка и цикл может быть повторен.

Пример. Проводят изготовление спеченных изделий из порошка жаропрочного сплава на основе никеля марки ЭП-741. 30 одинаковых мерных порций порошка засыпают (каждую) в разъемный кварцевый контейнер.,после чего засыпные отверстия запаивают. Каждый контейнер помещают в охватывающий его со всех сторон многосекционный индуктор, питаемый от генератора переменного тока высокой частоты мощностью 100 кВт. Затем включают генератор, в результате чего поверхностный слой порции порошка, заключенной в контейнер, подвергают последовательному оплавлению. При этом оплавление группы заготовок (15 шт) проводят при частоте тока 90 кГц, а другой группы заготовок - 40 кГц.Время оплавления во всех случаях составляет 1 мин. После выключения генератора одну часть заготовок каждой группы подвергают охлаждению на воздухе до затвердевания оплавленной корочки, а другую часть - в горячем масле.

По завершении охлаждения отбирают для исследования заготовки, соответствующие каждому варианту вышеуказанных режимов. Проверяют глубину проплавления корочки, ее механические свойства и плотность. Твёрдость корочки определяют на прессе Бринелля, а предел прочности, предел текучести и относительное удлинение - на растяжной машине. Плотность образцов определяют методом гидростатического взвешивания.

Сделанные заготовки, которые охлаждались в горячем масле, подвергают прессованию в лабораторном газостате при температуре 1150°С, под давлением 1500 ати с выдержкой 2-6 ч.

Проведение оплавления заготовки из свободно засыпанного порошка упрощает процесс, а осуществление горя чего изостатического прессования оплавленной заготовки выравнивает структуру заготовки и обеспечивает высокий уровень механических свойств.

В таблице приведены механические свойства изделия из сплава ЭП-741 после горячего изостатического прессования, проводившегося по режиму: давление 1500 ати, температура 1200°С, время 6 ч.

Слой сплава	Предел прочности, кг/мм2	Предел теку— чести , κγ/μν?	Относительное удлинение, %	Длительная жаропрочность ч
Поверхностный (23 мм )	120	84	15	140-150
Внут-
ренние	102	80	11,5	100-120

Предлагаемый способ изготовления спеченных изделий имеет следующие преимущества:

а) повышение производительности за счет снижения трудоемкости операции изготовления оболочки-капсулы. Предварительные расчеты с учетом известных показателей трудоемкости изготовления капсул вытачиванием из сплошной заготовки показывают, что использование предлагаемого способа позволит увеличить производительность процесса в целом примерно в 1,3 раза;

б) увеличение механической стойкости оболочки в результате достижения наиболее благоприятного сочетания ее прочности и пластичности. Как вытекает из результатов проведенного лабораторного опробования, прочностные свойства оболочки, полученной предлагаемым способом, повышаются примерно в 3 раза, а пластичность сохраняется на приемлемом уровне.

Кроме того, плотность материала оболочки, полученной оплавлением, примерно на 6% выше плотности оболочки, изготовленной вытачиванием. Это способствует повышению качества компактированных изделий.

