Способ спекания заготовок из металлических порошков

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 653899 А ИДЕТЕЛ АВТОРСКОМ ВУ юл.М.21 иационный ин итут им. Сер.Клименков,н, А.А.Шуляк, Е,Ни А.Н.Свободов088,8)свидетельство С, В 22 Е 3/12, 19свидетельство СВ 22 Г 3/12, 196 ТОВ особам спеских порошмагнитных,готовок при ратурой сп Например,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБ(71) Уфимский аго Орджоники(54) СПОСОБ СПЕКАНИЯ ЗАГ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКО (57) Изобретение относится к с кания заготовок из металличе ков, преимущественно ферро Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам спекания изделий из металлических порошков, преимущественно ферромагнитных, в индукционных нагревателях.Целью изобретения является повышение производительности процесса спекания.На фиг,1 приведена функциональная схема индукционной установки спекания, реализующей способ; на фиг,2 - кривая зависимости магнитной проницаемости порошковых заготовок от времени и температуры спекания, поясняющая способ.Известно, что свойства порошковых заспекании определяются темпеекания и временем выдержки.спекание заготовок из порошка(51)5 В 22 Г 3/10, 3/О индукционных нагревателях. Цель - повышение производительности. Заготовку спекают в установке индукционного нагрева, включающей параллельный колебательный контур индукционного нагревателя и высокочастотный источник питания, по определенному температурно-временному режиму, Скорость нагрева заготовки регулируют путем периодической расстройки и последующей настройки высокочастотного источника питания в резонанс с колебательным контуром индукционного нагревателя пропорционально разности установленной и измеряемой температур, определяют резонансную частоту контура, сравнивают ее с заданной, а о спеченности заготовки судят по достижении резонансной частотой величины заданной по технологии. 2 ил 1 табл,железа при 1100 С в течение 2 ч приводит к существенному росту их магнитных свойств (фиг.2), Качественный микроструктурный анализ показывает, что в ходе рекристаллизации кривая распределения зерен по размерам с увеличением времени спекания смещается в сторону больших размеров. При дальнейшей выдержке структура меняется мало. Это свидетельствует о том, что при достижении определенного значения размера зерна, характерного для данной температуры, рост его прекращается и дальнейший нагрев нецелесообразен. Этот момент можно зафиксировать по изменению магнитной проводимости заготовки.Изменение магнитной проводимости, при изменении магнитной проницаемости заготовки, характеризует как изменение ге 16538995 0 5 ометрических размеров заготовки, так и изменение внутренней металлической структуры, т.е. степень спекания (фиг,2),Изменение магнитной проводимости заготовки приводит к изменению индуктивности .н, А так как согласно формуле Томпсона резонансная цастота параллельного колебательного контура, образованного индуктором с подключенным к нему компенсирующим конденсатором (фиг,1), определяется так: Йрез = 1(1) гден - индук овкой;С - емкость конденсатора (постоянна), то при постоянной Ск изменение 1.Н ведет к изменению резонансной частоты контура;1, 1 аЖрез =- -= - - = ( н), (2)Ск 1 н -на учитывая (1) и(2), можно сделать вывод, что резонансная частота - функция магнитной проницаемости, а следовательно, внутренней структуры и геометрических размеров заготовки, т.е, функция спеченности заготовки, так как,и зависит от температуры спекания и времени выдержки. тивность индуктора с загот Следовательно, каждой резонансной частоте колебательного контура можно поставить в соответствие определенную магнитную проницаемость заготовки и, следовательно, определенную степень спеченности.Определив заранее на эталонном образце заготовки заданную резонансную частоту контура, соответствующую требуемой степени спеченности заготовки, процесс , спекания очередной заготовки ведут до достижения в контуре этой резонансной частоты и в тот момент, когда определяемая частота колебательного контура равно заданной, процесс спекания прекращают, что гарантирует как совпадение геометрических размеров спекаемой заготовки и эталонной, так и их внутренних металлических структур. Таким образом, индукционный нагреватель служит одновременно устройством определения качества и момента готовности заготовок.Нагрев заготовок в высокочастотном поле ведется по определенному температурно-временному режиму. Реализация температурно-временного режима осуществляется путем ввода расстройки и последующей настройки в резонанс высокочастотного источника питания, На резонансе в нагрузку передается максимально воэ 5 10 15 20 25 30 можная мощность, при расстройке - меньшая. Средняя мощность нагрева определя- ется соотношением времени работы источника в резонансе (на максимальной мощности) и вне его. Введение второго управляющего сигнала, пропорционального разности установленной и текущей температур, позволяет регулировать скорость нагрева, что гарантирует от перегрева поверхности заготовки, ведущего к переходу или оплавлению, и гарантирует требуемое высокое качество и возможность поддержания заданного градиента температур по сечению заготовки, в то время как простое управление частотой такой возможности не дает.