Способ получения изделий из композиционных материалов

940415 25 Формы, в которой остается пространство, куда заливается расплав и накладывают давление,Известный способ не предусматри 5вает и не позволяет получить за однутехнологическую операцию несколькоизделий из композитной заготовки наоснове твердых гранул, так как этовызывает большие технологические 10трудности и приводит к значительнымэнергетическим и материальным потерями затратам. Это связано с тем, чтокомпозиты на основе высокопрочныхгранул из твердых сплавов или соединений (например, из рэлита,стелита,сплава ВК) практически не поддаютсямеханической обработке. Кроме того,при механической обработке (например,резанием) гранулы высокопрочных сплавов, не поддающиеся разрушению режущим инструментом, часто выкрашиваются (выбиваются) из основы, что приводит к снижению качества и ухудшениюсвойств изделий аЦель изобретения - повьппение производительности и эффективности технологии получения изделий из композитов на основе высокопрочных твердп гранул, упрощение механическойобработки изделий.Указанная цель достигается тем,что в способе получения композицион"ных материалов, включающем послойноеразмещение в литейной форме основных35и вспомогательных слоев иэ материаов разной твердости с последующимвакуумированием и пропиткой расплаом матрицы, все слои, размещаемыелитейной форме, изготавливают изгранулированного или порошкообразного материала, причем твердость материалов основных слоев равна 3090 НЕС, а вспомогательных - 80-300 НВпри соотношении толщин смежных слоев 450,05 - 5,0, причем в качестве материалов основных слоев используютсплав ВК, а вспомогательных - ст.3с размером фракций 0,63 - 1,0 мм.Композитные материалы на основетвердых высокопрочных гранул (напри 50мер, рэлита, стелита или сплава ВКи др.) характеризуются высокой износостойкостью и несущей способностью.Однако механическая обработка из 55делий из этих сплавов чрезвычайнозатруднена, так как твердость гранулвьппе твердости обычного инструментаиз быстрорежущих закаленных сталей и равна твердости твердосплавного инструмента, Для того, чтобы упростить и удешевить механическую обработку композита, слои иэ твердых гранул чередуют со слоями из мягких гранул. Предварительно твердые гранулы (с твердостью 39 НВ ) тарируют в соответствии с массой и размерами будущего изделия, Массу мягких гранул (твердость 140-250 НВ) тарируют таким образом, чтобы полученный из них слой был минимальный, но достаточной ширины и позволял разрезать композитную заготовку на отдельные изделия имеющимся режущим инструментом (резцами, фрезами, ножовочными полотнами и т.д.). С целью более эффективного использования пространства формы на дно ее засыпают порцию твердых гранул, слой разравнивают и уплотняют так, чтобы не было взаимного перемещения гранул. Последнее исключает взаимное перемешивание слоев, на этот слой засыпают порцию мягких гранул, таким же образом разравнивают и уплотняют этот слой, При дальнейшем заполнении слой чередуют по высоте формы. После заполнения установленного объема полости формы производят вакуумирование и пропитку расплавом металла (сплава). Полученная после затяердевания композитная заготовка состоит из твердых слоев (собственно композитного изделия) и промежуточных мягких слоев, по которым производят разрезку заготовки на отдельные изделия. По заранее установленным размерам слоев заготовку размечают и разрезают по мягким слоям, так как эти слои имеют низкую твердость и специальный твердосплавный или алмазный инструмент не нужен, Полученные изделия доводят шли 1 овкой до требуемых размеров и чистоты поверхности.Соотношение толщин слоев из твердых и мягких гранул должно находится в пределах 1/20 - 50/1. Если это отношение меньше 1/20, то эффективность способа ухудшается, так как увеличивается объем заготовки, занятой мягкими вспомогательными слоями,которые уходят на рези. Данный пределсоответствует минимальной техническойтолщине (0,5 мм) композитного изделия,которая характерна для изделий указанного типа - плиток, колец, вставок и т.д. Верхний предел (50/1)установлен с точки зрения минимальноТехред А Кравчук Редактор О, Филипова Корректор "М. Самборская Заказ 669 Тираж 490 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 5 94041допустимой толщины мягкого слоя,необходимого для разрезки. При превышении этого предела возможность механической обработки (разрезки иэделияпо мягкому слою) снова становится5з атруднительной, а качество композитных изделий ухудшается.Изделие из композиционного материала получили по следующей технологии. В качестве высокопрочных гранулиспользовали крошку сплава ВК(твердость НИА 89).В качестве легкоподдающихся обработке мягких гранул бралась дробьиз ст.3, фракции 0,63 - 1,00 мм,твердость НВ 160. Навеску из высокопрочных гранул (крошка ВК) помещали на дно стального цилиндра (формы), слой разравнивали и уплотняли, 20высота слоя в цилиндре 6 мм, засыпали навеску дроби углеродистой сталивысотой до 4 мм. Слои чередовали повысоте формы, равной 100 мм. Сверхупомещали брикет из БрКМц 3-1. Форму 25с гранулами и брикетом в сборе устанавливали в вакуумную камеру плавильной печи и производили вакуумирование для удаления влаги и летучих примесей с поверхности гранул, Выплавку заготовки композита проводилив вакууме (1-2) 1 О мм рт.ст. притемпературе 1020-1040 С в течение10 - 15 мин.Готовую заготовку диаметром 80 и335высотой 100 мм разрезали по слоямс мягкими гранулами на 10 заготовок,состоящих из гранул твердого сплава 5 .6ВКи связки-бронзы. Изделия подвергали доводке-шлифовке до нужного размераЭто позволило упростить механическую обработку изделий, повысить производительность и эффективность способа их получения, сэкономить гранулы сплава ВКи специальный режущий инструмент.Таким образом, данные свидетельствуют о том, что заявляемый способ обладает существенной новизной и промьппленной полезностью, так как позволяет получить за одну техническую операцию выплавки из одной заготовки несколько композитных изделий, позволяет упростить их механическую обработку, сэкономить дорогостоящие и дефицитные твердые гранулы рэлита, стелита, сплава ВК и др.В ИПЛ АН УССР разработана технология получения таким способом изделий из иэносостойкого композита типа опорных и уплотнительных колец, вставок, плит, втулок и т.д., которые показали более высокую износостойкость и несущую способность, чем традиционные материалы. Применение данного спос.оба за счет повьппения эффективности и производительности в 2-3 раза, технологии выплавки композпта, упрощения механической обработк., экономии специального (твердосплавного или алмазного) инструмента позволяет получить согласно предварительным расчетам экономический эфФект от 0,5 до 3,0 руб. на 1 изделие.