Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОПЛОТНЫХ ПОРОШКОВЫХ ДИСКОВ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОПЛОТНЫХ ПОРОШКОВЫХ ДИСКОВ

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОПЛОТНЫХ ПОРОШКОВЫХ ДИСКОВ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Сущность изобретения, в способе, включающем предварительное формование заготовки с участками переменной высоты, ее нагрев и горячее доуплотнение осуществляют дополнительную деформацию порошкового материала со степенью 0,2...0,6 наиболее нагруженной части диска, а высоту заготовки определяют по формуле. 2 ил., 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2026155
Класс(ы) патента: B22F3/24, B22F5/00
Номер заявки: 5028158/02
Дата подачи заявки: 15.07.1991
Дата публикации: 09.01.1995
Заявитель(и): Новочеркасский политехнический институт им.Серго Орджоникидзе
Автор(ы): Дорофеев Ю.Г.; Дорофеев В.Ю.; Сергеенко С.Н.
Патентообладатель(и): Новочеркасский политехнический институт
Описание изобретения: Изобретение относится к порошковой металлургии.
Известен способ динамического горячего прессования (ДГП), включающий формование пористой заготовки равной высоты, ее нагрев и горячее доуплотнение, осуществляемое путем осадки.
Этот способ не позволяет изготавливать высококачественные порошковые диски из-за пониженной плотности периферийной части изделия.
Наиболее близким техническим решением является способ динамического горячего прессования порошковых изделий, включающий формование порошковой заготовки с переменной высотой, нагрев и штамповку в изделие постоянной высоты. Данный способ позволяет снизить неравномерность распределения плотности за счет компенсации недостатка материала в технологическом зазоре при заполнении последнего в процессе горячей штамповки заготовки.
Однако известный способ не обеспечивает изготовление высокоплотных порошковых дисков с повышенным качеством материала в наиболее нагруженной части. Это обусловлено тем, что при горячем доуплотнении не осуществляется дополнительная деформация порошкового материала.
Целью изобретения является повышение качества дисков путем улучшения межчастичного сращивания материала в наиболее нагруженной части изделия.
Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления высокоплотных порошковых дисков, заключающемся в предварительном формовании заготовки с участками переменной высоты, ее нагреве и горячем доуплотнении, при выполнении последней операции дополнительно деформируют наиболее нагруженную его часть со степенью 0,2 ... 0,6, а высоту заготовки определяют по формуле
для дисков с нагруженной наружной частью:
hзаг=hд - в ненагруженной части;
hзаг= h · - - в нагруженной части;
для дисков с нагруженной внутренней частью:
hзаг=hд - в ненагруженной части;
hзаг= h · - - в нагруженной части; где C= - геометрический параметр наиболее нагруженной части диска;
K= - геометрический параметр диска;
hд - высота диска, мм;
hзаг - высота заготовки, мм;
Do и do - наружный и внутренний диаметры диска, мм;
Dн - диаметр нагруженной части диска, мм;
Пд и По - пористость диска и заготовки.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается от известного новым режимом формообразования изделия в процессе горячего доуплотнения пористой заготовки, заключающимся в дополнительной деформации порошкового материала со степенью 0,2 ... 0,6 наиболее нагруженной части диска и новой формой заготовки. При этом обеспечивается новое свойство - улучшение межчастичного сращивания порошкового материала в наиболее нагруженной части диска за счет пластической деформации материала частиц, дробления пленок примесей и дополнительной активации поверхности в результате этого.
На фиг. 1 представлена схема осуществления предлагаемого способа для дисков с нагруженной наружной частью; на фиг. 2 - схема осуществления способа для дисков с нагруженной внутренней частью.
Слева от осевой линии показано положение пористой заготовки 1 в матрице 2, пуансонов 3 и 4 и иглы 5 перед началом горячего доуплотнения, а справа - высокоплотный порошковый диск 6 и положение инструмента в конце горячего доуплотнения.
Проведенные экспериментальные исследования показали, что при дополнительной деформации со степенью 0,2 ... 0,6 обеспечивается повышение качества межчастичного сращивания в 1,2-2,5 раза, оцениваемое по низкотемпературной трещиностойкости порошкового материала (см. таблицу).