Спекаемая заготовка 1 находится в индукторе 2, параллельно которому присоединен, образуя колебательный контур, компенсирующий конденсатор 3, Параллельно колебательному контуру 2, 3 подключен полупроводниковый частотно-регулируемый преобразователь 4 частоты, частотой которого управляет задающий генератор 5, на вход которого через резистивный делитель 6,7 подключен выход блока 8 автоподстройки частоты (АПЧ), на первый вход которого поступает сигнал с датчика 9 тока, включенного в ветвь индуктора 3 колебательного контура 2, 3, а на второй вход - с датчика 10 тока, подключенного к выходу преобразователя 4, Параллельно переменному резистору 6 подключен управляемый ключ 11, который подключен к выходу генератора 12 с управляемой скважностью импульсов,вход которого соединен с выходом усилителя 13 разности, на вход последнего подается разность сигналов с фотопирометра 14 и уставки Оо Фотопирометр измеряет текущую температуру заготовки 1 в индукторе 2. Заготовку 1 по мере готовности выталкивает из индуктора 2 толкатель 15 управляемый двигателем 16 управляемый реле 17, вход которого подключен к выходу блока 8 АПЧ,Способ реализуется следующим образом,По мере нагрева и выдержки при заданной температуре заготовки 1 в индукторе 2 меняются ее геометрические размеры, и внутренняя металлическая структура и, следовательно, ее магнитная проницаемость,Меняется индуктивность индуктора 2 и меняется частота резонанса колебательного контура 2, 3. Блок 8 АПЧ, измеряя разность фаз сигналов токовых датчиков 9 и 10, меняет напряжение на делителе 7, 6, которое подается на вход задающего генератора 5, подстраивая тем самым преобразователь 4 в резонанс с контуром 2, 3,1653899 Способ Механические свойства Удельные энерго- затраты на операцииспекания, кВт х х ч/кг Порошок Полное время процесса (без времени подготовки смеси) Время спекания т о МПа д,% 11,% Ов,МПа Ж 2 МЗ 0 30 - 36 290 -310300 -310 0,3 88 вестный 0 - 3,2 редлагаемый ПЖ 2 М Кэк только резонансная частота врез достигает заданной во, напряжение с выхода блока 8 достигает оп ределенно го (заданногоо) уровня, срабатывает реле 17, включается двигатель 16 и толкатель 15 выталкивает готовую заготовку 1 иэ индуктора 2.Скорость нагрева заготовки зависит от ее температуры, измеряемой фотопирометром 14, Сигнал с фотопирометра поступает на усилитель 13 разности, где вычитается из него сигнал уставки. Усиленная разность Л 0 = К(Оф = Оо) поступает на генератор 12 с регулируемой скважностью импульсов, который управляет временем включения и отключения управляемого ключа 11. Ключ 11, включаясь, шунтирует резистор 6, и тогда преобразователь работает по сигналу блока 8 АПЧ в резонанс с колебателвным контуром 2, 3, а отключаясь, ключ включает в цепь сигнала АПЧ переменный резистор 6, изменяя тем самым частоту генератора 5 и, следовательно, преобразователя 4, т.е. вводя расстройку преобразователя. Глубина расстройки определяется мощностью, необходимой для поддержания заданной температуры нагретой заготовки, и выставляется перед началом процесса изменением резистора 6. Время работы на резонансе преобразователя 4 равно времени включения ключа 11, которое определяется скважностью импульсов генератора 12, а та пропорциональна разности ЛО = К(Оф - Оо), т,е. пропорциональна разности текущей температуры заготовки (ей соответствует сигнал с фотопирометра Оф) и заданной температуры (определяемой установкой Оо выставляемой перед началом процесса),В установке спекания при реализациипредлагаемого способа используют следующие элементы: заготовки 1 из порошка железа и порошка ПЖ 2 МЗ. индуктор 2 иэ5 медной трубки . 14 мм, конденсатор ЭСВ 0,8-2,4 УЗ 3, преобразователь ППЧ-2,44, задающий гененератор 5 на базе микросхем К 110 ВПП 1, резисторы МЛТ 2 б, 7, измеритель 8 разности фаз Ф 2-13, датчики 9, 1010 тока ТК, ключ 11 нэ полевом транзистореКП 310 А, генератор 12 с регулируемойскважностью импульсов КР 1006 ВИ 1, усилитель 13 на микросхеме К 140 УДб, фотопирометр 14, тол катель 15 с гидроусилителем 1615 Р 102-АЛ 64 и реле РЭС 9 17,Увеличение производительности процесса при стабильном качестве заготовки посравнению с известным происходит за счетуменьшения времени спекания, что видно20 из таблицы, в которую сведены результатыопытов.Формула изобретенияСпособ спекэния заготовок из металлических порошков, преимущественно ферро 25 магнитных, в индукционных нагревателях,включающий нагрев иэделия по заданномутемпературно-временному режиму и выдержку изделия при температуре спекания втечение времени, необходимого для рости 30 жения изделием заданных эталонныхсвойств, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения производительности,температурно-временной режим осуществляют путем изменения собственной резо 35 нансной частоты контура, образованногоиндуктором со спекаемым изделием, а длительность выдержки определяют по достижению резонансной частотой контура величины, равной заданной эталонной.Фаг, ГСоставитель В,ХижныйРедактор Н.Бобкова Техред М,Моргентал Корректор И.МускаЗаказ 1914 Тираж 518 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1