UA125868C2 - Method for producing self-lubricating tool material - Google Patents

Method for producing self-lubricating tool material Download PDF

Info

Publication number
UA125868C2
UA125868C2 UAA202007889A UAA202007889A UA125868C2 UA 125868 C2 UA125868 C2 UA 125868C2 UA A202007889 A UAA202007889 A UA A202007889A UA A202007889 A UAA202007889 A UA A202007889A UA 125868 C2 UA125868 C2 UA 125868C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
compound
refractory compound
solid lubricant
mixing
mixture
Prior art date
Application number
UAA202007889A
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Юрій Федорович Бокий
Original Assignee
Юрій Федорович Бокий
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 Юрій Федорович Бокий filed Critical Юрій Федорович Бокий
Priority to UAA202007889A priority Critical patent/UA125868C2/en
Priority to PCT/UA2021/000015 priority patent/WO2022125052A1/en
Priority to DE112021006353.7T priority patent/DE112021006353T5/en
Publication of UA125868C2 publication Critical patent/UA125868C2/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • C22C33/02Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0257Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
    • C22C33/0278Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
    • C22C33/0292Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5% with more than 5% preformed carbides, nitrides or borides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • C22C33/02Making ferrous alloys by powder metallurgy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Abstract

The invention relates to powder metallurgy. A method for producing self-lubricating tool material, comprising grinding, mixing, pressing and sintering, wherein mixture of solid oil and refractory compound is pre-prepared by mixing thereof and with possibility of simultaneous grinding thereof, and the prepared mixture is mixed with tool steel powder in the following ratio of components, wt. %: solid oil – 0.15-1, refractory compound – 5-30 and tool steel powder – the rest. At least one compound of group containing hexagonal boron nitride, molybdenum disulfide and tungsten disulfide is used as solid oil, at least one compound of group containing carbides, nitrides, borides and oxides is used as a refractory compound, except for hexagonal boron nitride. The technical result is in increasing wear resistance and improving tribothechnical and operational properties of the produced material. 2

Description

Винахід належить до порошкової металургії зокрема до способів виготовлення самозмащувального інструментального матеріалу, та може бути використаний при виробництві зносостійких інструментів та деталей.The invention belongs to powder metallurgy, in particular to methods of manufacturing self-lubricating tool material, and can be used in the production of wear-resistant tools and parts.

Відомий спосіб виготовлення інструментального матеріалу, що включає подрібнення, змішування, пресування і спікання (Авторське свідоцтво на винахід СРСР Мо БО 1280908 "Композиционньій спеченньій материал на основе инструментальной стали" від 1985 р., МПКA known method of manufacturing tool material, which includes grinding, mixing, pressing and sintering (Copyright certificate of invention of the USSR Mo BO 1280908 "Composite sintered material on the basis of instrument steel" from 1985, IPC

С22б 33/02).C22b 33/02).

Недолік відомого способу полягає в тому, що в способі в процесі приготування суміші компонентів утворюються агломерати злиплих частинок тугоплавкої сполуки, тобто компоненти суміші розподіляються нерівномірно та при подальшому спіканні в матеріалі утворюються окремі ділянки з оплавлення, усадочні раковини, рихлості.The disadvantage of the known method is that in the process of preparing a mixture of components, agglomerates of stuck particles of a refractory compound are formed in the method, that is, the components of the mixture are distributed unevenly, and during subsequent sintering in the material, separate areas of melting, shrinkage shells, looseness are formed.

Виготовлений із застосуванням відомого способу інструментальний матеріал внаслідок цього має нерівномірну структуру та високий коефіцієнт тертя, що в цілому знижує зносостійкі та погіршує триботехнічні та експлуатаційні властивості отриманого матеріалу.As a result, the tool material produced using the known method has an uneven structure and a high coefficient of friction, which generally reduces the wear resistance and worsens the tribotechnical and operational properties of the obtained material.

Технічною задачею заявленого винаходу є створення такого способу виготовлення самозмащувального інструментального матеріалу, застосування якого дозволило б підвищити зносостійкі та покращити триботехнічні та експлуатаційні властивості отриманого за цим способом матеріалу.The technical task of the claimed invention is to create such a method of manufacturing a self-lubricating tool material, the use of which would allow to increase the wear resistance and improve the tribotechnical and operational properties of the material obtained by this method.

