UA146725U - Спосіб виготовлення деформованого композиційного матеріалу на основі сталі та тугоплавких сполук - Google Patents

Abstract

Спосіб виготовлення деформованого композиційного матеріалу на основі сталі та тугоплавких сполук, що включає подрібнення порошку сталi та тугоплавкої сполуки, змішування, пошарове завантаження суміші в капсулу, вакуумування, герметизацію, нагрів і пресування, згідно з корисною моделлю капсулу розташовують в обоймі, кожний шар суміші підпресовують під тиском 250-600 МПа, передню частину капсули закривають сталевою шайбою товщиною від 0,1 до 0,5 діаметра капсули, капсулу піддають гарячому пресуванню із можливістю подальшого газостатичного пресування або гарячої прокатки.

Description

Корисна модель належить до порошкової металургії, зокрема стосується способів виготовлення деформованого композиційного матеріалу на основі сталі та тугоплавких сполук, та може бути використана при виробництві зносостійких інструментів та деталей.

Відомий спосіб виготовлення композиційного матеріалу на основі сталі та тугоплавких сполук, що включає подрібнення порошку сталі та тугоплавкої сполуки, змішування, завантаження суміші в капсулу, вакуумування, герметизацію, нагрів і пресування (А.С. СРСР Мо 1254638 "Способ изготовления изделий из порошков" від 1981 р., МПК В22Е 3/201.

Недоліками відомого способу є те, що отримані за відомим способом прутки мають залишкову пористість, яка перевищує встановлені норми, внаслідок здійснення способу утворюється великий об'єм обрізків, а вихід придатного матеріалу зменшується. В цілому відомий спосіб є недостатньо ефективним, а виготовлений за відомим способом композиційний матеріал має недостатні зносостійкі та експлуатаційні властивості.

Як найближчий аналог вибрано спосіб виготовлення деформованого композиційного матеріалу на основі сталі та тугоплавких сполук, що включає подрібнення порошку сталі та тугоплавкої сполуки, змішування, завантаження суміші в капсулу, вакуумування, герметизацію, нагрів і пресування (А.С. СРСР Мо 1642635 "Способ изготовления изделий из порошков" від 1989 р., МПК В22Е 3/201.

Недоліки відомого способу полягають в тому, що в процесі підпресування відбувається роздування капсули, її зминання і деформація, що не дозволяє використовувати її для подальшого пресування. При цьому завантаження капсули сумішшю є недостатнім, порошкова суміш недостатньо щільно спресовується. Отже, відомий спосіб є недостатньо ефективним, а виготовлений за відомим способом композиційний матеріал має недостатню щільність і розриви прутків при пресуванні, тобто в цілому має недостатні зносостійкі та експлуатаційні властивості.

Технічною задачею запропонованої корисної моделі є створення такого способу виготовлення деформованого композиційного матеріалу на основі сталі та тугоплавких сполук, застосування якого дозволило б підвищити ефективність способу та зносостійкі й експлуатаційні властивості отриманого за цим способом композиційного матеріалу.

Поставлена технічна задача вирішується тим, що в способі виготовлення деформованого композиційного матеріалу на основі сталі та тугоплавких сполук, що включає подрібнення

Зо порошку сталі та тугоплавкої сполуки, змішування, пошарове завантаження суміші в капсулу, вакуумування, герметизацію, нагрів і пресування, згідно з корисною моделлю, капсулу розташовують в обоймі, кожний шар суміші підпресовують під тиском 250-600 МПа, передню частину капсули закривають сталевою шайбою товщиною від 0,1 до 0,5 діаметра капсули, капсулу піддають гарячому пресуванню із можливістю подальшого газостатичного пресування або гарячої прокатки.

При цьому частина шайби, яка входить в капсулу, має форму опуклої сфери радіусом від 0,5 до 0,8 діаметра капсули, передня частина шайби має форму зрізаного конуса, пресування капсули здійснюють із витяжкою від 4 до 25 одиниць.

Розташування капсули в обоймі дозволяє запобігти роздуванню капсули, її зминанню і деформації в процесі підпресування, які відбуваються при вільній установці капсули на прес, що дозволяє використовувати капсулу для подальшого пресування, тобто в цілому підвищити ефективність способу, та, як наслідок, покращити зносостійкі та експлуатаційні властивості отриманого за цим способом композиційного матеріалу.

Підпресування шарів під тиском, меншим ніж 250 МПа, є недостатнім для щільного спресування порошкової суміші і більшого завантаження суміші в капсулу, а більшим ніж 600

Мпа, не призводить до подальшого ущільнення суміші порошків та, відповідно, до збільшення кількості завантажуваної суміші в капсулу.

Закриття передньої частини капсули сталевою шайбою створює упор спресовуваному порошку, який ущільнюється до початку витоку матеріалу з матриці, після чого порошок рухається суцільним потоком без розпушення і розривів, тобто збільшується ефективність способу в цілому, покращуються зносостійкі та експлуатаційні властивості отриманого за цим способом композиційного матеріалу.

Використання сталевої шайби товщиною менше 0,1 діаметра капсули не створює достатній упор і порошок починає рухатися до його спресування, а більше 0,5 діаметра капсули - не збільшує щільність спресовування.

