Способ изготовления прессованных полуфабрикатов из гранулируемых алюминиевых сплавов

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕССОВАННЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ ГРАНУЛИРУЕМЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ, преимущественно системы алюминий - железо, включающий брикетирование и прессование в условиях активного действия напряжений трения, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств полуфабрикатов, брикетирование производят с кинематическим коэффициентом 1,2 - 1,25, образуя выпуклый торец со сферической вершиной, а прессование ведут в сторону выпуклого торца в две стадии, сначала с кинематическим коэффициентом 1,55 - 1,65 на участке 0,5 - 0,6 длины брикета, затем с кинематическим коэффициентом 1,2 - 1,25.

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при производстве прессованных полуфабрикатов из гранул алюминиевых сплавов, преимущественно системы алюминий-железо.
Цель изобретения повышение механических свойств полуфабрикатов.
В способе используют брикетирование гранул с кинематическим коэффициентом 1,2-1,25, образуя выпуклый торец со сферической вершиной и прессование в сторону выпуклого торца в две стадии, сначала с кинематическим коэффициентом 1,55-1,65 на участке 0,5-0,6 длины брикета, затем с кинематическим коэффициентом 1,2-1,25.
Проведение процесса брикетирования насыпных гранул в режиме активного действия сил трения с кинематическим коэффициентом 1,2-1,25 обеспечивает схватывание (сваривание) отдельных гранул в брикете друг с другом за счет развития полезных сдвиговых деформаций в направлении от контейнера к оси брикета, повышается плотность брикета. При брикетировании с Кv < 1,2 величина напряжений трения активного действия и сдвига недостаточна для необходимого сваривания гранул. При Kv> 1,25 значительно возрастает величина напряжений трения, что вместе с теплоэффектом создает возможность образования трещин и надрывов. Это ухудшает качество прессуемых из брикетов полуфабрикатов и снижает производительность процесса, так как появляется необходимость дополнительной обработки брикетов перед прессованием.
Формирование выпуклого торца в брикете позволяет использовать в данном способе прием интенсивного знакопеременного сдвига, так как при прессовании выпуклый торец брикета обращен к матрице в сторону прессования, а следовательно, направление сдвиговых напряжений активного трения будет противоположно их направлению при брикетировании. Это улучшает свариваемость отдельных гранул в полуфабрикате после прессования, снижает анизотропию свойств и повышает механические показатели изделий.
Процесс прессования брикета проходит в две стадии. На первом этапе, величина которого составляет 0,5-0,6 длины брикета, устанавливают K_v 1,55-1,65. Заданная повышенная величина кинематического коэффициента позволяет практически полностью устранять в начальной стадии прессования неравномерность истечения периферийных и центральных слоев брикета и в полуфабрикате формируются условия для образования квазиизотропного состояния материала, что в значительной степени повышает его прочность. За счет значительного повышения предельных скоростей истечения при прессовании с активным действием напряжений трения можно добиться и увеличения производительности процесса. При меньших значениях K_v на первой стадии процесса, описанные выше позитивные эффекты "активного" прессования утрачиваются из-за снижения величины активного напряжения трения. При K_v > 1,65 снижается качество прессованных полуфабрикатов за счет увеличения теплового эффекта и внутренних срывов отдельных слоев.
В конце первой стадии производят уменьшение величины кинематического коэффициента до 1,2-1,25. Такой его величины вполне достаточно, чтобы поддержать достигнутый на первой стадии высокий уровень изотропности свойств по поперечному сечению полуфабриката и по его длине (при K_v 1,25 происходит увеличение механических показателей по длине полуфабриката). При K_v< 1,20 на второй стадии процесса прессования брикетов из гранулированных алюминиевых сплавов эффективность способа снижается, так как становится недостаточной величина напряжений трения активного действия и полезного сдвига.
На фиг. 1 представлена схема изготовления брикета; на фиг.2 схема прессования полуфабриката; на фиг.3 схема оптимального режима изменения кинематического коэффициента на этапе прессования полуфабрикатов.
На фиг. 1 и 2 в виде соответственно сплошных и пунктирных кривых линий даны эпюры течения при брикетировании и прессовании.
П р и м е р. В исходном положении (см. фиг.1) шплинтон 1 с пресс-шайбой введен в контейнер 2, после чего в контейнер 2 засыпают необходимую порцию гранул. Пуансон 3 вводят в полость контейнера и начинают процесс брикетирования в неподвижном контейнере 2, причем шплинтон 1 перемещают однонаправленно с пуансоном 3, при этом их скорости V_ш и V_п связаны кинемати- чески коэффициентом К_v K_V= 1,2-1,25 1,2-1,25. Специальная вогнутая форма рабочего торца пуансона 3 способствует формированию одного выпуклого торца на брикете 4. После окончания процесса брикетирования брикет 4 извлекают из контейнера 2, уменьшают по диаметру обточкой (при необходимости), устанавливают выпуклым торцом к матрице на шплинтоне 5 и задвигают в контейнер 2 до упора в пресс-штемпель 6 (см. фиг.2). На первом этапе прессования полуфабриката, составляющем 50-60% длины заготовки, скорости V_ш и V_пш связаны кинематическим коэффици- ентом K_v K_V= 1,55-1,65 1,55-1,65 (см.фиг.3). Затем K_v плавно снижают до 1,2-1,25 за счет снижения скоростей V_ш и V_пш при заданной величине скорости прессования V_ш V_пш. Прессование на втором этапе до конца прессования производят при постоянной величине K_v 1,2-1,25.
После окончания процесса пресс-остаток отрезают у левого торца контейнера и полуфабрикат отводят известным способом, пресс-штемпель 6 отводят в исходное положение, где его заменяют на пуансон 3 (путем, например, установки на него новой пресс-шайбы). Аналогично после отвода в исходное положение матрицу на шплинтоне 5 заменяют на сплошную шайбу. Цикл повторяется.
Результаты опробования данного способа сведены в таблицу. В экспериментах использовался гранулированный сплав системы алюминий железо, коэффициент вытяжки при прессовании 20, температура заготовки при прессовании 360-380^оС, диаметр контейнера 40 мм.
Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при производстве прессованных полуфабрикатов из гранул алюминиевых сплавов, преимущественно системы алюминий - железо. Цель изобретения - повышение механических свойств полуфабрикатов. В способе используют брикетирование гранул с кинематическим коэффициентом 1,2 - 1,25, образуя выпуклый торец со сферической вершиной, и прессование в сторону выпуклого торца в две стадии, сначала с кинематическим коэффициентом 1,55 - 1,65 на участке 0,5 - 0,6 длины брикета, затем с кинематическим коэффициентом 1,2 - 1,25. 1 табл., 3 ил.