UA53035A

UA53035A - Method of manufacture of thin-walled cylindrical articles of high density made from powdered metal

Info

Publication number: UA53035A
Application number: UA2002021126A
Authority: UA
Inventors: Людмила Олександрівна Рябічева; Людмила Александровна Рябичева; Віктор Пилипович Хіщенко; Аркадій Тимофійович Циркін; Аркадий Тимофеевич Цыркин
Original assignee: Східноукраїнський Національний Університет; Восточноукраинский Национальный Университет
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2003-01-15

Abstract

The method of manufacture of thin-walled cylindrical articles of high density made of powdered metal includes preliminary cold formation of porous billet and its further final compacting first in axial direction, and then over internal surface of billet in the direction normal to axial direction. Billet is manufactured with compensator in its lower part in the form of a cone, and final compacting is made simultaneously in radial and axial directions.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до порошкової металургії, зокрема, до способів виготовлення тонкостінних 2 циліндричних виробів високої щільності холодним чи гарячим штампуванням пористої заготовки.The invention relates to powder metallurgy, in particular, to methods of manufacturing thin-walled 2 cylindrical products of high density by cold or hot stamping of a porous blank.

Відомо спосіб, при якому вихідний металевий порошок завантажують у порожнину матриці, а потім за допомогою його вібраційного ущільнення здійснюють попереднє формування трубчастої заготовки. При цьому осьовий отвір у заготовці виконують за рахунок використання центрального стрижня, встановленого в матриці.There is a known method in which the initial metal powder is loaded into the cavity of the matrix, and then with the help of its vibrational compaction, the preliminary formation of the tubular blank is carried out. At the same time, the axial hole in the workpiece is made by using the central rod installed in the matrix.

Після витягу стрижня усередину заготовки встановлюють ущільнюючу прошивку, яка складається з трьох частин 0. направляючої, робочої і калібруючої. При переміщенні прошивки уздовж осі заготовки відбувається послідовне радіальне ущільнення порошку її робочою частиною (див. ах. СРСР Мо 549261 МПК В22Е 3/02,1977, бюл. Мо 9).After removing the rod, a sealing insert is installed inside the workpiece, which consists of three parts 0. guide, working and calibration. When the firmware is moved along the axis of the workpiece, the powder is successively compacted radially by its working part (see ah. USSR Mo 549261 IPC B22E 3/02, 1977, Bull. Mo 9).

Недоліками цього способу є недостатня якість отриманих виробів, обумовлена необмеженим осьовими переміщенням металу, що приводить до нерегульованого росту заготовки по висоті, утворенню наросту (задирки) на нижньому торці. Отримані вироби мають високу пористість (1595), що знижує їх механічні властивості; розмір по висоті не відповідає вимогам креслення.The disadvantages of this method are the insufficient quality of the obtained products, due to the unlimited axial movement of the metal, which leads to the unregulated growth of the workpiece in height, the formation of a growth (burr) on the lower end. The resulting products have high porosity (1595), which reduces their mechanical properties; the height size does not meet the requirements of the drawing.

Найбільш близьким до винаходу, що заявляється, є спосіб виготовлення високощільних спечених виробів, який включає попереднє холодне формування пористої заготовки, її нагрівання і подальше послідовне доущільнення, спочатку в осьовому напрямку, а потім, по внутрішній поверхні заготовки, у напрямку, нормальному до осьового (а.с. СРСР Мо 1049184, МПК В22Е 3/02, 1983, бюл. Мо 39).Closest to the claimed invention is a method of manufacturing high-density sintered products, which includes preliminary cold forming of a porous blank, its heating and subsequent sequential densification, first in the axial direction, and then, along the inner surface of the blank, in the direction normal to the axial ( a.s. of the USSR Mo 1049184, IPC B22E 3/02, 1983, Bull. Mo 39).

Даний винахід обрано за прототип.This invention was selected as a prototype.

Недоліками даного способу є ненадійна робота штампа, що реалізує цей спосіб. Нижня плита, встановлена консольно, сприймає значне навантаження при осьовому ущільненні, що веде до її перекосу і заклинювання.The disadvantages of this method are the unreliable operation of the stamp that implements this method. The bottom plate, mounted on a cantilever, perceives a significant load during axial sealing, which leads to its distortion and jamming.