Піддання капсули гарячому пресуванню із можливістю подальшого газостатичного пресування або гарячої прокатки дозволяє видалити залишкову пористість з матеріалу та збільшує щільність композиту, призводить до подальшої деформації та розширення сортаменту прутків, тобто підвищує ефективність способу, покращує зносостійкі та експлуатаційні бо властивості виготовленого за запропонованим способом композиційного матеріалу в цілому.

Частина шайби, яка входить в капсулу, виконується зі сферичною опуклістю для компенсації втрат композиту в обріз. При гарячому пресуванні центральні зони капсули при витоку через матрицю випереджають крайові, в результаті утворюється витягнутий конус композиту зі змінним діаметром некондиційного розміру, який видаляють в обріз. Опуклість відносно недорогого матеріалу шайби при пресуванні заповнює цю конусність.

Виконання сферичної опуклості радіусом менше 0,5 діаметра капсули призводить до появи в центрі прутків композиту залишків цієї капсули, а радіусом понад 0,8 діаметра капсули - не забезпечує повної компенсації, що призводить до втрати композиту з обрізом, тобто зменшує ефективність способу в цілому.

Здійснення пресування з витяжкою менше 4 одиниць не призводить до суттєвої деформації суміші порошків і не забезпечує рівномірного розподілу частинок тугоплавких сполук в сталі, а більше 25 одиниць - призводить до того, що капсула при деформації тоншає настільки, що в ній виникають розриви і тріщини, а отже в цих місцях порушується суцільність прутків композиту, тобто ефективність способу знижується.

Таким чином, застосування запропонованого способу виготовлення деформованих композиційних матеріалів дозволяє підвищити ефективність способу та зносостійкі й експлуатаційні властивості отриманого за цим способом матеріалу.

В подальшому корисна модель пояснюється докладним описом її виконання на конкретному прикладі.

Спочатку порошок сталі подрібнюють у струменевому млині безперервної дії, а тугоплавку сполуку - у вібраційному млині протягом 48 годин.

Порошки сталі і карбіду титану додають у змішувач та перемішують протягом 8 годин.

Отриману суміш пошарово завантажують у капсули, які попередньо встановлюють в обойму, що складається з двох половинок, утримуваних разом гідравлічним або механічним способом. При цьому при завантаженні кожний шар суміші підпресують під тиском 500 МПа.

Після завантаження суміші, передню частину капсули закривають сталевою шайбою товщиною 0,3 діаметра капсули, при цьому радіус опуклої сфери частини шайби, яка входить в капсулу, становить 0,6 діаметра капсули, а передня частина шайби має форму зрізаного конуса.

Далі капсули герметизують, після чого нагрівають до температури 1130 "С (спікають) та

Зо здійснюють пресування з витяжкою 10 одиниць.

Як приклад в подальшому капсулу піддають газостатичному пресуванню або гарячій прокатці для отримання ще більш щільного композиту, який необхідний, наприклад, для виробництва важконавантаженого ріжучого інструменту.

Після цього отриманий композиційний матеріал вилучають з капсул.

Отриманий за запропонованим способом деформований композиційний матеріал має більш високі міцність при вигині та ударну в'язкість у порівнянні зі спеченими звичайним чином композитами, за рахунок чого при виготовленні з нього інструментів і деталей збільшується їхній термін експлуатації та якісні властивості.

В цілому застосування запропонованого способу виготовлення деформованого композиційного матеріалу на основі сталі та тугоплавких сполук дозволяє підвищити ефективність способу та зносостійкі й експлуатаційні властивості отриманого за цим способом матеріалу.

Запропонований спосіб є ефективним у застосуванні та може знайти широке використання у промисловості, а також при виготовленні зносостійких інструментів та деталей, зокрема ріжучого, штампового і деформуючого інструменту та деталей машинобудування.

Claims (4)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Спосіб виготовлення деформованого композиційного матеріалу на основі сталі та тугоплавких сполук, що включає подрібнення порошку сталі та тугоплавкої сполуки, змішування, пошарове завантаження суміші в капсулу, вакуумування, герметизацію, нагрів і пресування, який відрізняється тим, що капсулу розташовують в обоймі, кожний шар суміші підпресовують під тиском 250-600 МПа, передню частину капсули закривають сталевою шайбою товщиною від 0,1 до 0,5 діаметра капсули, капсулу піддають гарячому пресуванню із можливістю подальшого газостатичного пресування або гарячої прокатки.

2. Спосіб виготовлення деформованого композиційного матеріалу на основі сталі та тугоплавких сполук за п. 1, який відрізняється тим, що частина шайби, яка входить в капсулу, має форму опуклої сфери радіусом від 0,5 до 0,8 діаметра капсули.

З. Спосіб виготовлення деформованого композиційного матеріалу на основі сталі та тугоплавких сполук за п. 1, який відрізняється тим, що передня частина шайби має форму зрізаного конуса.

4. Спосіб виготовлення деформованого композиційного матеріалу на основі сталі та тугоплавких сполук за п. 1, який відрізняється тим, що пресування капсули здійснюють із витяжкою від 4 до 25 одиниць.