Поставлена технічна задача вирішується тим, що в способі виготовлення самозмащувального інструментального матеріалу, що включає подрібнення, змішування, пресування і спікання, згідно з винаходом, попередньо готують суміш твердого мастила і тугоплавкої сполуки шляхом змішування твердого мастила з тугоплавкою сполукою із можливістю їх одночасного подрібнення, підготовлену суміш змішують з порошком інструментальної сталі, при наступному співвідношенні компонентів, мас. Фо: - тверде мастило - 0,15-1, - тугоплавка сполука - 5-30, - порошок інструментальної сталі - решта, причому як тверде мастило використовують щонайменше одну сполуку з групи, яка включає гексагональний нітрид бору, дисульфід молібдену, дисульфід вольфраму, а як тугоплавкуThe set technical problem is solved by the fact that in the method of manufacturing a self-lubricating tool material, which includes grinding, mixing, pressing and sintering, according to the invention, a mixture of solid lubricant and refractory compound is pre-prepared by mixing solid lubricant with a refractory compound with the possibility of their simultaneous grinding, prepared the mixture is mixed with tool steel powder, with the following ratio of components, wt. Fo: - solid lubricant - 0.15-1, - refractory compound - 5-30, - tool steel powder - the rest, and at least one compound from the group that includes hexagonal boron nitride, molybdenum disulfide, tungsten disulfide is used as a solid lubricant, and as a refractory

Зо сполуку використовують щонайменше одну сполуку з групи, яка включає карбіди, нітриди, бориди, оксиди, окрім гексагонального нітриду бору.From the compound, at least one compound from the group, which includes carbides, nitrides, borides, oxides, except for hexagonal boron nitride, is used.

При попередній підготовці суміші твердого мастила і тугоплавкої сполуки шляхом змішування твердого мастила з тугоплавкою сполукою із можливістю їх одночасного подрібнення відбувається обволікання частинок тугоплавкої сполуки частинками твердого мастила, внаслідок чого зменшується злипання частинок, полегшується та ефективніше відбувається процес заповнення пустот, що при подальшому змішуванні з порошком інструментальної сталі призводить до рівномірного розподілення частинок тугоплавкої сполуки і твердого мастила в структурі матеріалу, внаслідок чого отриманий за даним способом матеріал має однорідну структуру, зменшується його коефіцієнт тертя, в цілому покращуються його триботехнічні, зносостійкі та експлуатаційні властивості.During the preliminary preparation of a mixture of solid lubricant and refractory compound by mixing solid lubricant with a refractory compound with the possibility of their simultaneous grinding, the particles of the refractory compound are enveloped by particles of solid lubricant, as a result of which the sticking of particles is reduced, the process of filling voids becomes easier and more efficient, which upon further mixing with powder of tool steel leads to uniform distribution of particles of refractory compound and solid lubricant in the structure of the material, as a result of which the material obtained by this method has a uniform structure, its friction coefficient decreases, and overall its tribotechnical, wear-resistant and operational properties improve.

Можливість одночасного зі змішуванням подрібнення тугоплавкої сполуки та твердого мастила при цьому дозволяє досягти однорідності та зниження коефіцієнта тертя матеріалу швидше через збільшення кількості та питомої поверхні частинок тугоплавкої сполуки та твердого мастила для більш ефективного змащування.The possibility of simultaneously grinding the refractory compound and solid lubricant while mixing allows to achieve homogeneity and reduce the friction coefficient of the material faster due to the increase in the number and specific surface of the particles of the refractory compound and solid lubricant for more effective lubrication.

Додавання твердого мастила у кількості менше 0,15 мас. 96 недостатньо для змащування частинок тугоплавкої сполуки, через що не відбувається зниження коефіцієнта тертя, а додавання твердого мастила у кількості більше 1 мас.95 не призводить до подальшого зниження коефіцієнта тертя, а надмірна кількість мастила знижує механічні властивості матеріалу (зокрема міцність), внаслідок чого погіршуються триботехнічні, зносостійкі та експлуатаційні властивості матеріалу в цілому.Addition of solid lubricant in an amount less than 0.15 wt. 96 is not enough to lubricate the particles of the refractory compound, due to which the coefficient of friction does not decrease, and the addition of solid lubricant in an amount of more than 1 wt. 95 does not lead to a further decrease in the coefficient of friction, and an excessive amount of lubricant reduces the mechanical properties of the material (in particular, strength), as a result of which tribotechnical, wear-resistant and operational properties of the material as a whole deteriorate.

