Способ изготовления спеченных деталей из композиционных материалов на основе бронзы, содержащих твердую смазку

.С.Лебедетанаев ь нсон Г.А. .: МеталССР 974,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗОБР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СПЕЧЕННЫХ ДЕТАПЕЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ БРОНЗЫ, СОДЕРЖАЩИХТВЕРДУЮ СМАЗКУ, включакщий предвари"тельное прессование, спекание полученной заготовки и ее окончательноепрессование, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения прочности, предварительное прессование осуществляют дважды последовательно вдвух взаимно перпендикулярных яаправ"лениях при усилии первого прессования 100-300 МПа и второго - 500800 МПа, а окончательное прессованиепроводят в направлении второго прессования.Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано в электротехнической и приборостроительной промышленностях, в частности при изготовлении шестерен с торцовым зацеплением из композиционных материалов сухого трения.Известен способ изготовления деталей с использованием метода изостатического прессования. Материал деталей, изготовленных этим способом, имеет изотропную структуру и свободен от недостатков, связанных с анизотропией, обусловленной ориентированным расположением частиц при одноосном сжатии в пресс-форме и проявляющейся в неодинаковых значениях прочностных характеристик в разных направлениях 11.Однако промышленное применение этого способа часто затруднено, особенно при изготовлении крупногабаритных изделий из-за отсутствия специального сложного оборудования.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления спеченных деталей из композиционных материалов на основе бронзы, содержащих твердую смазку, включающий смешение порошков исходных материалов, предварительное прессование заготовок, спекание и их окончательное прессование 21 Однако для деталей, изготовленных таким образом, характерна анизотропия структуры и свойств, возникающая вследствие того, что под воздействием нагрузки, прикладываемой при прессовании, частицы твердой смазки ориентируются так, что их плоскость скольжения перпендикулярна направлению приложения нагрузки. При этом разница значений предела прочности при срезе в двух взаимно перпендикулярных направлениях достигает 303. Пониженная прочность в направлении, перпендикулярном приложению нагрузки при прессовании, сказывается особенно отрицательно, когда оно совпада" ет с направлением приложения нагрузки при эксплуатации деталей. Например, у шестерен с торцовым зацепле" нием анизотропия структуры оказывает неблагоприятное влияние, облегчая сдвиг зубьев в направлении приложения передаваемого момента.10 50 55 20 25 30 35 40 45 Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления спеченных деталей из композиционных материалов на основе бронзы, содержащих твердую смазку, включающему предварительное прессование,спекание полученной заготовки и ееокончательное прессование, предварительное прессование осуществляютдважды последовательно в двух взаимно перпендикулярных направлениях при усилии первого прессования 100- 300 МПа и второго - 500-800 МПа, а окончательное прессование проводят в напрвлении второго прессования.В результате второго прессования происходит разрушение структуры, полученной после первого прессования, для которой характерна преимущественная ориентировка частиц твердой смазки (текстура). Двойное последовательное прессование позволяет получать детали со структурой, близкой к изотропной, тогда как структура детали, изготовленной обычным способом, анизотропна и представляет собой металлическую матрицу, в которой расположены частицы твердой смазки, ориентированные плоскостью базиса перпендикулярно направлению приложения нагрузки при прессовании. Снижение степени анизотропии приводит к повышению прочностных характеристик материала детали в направлении, перпендикулярном направлению первого прессования, до уровня, близкого к значениям этих характеристик в направлении, параллельном направлению первого прессования.На фиг. 1 и 2 приведены схемы приложения нагрузки при первом и втором прессовании соответственно.Граничные значения величин давле- ний первого и второго прессования установлены исходя из следующего. При величине давления первого прессования ниже 100 МПа не обеспечивается прочность прессовки, необходимая для переноса ее в прессформу второго прессования. Увеличение давления первого прессования выше 300 МПа требует для разрушения текстуры повьппения давления второго прессования свыше 800 МПа, что нетехнологично из-за возможной поломки пресс-инструмента вследствие высоких удельных нагрузок. Проведение163985 Рср 1 Р 1 Р первое 500 100 200 230 220 200 500 190 800 200 200 230 300 500 180 220 300 800 210 230 500 160 230 второго прессования при давлении ниже 500 МПа не обеспечивает разрушения текстуры первого прессования в полной мере.П р и м .е р. Были изготовлены 5 детали размером 32 ю 29 ь 10 мм из материала, содержащего,мас. : ИЯ 12, РЬ 5, гомогенизированная бронза (10 Яп) остальное. Исходные порошки с размером частиц менее 160 мкм смешивали в валковом смесителе со стальными шарами 4 ч, Смесь прессовали в стальной пресс-форме. При первом прессовании нагрузка прикладывалась параллельно наименьшему ребру (фиг.1),15 давление прессования 100-300 МПа.Второе прессование производилось при Давление прессования, МПА По сравнению с известным способом предлагаемый способ обеспечивает соэдание деталей со структурой, близкой к изотропной. Прочность при срезе в направлейии, перпендикулярном направлению приложения нагрузки первого прессования, возрастает на - 20 по 45 сравнению с известным способом - со 160 до 200 МПа. Наибольшее значение предела прочности при срезе 210 МПа получено в случае первого прессовадавлении 500-800 МПа вдоль наибольшего ребра (фиг. 2). При втором прессовании размеры полости матрицы были выбраны таким образом, чтобы зазор между стенками матрицы и прессовкой составлял 1 мм на сторону. После второго прессования проводили спекание при 850+10 С в атмосфере аргона, продолжительность изотермической выдержки 2 ч и окончательное прессование в направлении второго прессования при давлении 1000 МЛа.Изменения предела прочности при срезе в двух взаимно перпендикулярных направлениях в зависимости от величины давлений первого и второго прессования приведены в таблице. Предел прочности при срезе, МПа Р Рср . Рпрния при 300 МПа и второго при 800 МПа. При этом разница в значениях предела прочности в двух направлениях минимальна и составляет 20 МПа.Предложенный способ позволяет изготавливать детали иэ композиционного материала с твердой смазкой с практически изотропной структурой без использования дорогостоящего дефицитного оборудования изостатического прессования.1163985 Рпф 1 Рар 2 Заказ 4130/9 Тираж 747 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Рьушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 Составитель Т.ШевелеваРедактор Н.Горват Техред И,АсталошКорректор М.Самборская