Выявленные закономерности можно объяснить следующим.
Увеличение значений трещиностойкости К при повышении степени дополнительной деформации ε доп от 0 до 60% обусловлено улучшением качества сращивания за счет увеличения сдвиговых деформаций на контактных поверхностях и дробление пленок примесей в результате этого. Снижение К при εдоп> 60% обусловлено перенаклепом материала, что приводит к изменению характера разрушения от транскристаллитного при εдоп=20-60% к межчастичному при εдоп> 60% . Значения К высокоплотного порошкового материала на основе ПЖВ 2.160.26 при 196оС в зависимости от степени дополнительной деформации εдоп представлены в таблице.
Основной геометрический параметр пористой заготовки - высоту нагруженной части пористой заготовки определим из условия равенства высот заготовки ненагруженной части диска и заготовки, обеспечивающего максимально возможную степень дополнительной деформации порошкового материала.
Исходя из равенства масс до и после деформации, получим:
для диска с нагруженной наружной частью (ДННЧ)
hд(D2o-d2o)(1-Пд)=hд(D2н-d2о)(1-По)+ + hзаг(D2o-D2н)(1-По).
для диска с нагруженной внутренней частью (ДНВЧ)
hд(D2o-d2o)(1-Пд)=hд(D2o-D2н)(1-По)+ + hзаг(D2н-d2o)(1-По).
Преобразуя, вычислим высоту заготовки в нагруженной части диска:
для ДННЧ
hзаг = =
= h · _ =
= h · - ,
для ДНВЧ
hзаг = =
= h · - .
Введем обозначения:
C= - геометрический параметр нагруженной части диска;
K= - геометрический параметр диска, тогда высота заготовки нагруженной части диска для ДНВЧ
hзаг= h · - ,
для ДННЧ
hзаг= h · - .
П р и м е р. Формование пористой заготовки производят из шихты на основе железного порошка ПЖВ 2.160.26, содержащей 0,8% графита и 5% ферромарганца ФМм 1,5 в пресс-форме по схеме одностороннего прессования на гидравлическом прессе. Давление прессования составляет 500 МПа, величина исходной пористости 20%. Высоту нагруженной внешней части диска определяют по формуле
hзаг= h · - =
= 1,5 · - = 2,05 мм , где hд=1,5 мм - высота диска;
K== = 0,23 - геометрический параметр диска;
do=55 мм - внутренний диаметр диска;
Do=115 мм - наружный диаметр диска;
C= = = 0,55 - геометрический параметр нагруженной части диска.
Пд=0,03 - остаточная пористость диска.
Спекание заготовки осуществляют в среде диссоциированного аммиака (ДА) в течение 2 ч при 1150оС. Кратковременный нагрев под горячее доуплотнение проводят в среде ДА при 1150оС в течение 10-12 мин. Горячее доуплотнение проводят в специальном штампе на молоте с приведенной энергией уплотнения 240 мДж/м3.
Степень дополнительной деформации наиболее нагруженной части диска составляет
εдоп= = 1 - = 1 - = 0,27
Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с существующим повышение качества межчастичного сращивания порошкового материала нагруженной части диска, оцениваемое по увеличению в 2,5-2,9 раза трещиностойкости материала при 196оС.
Формула изобретения: СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОПЛОТНЫХ ПОРОШКОВЫХ ДИСКОВ, включающий формование заготовки с участками переменной высоты, нагрев и горячее доуплотнение, отличающийся тем, что при горячем доуплотнении осуществляют дополнительную деформацию наиболее нагруженной части диска со степенью 0,2 - 0,6, а высоту заготовки hзаг определяют по формуле

в нагруженной части диска,
hзаг = hд
в ненагруженной части диска,
где n = 1, m = 0; d = 1 - постоянные коэффициенты для диска с нагруженной наружной частью;
n = -1, m = 1; d = -1 - постоянные коэффициенты для диска с нагруженной внутренней частью;
- геометрический параметр нагруженной части диска;
- геометрический параметр диска;
hд, hо - высота диска и заготовки, мм;
Dо, dо - наружный и внутренний диаметр диска соответственно, мм;
Dн - диаметр нагруженной части диска, мм;
Пд, По - остаточная пористость диска и исходная пористость заготовки соответственно.