Додавання тугоплавкої сполуки у кількості менше 5 мас. бо призводить до того, що недостатня кількість частинок тугоплавкої сполуки нерівномірно розподіляється у надмірній для неї кількості твердого мастила, суміш та виготовлений в подальшому з неї матеріал стає неоднорідним, знижується зносостійкість матеріалу в цілому, а додавання тугоплавкої сполуки у кількості більше 30 мас. 95 призводить до того, що мастила стає недостатньо для змащування збільшеної кількості частинок тугоплавкої сполуки, через що не відбувається зменшення коефіцієнта тертя, розподілення частинок у суміші стає нерівномірним, що в цілому призводить до погіршення триботехнічних, зносостійких та експлуатаційних властивостей готового матеріалу.Adding a refractory compound in an amount of less than 5 wt. because it leads to the fact that an insufficient number of particles of a refractory compound is unevenly distributed in an excessive amount of solid lubricant, the mixture and the material subsequently made from it becomes heterogeneous, the wear resistance of the material as a whole decreases, and the addition of a refractory compound in an amount of more than 30 wt. 95 leads to the fact that the lubricant becomes insufficient to lubricate the increased number of particles of the refractory compound, due to which the coefficient of friction does not decrease, the distribution of particles in the mixture becomes uneven, which in general leads to the deterioration of the tribotechnical, wear-resistant and operational properties of the finished material.

Як тверде мастило використовують, не обмежуючись, щонайменше одну сполуку з групи, яка включає гексагональний нітрид бору, дисульфід молібдену, дисульфід вольфраму, оскільки саме ці сполуки проявляють найкращі мастильні властивості у комбінації з тугоплавкою сполукою, за яку звичайно використовують щонайменше одну сполуку з групи, яка включає карбіди, нітриди, бориди, оксиди, окрім гексагонального нітриду бору.As a solid lubricant, at least one compound from the group consisting of hexagonal boron nitride, molybdenum disulfide, and tungsten disulfide is used as a solid lubricant, since it is these compounds that exhibit the best lubricating properties in combination with a refractory compound, for which at least one compound from the group is usually used, which includes carbides, nitrides, borides, oxides, except for hexagonal boron nitride.

Саме останні сполуки мають оптимальні властивості стосовно сталі - високу твердість, не змінюють властивості при спіканні, добре спікаються зі сталлю.It is the latter compounds that have optimal properties in relation to steel - high hardness, do not change properties during sintering, and are well sintered with steel.

Отже, застосування заявленого способу виготовлення самозмащувального інструментального матеріалу дозволяє підвищити зносостійкі та покращити триботехнічні та експлуатаційні властивості отриманого за цим способом матеріалу.Therefore, the application of the claimed method of manufacturing self-lubricating tool material allows to increase the wear resistance and improve the tribotechnical and operational properties of the material obtained by this method.

В подальшому винахід пояснюється докладним описом його виконання на конкретному прикладі.In the following, the invention is explained by a detailed description of its implementation on a specific example.

Порошок сталі подрібнюють у струменевому млині безперервної дії.Steel powder is ground in a continuous jet mill.

Порошок карбіду титану як тугоплавку сполуку, вибрану з групи, яка включає карбіди, нітриди, бориди, оксиди, подрібнюють у вібраційному млині. До подрібненого порошку сталі додають суміш, попередньо утворену розмішуванням 0,6 мас. 95 дисульфіду молібдену як твердого мастила, вибраного переважно з групи, яка включає гексагональний нітрид бору, дисульфід молібдену, дисульфід вольфраму, та 20 мас. 95 подрібненого карбіду титану як тугоплавкої сполуки, вибраної з групи, яка включає карбіди, нітриди, бориди, оксиди, окрім гексагонального нітриду бору.Titanium carbide powder as a refractory compound selected from the group that includes carbides, nitrides, borides, oxides is ground in a vibrating mill. To the crushed steel powder, add a mixture previously formed by stirring 0.6 wt. 95 molybdenum disulfide as a solid lubricant, preferably selected from the group that includes hexagonal boron nitride, molybdenum disulfide, tungsten disulfide, and 20 wt. 95 milled titanium carbide as a refractory compound selected from the group consisting of carbides, nitrides, borides, oxides other than hexagonal boron nitride.

Попереднє розмішування дисульфіду молібдену як твердого мастила з карбідом титану як тугоплавкої сполуки призводить до того, що за рахунок попереднього розподілу дисульфіду молібдену в карбіді титану останньому додаються пластичні властивості та рухливість.Preliminary mixing of molybdenum disulfide as a solid lubricant with titanium carbide as a refractory compound leads to the fact that due to the preliminary distribution of molybdenum disulfide in titanium carbide, plastic properties and mobility are added to the latter.

