Способ изготовления длинномерных биметаллических изделий

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИ МЕРНЫХ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к спо товления длинномерных биме изделий из порошков различно сти, Цель - упрощение технол мия металла и повышение иэделия, Раздельно из порошк втулку и стержень, осуществля готовки нагревают ее и экст табл., 1 ил.l О 1 и чести втул экструзиип,Ь -о 2 - соответственно предел текуки и стержня при температуреМПа;)счетные коэффициенты: созеу-созе,ф ричной воронки, град,изображен биметалл при ан- угол м а чертеж кст ль 4 м е р 1. Биметалл орошка орошка алличе- рассчиДля иэгото сталь 40 Х и мед ПМС(наружн ской прессовки -ения втулки из ого стержня из й диаметр бим 30 мм) необходим е Вк, В - соответ нечный радиусы бий - радиус стерж струзии, мм; енно начальный италла, мм; получаемый после ГОСУДАРСТВЕН Ый КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1234048, кл, В 22 Р 7/06, 1986,Авторское свидетельство СССРЬЬ 1477524, кл. В 22 Е 7/06, 1988. Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления длинномерных биметаллических изделий из порошков с различными пластичностями при температуре экструзии.Цель изобретения - упрощение технологии, экономия металла и повышение прочности изделия.указанная цель достигается формованием втулки и стержня и) порошков различных пластичностей при температуре экструзии, их сборкой и экструзйей, причем стержень формуют до радиуса ч оч)ф .о (6 ) т ь 6"р,-,")1 с.ак к н ан 6 т 1,+ ЖЮм - ,- Ь(сачЧ ч,5 фбйГгсг". М ьч д(3-со,) ЦГс 953; Я ДЛИННО- Х ИЗДЕЛИЙ порошковой собам изготаллических й пластичноогии, эконо- прочности ов формуют ют сборку эарудируют, 1тать оптимальный радиус стержня биметалла (Яс) до экструзии по формуле (1).Оптимальные режимы экструзий Тэ 950+25 С, тэ,5-0,75 ч,Л,ам.Прочностные свойства компонентов 5при температуре экструзии: сталь 40 Х оц 35 МПа, медь ПМС02=8,5 МПа,Радиус биметаллической заготовки всборе Ян -15 мм, конечный радиус биметаллической заготовки после экструзии Як "7,510мм(при Л 4).Определяют коэффициенты и и Ь поформулам (2) и (3):2 п 2,433, Ь =-1,75604, = - 0,72176. 15Подставляют известные значения, в томчисле оптимальное значение радиуса стержня после экструзии (Я = 2,2 мм) в формулу(1), получают Яс = 4,4 мм,Имея все необходимые размеры для 20осуществления прессования, производятдвухстороннее статическое холодное прессование на гидравлическом прессе втулкииз порошка стали 40 Х с наружным диаметром 30 мм и внутренним 8,8 мм (давление500 - 550 МПа, пористость 20) и стержня иэмедного порошка ПМСдиаметром 8,8 мм(В = 4,4 мм) под давлением 250 - 300 МПа допористости 20 одинаковой длины.Аналогичным образом изготавливаютбиметаллическую заготовку с внутреннимстержнем иэ стали 40 Х с оптимальным радиусом Й = 5,35 мм и наружным слоем изедкого порошка ПМС. После расчета поформуле (1) получают Й, 10.7 мм,П р и м е р 2. Биметалл алюминий -медь.Оптимальные режимы экструзии; Тэ =600+ 25 С, тэ= 0,5 - 0,4 ч, Л = 4, ам = 55.Прочностные свойства компонентовпри температуре экструзии: алюминийдг =6 МПа, медь о,235 МПа,Расчетный размер, определяемый поформулам (1) при оптимальном радиусе Й = 455,65 мм, составляет Яс - 11,3 мм.На гидравлическом прессе производятдвухстороннее статическое холодное прессование втулки из алюминиевогопорошка снаружным диаметром 30 мм, внутренним 5022,6 мм под давлением 250-200 МПа допористости 20 и стержня из медного порошка диаметром 22,6 мм(Яо = 11,3 мм) поддавлением 250-300 МПа до пористости 20одинаковой длины.55Аналогичным образом изготавливаютбиметалл с наружным слоем из меди (втулка) и внутренним (стержень) иэ алюминия(Й 1,85 мм). После расчета по формуле (1)получают Яс - 3,7 мм,П р и м е р 3. Биметалл ПЖ 4 М - БрОЦС5-5-5,Оптимальные режим экструзии: Тэ =900+ 25 С, тэ= 0,25 - 0,3 ч, Л = 4 ам = 55.