Встановлення нагрітої заготовки в порожнину штампа приводить до нагрівання його плит і пружин, що так саме знижує надійність їхньої роботи. 29 В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу виготовлення високощільнених тонкостінних « циліндричних виробів з металевих порошків шляхом оптимізації форми та розмірів заготовки і досущільнення її одночасно в радіальному та осьовому напрямках, що призведе до отримання виробів з високими механічними властивостями та розмірами, що відповідають вимогам креслення.Installation of a heated workpiece in the die cavity leads to heating of its plates and springs, which reduces the reliability of their work. 29 The invention is based on the task of improving the method of manufacturing high-density thin-walled "cylindrical products from metal powders by optimizing the shape and dimensions of the workpiece and compressing it simultaneously in the radial and axial directions, which will lead to obtaining products with high mechanical properties and dimensions that meet the requirements of the drawing.

Поставлена задача досягається тим, що в способі виготовлення тонкостінних циліндричних виробів високої о щільності з металевих порошків, що включає попереднє холодне формування пористої заготовки, її нагрівання і со подальше послідовне доущільнення спочатку в осьовому напрямку, а потім по внутрішній поверхні в напрямку нормальному до осьового, згідно винаходу, заготовку виготовляють з внутрішнім діаметром відповідно до о відношення фе-ої-ю ; висотою Ну - Наба - ібу, і компенсатором в її нижній частині у вигляді соThe task is achieved by the fact that in the method of manufacturing thin-walled cylindrical products of high density from metal powders, which includes the preliminary cold forming of a porous blank, its heating and subsequent sequential densification first in the axial direction, and then along the inner surface in the direction normal to the axial, according to the invention, the workpiece is made with an internal diameter in accordance with the fe-oi-yu ratio; with a height of Nu - Naba - Ibu, and a compensator in its lower part in the form of so

За - Ка - (Ов - да) --- ве Іс) конусу з розмірами: йрдах - Уа» 9Зтіп У 9», Як - ісго, де Оу ду - зовнішній і внутрішній діаметри деталі; буді 63. - відносна щільність деталі і заготовки, Ну - висота деталі; К - 09995 - 0,998 - коефіцієнт, що враховує втрати обсягу заготовки на компенсатор; п - висота компенсатора, і - (да - 453)/2, о. - кут конусної частини формуючого « інструмента, причому о, - 2...4"7, а доущільнення здійснюють одночасно в радіальному та осьовому напрямках.Za - Ka - (Ov - da) --- ve Is) of a cone with dimensions: yrdakh - Ua» 9Ztip U 9», Yak - isgo, where Ou du - the outer and inner diameters of the part; will be 63. - the relative density of the part and the workpiece, Nu - the height of the part; K - 09995 - 0.998 - a coefficient that takes into account the loss of the volume of the workpiece on the compensator; n - the height of the compensator, and - (da - 453)/2, o. - the angle of the conical part of the forming tool, and о, - 2...4"7, and compaction is carried out simultaneously in the radial and axial directions.

Суть винаходу пояснюється фіг., де зображено пристрій для реалізації способу виготовлення тонкостінних о) с циліндричних виробів високої щільності з металевих порошків, який містить центральний пуансон 1 з конусною "» робочою частиною, верхню плиту 2, кріпильну плиту 3, стійки 4 з пружинами 5, проміжну плиту 6, верхній " пуансон 7, матрицю 8, опору 9, нижній пуансон 10, нижню плиту 11, виштовхувач 12.The essence of the invention is explained in the figure, which shows a device for the implementation of a method of manufacturing thin-walled cylindrical products of high density from metal powders, which contains a central punch 1 with a conical "» working part, an upper plate 2, a fastening plate 3, racks 4 with springs 5 , intermediate plate 6, upper punch 7, matrix 8, support 9, lower punch 10, lower plate 11, ejector 12.

Спосіб здійснюється наступним чином. Заготовку, виготовлену за вищевказаними розрахунками, встановлюють у матрицю 9 на нижній пуансон 10 і ущільнюють центральним пуансоном 1. При впроваджені о конусної частини пуансона 1 в заготовку відбувається зсув металу як у радіальному, так і в осьовому со напрямках. Наявність верхнього 7 і нижнього 10 пуансонів створює протитиск, у результаті чого відбувається ущільнення металу в обсягах, які прилягають до пуансонів, Її приводить до більш рівномірного розподілу о щільності. Наявність компенсатора так само сприяє підвищенню рівноущільнення, тому що при його відсутності со 20 Центральний пуансон, що ущільнює, виштовхує зміщений обсяг металу в зазор між ним і нижнім пуансоном 10, утворюється наріст, відбувається заклинювання, ріст зусилля, і виріб має дефекти на торцевої поверхні. сл Збільшення обсягу компенсатора вище оптимального, збільшення чи зменшення 4 з, Нз, а порушує нормальний хід процесу ущільнення, приводить або до значного росту зусилля пресування й утворенню дефектів на поверхні виробів, або до зниження щільності і збільшення різнсущільнення по висоті виробу. оо Приклад. » Спосіб використовували для виготовлення деталі тепловоза - втулки з діаметрами: зовнішній 84мм, внутрішній 74мм, висота вОмм.The method is carried out as follows. The workpiece made according to the above calculations is placed in the matrix 9 on the lower punch 10 and sealed with the central punch 1. When the conical part of the punch 1 is inserted into the workpiece, the metal shifts in both the radial and axial directions. The presence of the upper 7 and lower 10 punches creates back pressure, as a result of which the metal is compacted in the volumes adjacent to the punches, which leads to a more uniform density distribution. The presence of a compensator also contributes to an increase in uniform compaction, because in its absence, the central punch 20, which seals, pushes the displaced volume of metal into the gap between it and the lower punch 10, a growth is formed, jamming occurs, the force increases, and the product has defects on the end surface . sl An increase in the volume of the compensator above the optimum, an increase or decrease of 4 z, Nz, and disrupts the normal course of the compaction process, leads either to a significant increase in the pressing force and the formation of defects on the surface of the products, or to a decrease in density and an increase in the difference in compaction along the height of the product. oo Example. » The method was used to manufacture locomotive parts - bushings with diameters: outer 84mm, inner 74mm, height in Ohm.