Як приклад, можливе подрібнення карбіду титану та дисульфіду молібдену одночасно з їх розмішуванням. При цьому збільшується кількість частинок карбіду титану та дисульфіду молібдену і, відповідно, їхня питома поверхня, а отже, і площа змащувальної поверхні, що покращує та пришвидшує змащування карбіду титану дисульфідом молібдену.As an example, it is possible to grind titanium carbide and molybdenum disulfide simultaneously with their mixing. At the same time, the number of titanium carbide and molybdenum disulfide particles increases and, accordingly, their specific surface, and therefore the area of the lubricating surface, which improves and accelerates the lubrication of titanium carbide with molybdenum disulfide.

Таким чином, при подальшому додаванні цієї попередньо підготовленої суміші до порошку сталі усувається агломерація частинок змішуваних матеріалів, покращується розподіл сумішіThus, with the subsequent addition of this previously prepared mixture to the steel powder, the agglomeration of the particles of the mixed materials is eliminated, the distribution of the mixture is improved

Зо між частинками сталевої складової, внаслідок чого отримується більш рівномірна структура матеріалу, зменшується коефіцієнт тертя, і як наслідок поліпшуються триботехнічні властивості матеріалу.Between the particles of the steel component, as a result of which a more uniform structure of the material is obtained, the coefficient of friction decreases, and as a result, the tribotechnical properties of the material improve.

Отриману таким чином суміш далі завантажують у капсули, які герметизують.The mixture obtained in this way is then loaded into capsules, which are sealed.

Далі, як приклад, капсули спікають у газостаті під тиском 160 МПа при температурі 1140 С протягом 1,5 год.Then, as an example, the capsules are sintered in a gas set under a pressure of 160 MPa at a temperature of 1140 C for 1.5 hours.

Як інший приклад, капсули після герметизації нагрівають до температури 1130 "С (спікають) та здійснюють гаряче пресування (екструзію) на пресі гарячої екструзії зі ступенем деформації 90 Фр.As another example, capsules after sealing are heated to a temperature of 1130 "С (sintered) and hot pressed (extruded) on a hot extrusion press with a degree of deformation of 90 Fr.

Після цього отриманий композиційний матеріал вилучають з капсул.After that, the obtained composite material is removed from the capsules.

Отриманий за заявленим способом самозмащувальний інструментальний матеріал має однорідну структуру і низький коефіцієнт тертя, за рахунок чого при виготовленні інструментів та деталей зменшується знос, знижується нагрів інструменту і його розміцнення, збільшується термін експлуатації інструменту і деталей.The self-lubricating tool material obtained by the claimed method has a uniform structure and a low coefficient of friction, due to which, during the manufacture of tools and parts, wear is reduced, the heating of the tool and its strengthening is reduced, and the service life of the tool and parts is increased.

В цілому застосування заявленого способу виготовлення самозмащувального інструментального матеріалу дозволяє підвищити зносостійкі та покращити триботехнічні та експлуатаційні властивості отриманого за цим способом матеріалу.In general, the application of the claimed method of manufacturing self-lubricating tool material allows to increase the wear resistance and improve the tribotechnical and operational properties of the material obtained by this method.

Заявлений спосіб виготовлення самозмащувального інструментального матеріалу є ефективним у застосуванні та може знайти широке використання у промисловості, в тому разі при виготовленні зносостійких інструментів та деталей, зокрема ріжучого, штампового і деформуючого інструменту та деталей машинобудування.The claimed method of manufacturing self-lubricating tool material is effective in application and can be widely used in industry, in this case, in the manufacture of wear-resistant tools and parts, in particular, cutting, stamping and deforming tools and machine-building parts.