Существенное преимущество предложенного способа заключается также в идентичности материала оболочки и засыпанной в нее порции порошка, что в свою очередь позволяет повысить качество изделий за счет предотвращения образования инородных включений в их поверхностном слое.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к области порс цковой металлургии, в частности к способам изготовлени  спеченных изделий. Известен способ изготовлени  спеченных изделий, включающий загрузку порошка в контейнер, введение контейнера в герметизирующую об лочку, нагрев, вакуумирование, герметизацию и гор чее изостатическое прессование 1 . Недостатком способа  вл етс  необходимость специальной операции изготовлени  оболочки, что снижает производительность и экономичность процесса. Известен также способ изготовлени  спеченных изделий, предусматрив щий формирование заготовки спекание оплавление поверхности заготовки Б цел х закрыти  поверхностиых пор, гор чее деформирование заготовки 2 Этот способ  вл етс  наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагае мому изобретению. Недостатком известного способа  вл етс  высока  трудоемкость процесса , св занна  с проведением опер ции спекани . Двойной нагрев загото ки сначала под спекание, а затем дл  оплавлени  требует дополнительной нагрузки печного оборудовани , что снижает производительность процесса. С целью упрощени  процесса и повышени  его производительности при сохранении высоких физико-механических свойств изделий, формирование заготовки осуществл ют свободной засыпкой порошка в контеПнер и его герметизацией, а гор чую обработку давлением - путем гор чего изостатического прессовани . Сущность способа заключаетс  в следующем. В раздвижной керамический контейнер, внутренн   полость которого имеет форму издели , засыпают дозированную порцию предварительно дегазированного металлического порошка , запаивают засыпное; отверстие , после чего помещают контейнер в охватываквдий его со всех сторон кольцевой высокочастотный индуктор, состошций из двух или более перекрывгиоцих одна другую секций. Затем включгиот высокочастотный генератор, который через индуктор наводит вихревые токи в поверхностном слое засыпанного в контейнер порошка. В результате зтот слой по всей пери ,ферии порции порс ика расплавл етс  на заданную глубину, регулируемую частотой электрического тока. При надлежащем подборе мощности генерато ра оплавление осуществл етс  за 3-5, с. После этого генератор от1ключают и охлаждают оплавленный слой кристаллизирующийс  в виде сплошной герметичной корочки, содержащей в себе порцию порошка. Керамическую форму освобождают от индуктора, раздвигают ее и извлекают полученную заготовку, которую затем нагревают и загружают в устройство дл  гор чего изостатического прессовани . В процессе прессовани  оболоч ка, полученна  оплавлением поверхностного сло  порошка, выполн ет функции капсулы. Керамический контейнер снова соби - рают, ввод т в него новую порцию порошка и цикл может быть повторен. Пример. Провод т изготовлени спеченных изделий из порошка жаропрочного сплава на основе никел  марки ЭП-741. 30 одинаковых мерных порций порошка засыпают (каждую) в разъемный кварцевый контейнер.,посл чего засыпные отверсти  запаивают. Кс1ждый контейнер помещают в охватывающий его со всех сторон многосекционный индуктор, питаемый от генератора переменного тока высокой час тоты мощностью 100 кВт. Затем включ генератор, в результате чего поверх ностный слой порции порошка, заключенной в контейнер, подвергают последовательному оплавлению. При этом оплавление группы заготовок (15 шт) провод т при частоте тока 90 кГц, а другой группы заготовок - 40 кГц.Вр м  оплавлени  во всех случа х соста л ет 1 мин. После выключени  генера тора одну часть заготовок каждой группы подверггиот охлаждению на воз духе до затвердевани  оплавленной корочки, а другую часть - в гор чем масле. По завершении охлаждени  отбирают дл  исследовани  заготовки, соответствующие каждому варианту вы шеуказанных режимов. Провер ют глуб ну проплавлени  корочки, ее механические свойства и плотность. Твёрдость корочки определ ют на прессе Бринелл , а предел прочности, предел текучести и относительное удлинение - на раст жной машине. Плотность образцов определ ют методом гидростатического взвешивани . Сделанные заготовки, которые охлгигдались в гор чем масле, подвергают прессованию в лабораторном газ стате при температуре 1150°С, под давлением 1500 ати с выдержкой 2-6 ч. Проведение оплавлени  заготовки из свободно засыпанного порошка упр щает процесс, а осуществление гор его изостатического прессовани  опавленной заготовки выравнивает струкуру заготовки и обеспечивает высоий уровень механических свойств. В таблице приведены механические войства издели  из сплава ЭП-741 осле гор чего изостатического пресовани , проводившегос  по режиму: авление 1500 ати, температура , врем  6 ч. 140-150 Внут11 ,5 100-120 ренние 102 Предлагаемый способ изготовлени  спеченных изделий имеет следующие преимущества; а)повышение производительности за счет снижени  трудоемкости операции изготовлени  оболочки-капсулы. Предварительные расчеты с учетом известных показателей трудоемкости изготовлени  капсул вытачиванием из сплошной заготовки показывают, что использование предлагаемого способа позволит увеличить производительность процесса в целом примерно в 1,3 раза; б)увеличение механической стойкости оболочки в результате достижени  наиболее благопри тного сочетани  ее прочности и пластичности. Как вытекает из результатов проведенного лабораторного опробовани , прочностные свойства оболочки, полученной предлагаемым способом, повышгиотс  примерно в 3 раза, а пластично.сть сохран етс  на приемлемом уровне. Кроме того, плотность материала оболочки, полученной оплавлением, примерно на 6% выше плотности оболочки , изготовленной вытачиванием. Это способствует повышению качества компактированных изделий. Существенное преимущество предложенного способа заключаетс  также в идентичности материала оболочки и засыпанной в нее порции порошка, что в свою очередь позвол ет повысить качество изделий за счет предотвращени  образовани  инородных включений в их поверхностном слое. 5 7648 Формула изобретени  Способ изготовлени  спеченных изделий, включающий формирование заготовки из порошка, оплавление ее поверхностного сло  и гор чую обра-г ботку давлением, отличающийс   тем, что, с целью упрощени  процесса и повышени  его производительности при сохранении высоких физико-механических свойств изделий,.,. формирование заготовки осуществл ют 466 свободной засыпкой порошка в контейнер и его герметизацией, а гор чу обработку давлением - путем гор чего иэостатического прессовани , . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 465272 кл. В 22 F 3/14, 1975.
2. 2. Патент США 3740215, кл. 75-208, опубл. 1973.