Прочностные свойства компонентовпри температуре экструзии: железный порошок ПЖ 4 М иц= 27 МПа, бронзовый порошок БрОЦС 5-5-5 %2 = 40 МПа.Расчетные размеры, определяемые поформулам (1).при оптимальном радиусе Й =4,8 мм, составляют Йс = 9,6 мм.Аналогично примерам 1 и 2 изготавливают по расчетным размерам (диаметр наружный 30 мм, внутренний 19,2 мм) втулкуиэ порошка ПЖ 4 М под давлением 150 - 200МПа и стержень из порошка БрОЦС 5-5-5(диаметр 19,2 мм, Я, = 9,6 мм) под давлением200 МПа одинаковой пористости (20 ) идлины.Далее производят нагрев и экструзиюпо оптимальным режимам, приведеннымвыше,При больших или меньших значенияхоптимального радиуса стержня Й происходит изменение начального или,исходногорадиуса стержня биметалла Йс, при которыхрадиальные скорости движения частиц,нормальные радиальные и касательные на-,пряжения в процессе истечения на контактной поверхности соприкосновениякомпонентов биметалла (втулки и стержня)будут не равны между собой, Это в своюочередь вызывает снижение прочностныхсвойств (асср) экструдированного биметаллаот максимальных значений, достигаемыхпри рассчитанном оптимальном Й, что подтверждается экспериментально. Так, приуменьшении радиуса стержня биметаллаПЖ 4 М-БрОЦС 5-5-5 от оптимального рассчитанного размера (Й = 3 мм) т,р = 110-100МПа, при увеличении (Й = 7 мм) - асср = 140150 МПа,Результаты способа изготовления длинномерных биметаллических изделий по примерам 1 - 3 представлены в таблице. Из таблицы видно, что для получения равномерной толщины стержня экструдированного изделия и максимальной прочности сцепления слоев биметаллических изделий невозможно при изготовлении более пластичного элемента в виде 1 -образного элемента. Кроме того, невозможно получить максимальную прочность сцепления по известному способу,Формула изобретения Способ изготовления длинномерных биметаллических изделий из порошков различной пластичности, включающий формо%1 и %2 - соответственно пределы текучести втулки и стержня при температуре экструзии, МПа;и, Ь - расчетные коэффициенты 1 /с 054 Э е Л5:-7 е -- е - гпсоьд, .1,5 собся -Злба(г/г 177+у1 Ог 1-с,м 1 е.мм и ф где йн, В - соответственно начальный иконечный радиусы биметалла, мм; 15 ам - угол матричной воронки, град. Способ Материал изготовленияВтулка Стержень тПрочностьсцепления,МПа К, мм Ксф мм Кн мм Кмм 4,4 Сталь 40 Х Медь 300"320 7,5 Предлагаемый Сталь 40 Х 15 7,5 10,7 Медь Сталь 4 ОХ 15 75 7,5 Известный Медь Сталь 40 Х Медь 15 7,5 7,5 Предлагаемый Алюминий Медь . 15 7;5 11,3 Алюминий 15 7,5 3,7 Медь Известный Медь Алюминий 15 110-130 110-130 110-130 7,5 7,5 Алюминий Медь 15 100" 110 100-110 100-110 180-200 180"200 180-200 140-150 110-100 180-200 7,5 , 7,5 БрОЦС 5-5-5 Предлагаемый ПЖ 4 М 9,6 7,5 о Известный ПЖ 4 МБрОЦС 5"5-5 7,5 7,5 15 ф В процессе экструзии нарушается целостность сборной заготовки из"за преждевременного выдавливания более пластичного элемента. вание втулки и стержня. их сборку, нагрев и экструзию, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощеееия технологии, экономии металла и повышения прочности изделия, стержень формуют до радиуса 5 В начале 2,2 В середине 2,2 В конце 2,25,35 5,35 5,35 3,75 3,75 3,75 6,5 4,0 50 5,65 565 565 1,85 1,85 1,85 3,75 3,75 3,75 6,5 4,0 5,0 .4,848 4,8 6,5 4,0 300"320 300"320 340340340280-300 280-300 280"300 260-280 280-300 320-340180180180180 180 1801713745 Составитель И,ПойменоваРедактор В,Бугренковэ Техред М.Моргентал Корректор О.Кундри Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина,аз 652 ТиражВНИИПИ Государственного комитет113035, Москва, Ж Подписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ ССС