Claims (1)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб виготовлення самозмащувального інструментального матеріалу, що включає подрібнення, змішування, пресування і спікання, який відрізняється тим, що попередньо готують суміш твердого мастила і тугоплавкої сполуки шляхом змішування твердого мастила з тугоплавкою сполукою із можливістю їх одночасного подрібнення, підготовлену суміш змішують з порошком інструментальної сталі, при наступному співвідношенні компонентів, мас. 90:FORMULA OF THE INVENTION The method of manufacturing a self-lubricating tool material, which includes grinding, mixing, pressing and sintering, which is characterized by the fact that a mixture of solid lubricant and a refractory compound is pre-prepared by mixing a solid lubricant with a refractory compound with the possibility of their simultaneous grinding, the prepared mixture is mixed with the powder of the tool steel, with the following ratio of components, mass. 90: тверде мастило 0,15-1 тугоплавка сполука 5-30 порошок інструментальної сталі решта, причому як тверде мастило використовують щонайменше одну сполуку з групи, яка включає гексагональний нітрид бору, дисульфід молібдену, дисульфід вольфраму, а як тугоплавку сполуку використовують щонайменше одну сполуку з групи, яка включає карбіди, нітриди, бориди, оксиди, окрім гексагонального нітриду бору.solid lubricant 0.15-1 refractory compound 5-30 tool steel powder the rest, and as a solid lubricant at least one compound from the group including hexagonal boron nitride, molybdenum disulfide, tungsten disulfide is used, and as a refractory compound at least one compound from the group is used , which includes carbides, nitrides, borides, oxides, except for hexagonal boron nitride.
UAA202007889A 2020-12-09 2020-12-09 Method for producing self-lubricating tool material UA125868C2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA202007889A UA125868C2 (en) 2020-12-09 2020-12-09 Method for producing self-lubricating tool material
PCT/UA2021/000015 WO2022125052A1 (en) 2020-12-09 2021-02-11 Method for manufacturing a self-lubricating tool material
DE112021006353.7T DE112021006353T5 (en) 2020-12-09 2021-02-11 Method for producing a self-lubricating tool material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA202007889A UA125868C2 (en) 2020-12-09 2020-12-09 Method for producing self-lubricating tool material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA125868C2 true UA125868C2 (en) 2022-06-22

Family

ID=81974581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA202007889A UA125868C2 (en) 2020-12-09 2020-12-09 Method for producing self-lubricating tool material

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE112021006353T5 (en)
UA (1) UA125868C2 (en)
WO (1) WO2022125052A1 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08176698A (en) * 1994-12-28 1996-07-09 Toyota Motor Corp Self-lubricating composite powder alloy
JP2001032001A (en) * 1999-07-19 2001-02-06 Daido Steel Co Ltd Self-lubricating metal and its production
FR2840969B1 (en) * 2002-06-14 2004-09-03 Snecma Moteurs DENSE SELF-LUBRICATING DRY MATERIAL; MECHANICAL PIECE IN SAID MATERIAL; PROCESS FOR THE PREPARATION OF SAID MATERIAL
CN111992706B (en) * 2020-08-26 2021-12-24 昆明理工大学 Cross-scale self-lubricating particle reinforced steel-based composite material and preparation method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022125052A1 (en) 2022-06-16
DE112021006353T5 (en) 2023-09-14
WO2022125052A4 (en) 2022-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1768985B (en) Iron-based mixed powder for powder metallurgy and sintered body
CN100516271C (en) Sintered valve guide and manufacturing method thereof
CA1222858A (en) Method of object consolidation employing graphite particulate
CN105778406B (en) Automobile-used copper-base powder metallurgy composite friction material and preparation method thereof
DE102008061024B4 (en) A method of making TiB reinforced composite titanium alloy based components by powder metallurgy methods
CN101070395B (en) Method for making braking shoe and piece of charcoal/charcoal-silicon carbonate composite material
CN101314708A (en) Iron-based powder metallurgy friction material
CN1234484C (en) Mixture for powder metallurgy product and method for producing the same
EP1751076B1 (en) Method for producing metal ceramic composite materials
CN106086669A (en) A kind of wear-resistant gear and preparation method
CN106735167A (en) A kind of preparation method of extra-coarse grained carbide alloy gradient DRILL POINT DIES
JP5057193B2 (en) Manufacturing method of cubic boron nitride sintered body with high homogeneity, high density and high hardness
UA125868C2 (en) Method for producing self-lubricating tool material
RU2573146C1 (en) COMPOSITION OF CARBON BLANK FOR OBTAINING SiC/C/Si CERAMICS AND METHOD FOR OBTAINING SiC/C/Si PRODUCTS
UA146287U (en) METHOD OF MANUFACTURE OF SELF-LUBRICANT INSTRUMENTAL MATERIAL
JP2004323939A (en) Method for manufacturing sintered part
US4851189A (en) Method of manufacturing cams by powder metallurgy
CN1319679A (en) Sintering hardened ferrous based powder metallurgical composite material and preparation method thereof
CN106270527A (en) Nickel alloy starting motor of automobile planetary gear and manufacture method thereof
US2902363A (en) Method of treating powdered metal
JP3368178B2 (en) Manufacturing method of composite sintered alloy for non-ferrous metal melt
DE19709651A1 (en) Composite material used in production of e.g. cutting plates
CN107824778A (en) A kind of powdered metallurgical material for gear and preparation method thereof
JPH03208504A (en) Ceramic grinding tool and grinding method
RU2766601C1 (en) Method for producing two-layer powder antifrictional material based on copper