Визначили розміри заготовки з умови, що 6. - 0,75, бу - 0,98. Одержали а, - 70,35мм, НК - 17,1мм.The dimensions of the workpiece were determined from the condition that 6. - 0.75, bu - 0.98. They received a, - 70.35 mm, NK - 17.1 mm.

По отриманим даним виготовлена прес-форма і відпресовані на гідравлічному пресі заготовки в кількості 60 дОшт. із шихти, що складається з залізного порошку марки ПЖ2.200 - 99,796 і 0,395 олівцевого графіту. Заготовки відпалювали при температурі 9007 1 годину в середовищі ендогазу і доущільнювали на тому же пресі в штампі, який представлено на кресленні. Перед штампуванням деталі просочували в машинній олії, а ущільнюючий пуансон змазували касторовою олією. Деталі спекали при температурі 11007С 1 годину в середовищі ендогазу і для підвищення корозійної стійкості оксидували. Відносна щільність отриманих виробів складала 0,98, бо різнощільність по висоті не перевищувала 2,295, твердість 95-125НВ, границя міцності, що визначена випробуванням на радіальне стиснення за ДСТ 26529-85, склала 380 - 450МПа, відносний прогин - 21,7 - 26,3965.According to the received data, a press mold was made and the blanks were pressed on a hydraulic press in the amount of 60 dOsht. from a charge consisting of iron powder brand PZh2.200 - 99.796 and 0.395 pencil graphite. The blanks were annealed at a temperature of 9007 for 1 hour in an endogas environment and compacted on the same press in the stamp shown in the drawing. Before stamping, the parts were soaked in machine oil, and the sealing punch was lubricated with castor oil. The parts were sintered at a temperature of 11007C for 1 hour in an endogas environment and oxidized to increase corrosion resistance. The relative density of the obtained products was 0.98, because the height difference did not exceed 2.295, the hardness was 95-125NV, the strength limit determined by the radial compression test according to DST 26529-85 was 380-450MPa, the relative deflection was 21.7-26 ,3965.

Деталі відповідали кресленню і технічним умовам і були встановлені на тепловоз.The parts corresponded to the drawing and technical conditions and were installed on the diesel locomotive.

Claims

2 Formulas of the invention The method of manufacturing thin-walled cylindrical products of high density from metal powders, which includes the preliminary cold forming of a porous blank and its subsequent sequential densification, first in the axial direction, and then along the inner surface of the blank in the direction normal to the axial direction, which differs in that that the workpiece is made with an internal diameter in accordance with the ratio of 2 with z) and a height of Na -Nyaia iy; and a compensator in its lower part in the form of a cone with 43 -K 3-(ri-az -- b dimensions aYagah-Ya9a, Zlip-93, pu tisshaye , where Оу, ду are the outer and inner diameters of the part; ба and 85 are relative the density of the part and the workpiece, Na - the height of the part; K-0.995-0.998 - the coefficient that takes into account the loss of the volume of the workpiece to the compensator; pu - the height of the compensator, i-(da-a43)/2, and o - the angle of the conical part of the forming tool, moreover -2...4"7, and compacted simultaneously in the radial and axial directions. shu , , , sho, Official Bulletin "Industrial Property". Book 1 "Inventions, useful models, topographies of integrated microcircuits", 2003, M 1 , 15.01.2003. State Department of Intellectual Property of the Ministry of Education and Science of Ukraine. "IF) (ze) "c) (ze) I c) -

with . and? 1 (95) («c) (95) sl 60 b5