Способ изготовления порошковых изделий

(9) 5 В 22 Р 7/04, 3/2 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ Я ширение технологи счет получения дву изделий. В способе вых изделий магни вание проводят оболочке до плотн после прессовани вдоль образующей ческой замкнутости ют, а перед оконч пропиткой пресса оболочки на загото жения оболочки во магнитным полем .женностью,ния беспористых,. полностью пропитанных изделий. В этом случае объем пропитываю- щего металла должен соответствовать объему сообщающихся пор прессовки, что в ряде случаев весьма значительно. Существует целый ряд изделий, не требующих пропитки 1 Я по всему объему. Для данных изделий необ- О ходимо обеспечить лишь внешний слой, Ч) пропитанный металлом. Таким образом, из- а вестным способом невозможно получить изделия, внешний слой которых является пропитанным и полностью беспористым, а внутренний не содержит пропитывающего металла. Это в первую очередь относится к длинномерным иэделиям, пропитка которых происходит в радиальном направлении.Цель изобретения - экономия пропитывающего металла и расширение технологических возможностей за счет получения двухслойных длинномерных изделий. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 1(71) Белорусский политехнический институт(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРОШКОВЫХ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к порошковойметаллургии. Целью изобретения являетсяэкономия пропитывающего металла и расИзобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления композиционных спеченных изделий из металлических порошков методом магнитно-импульсного прессования в электропроводящих оболочках, и может быть использовано при изготовлении двухслойных длинномерных изделий.Известен способ изготовления порошковых изделий, включающий получение прессовки методом магнитно-импульсного прессования в электропроводящей оболочке, предварительное спекание прессовки при температуре ниже температуры плавления металла оболочки и окончательное спекание с пропиткой пористой структуры расплавом металла оболочки.Существенным недостатком известного способа является повышенный расход цветного металла оболочки в случае изготовлеческих возможностей за хслойных длинномерных изготовления порошкотно-импульсное прессов электропроводящей ости не более 80 - 85, я оболочку разрезают для исключения электри, предварительно спекаательным спеканием с вки расплавом металла вку со стороны располоздействуют импульсным с определенной напряН 2 30 35 В результате действие магнитного поля испытывает лищь порошковая прессовка, 40 пористая структура которой становится неоднородной и.характеризуется уменьшением пористости в направлении действия электромагнитного давления (в радиальном направлении от оболочки). Плотность 45 прессовки увеличивается в радиальном направлении от некоторого начального значения до величины П80-85 на заданном расстоянии от поверхности. Указанное значение плотности (80-85) 50 является критическим и разграничивает открытую сообщающуюся пористость от закрытой, Осуществление последующей пропитки прессовки расплавом металла оболочки позволяет получить двухслойное 55 иэделие, композиционный пропитанный слой котороо имеет заданную толщину Ь.Способ осуществляют следующим об- м разо Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления порошковых изделий, включающем магнитно-импульсное прессование порошка в электропроводящей оболочке, предварительное спекание прессовки при температуре ниже температуры плавления металла оболочки и окончательное спекание с пропиткой прессовки расплавом металла оболочки, магнитно-импульсное прессование проводят до плотности не более 80-85 ф, после прессовки оболочку разрезают вдоль образующей для исключения электрической замкнутости, а перед пропиткой на заготовку со стороны расположения оболочки воздействуют импульсным магнитным полем с напряженностью, определяемой из соотношения где Р - давление прессования, Н/м;2,. Ь - толщина пропитанного слоя, м;Я - величина скин-слоя материала прессовки, м;р 0 - магнитная постоянная, 4 л 10, Гн/м,Разрезание оболочки вдоль образующей с исключением ее электрической замкнутости создает условия для практически полного проникновения через оболочку магнитного поля при последующей магнитно-импульсной обработке. При этом исключается эффект силового действия поля на оболочку вследствие отсутствия условий для наведения в ней азимутального электрического тока. 5 10 15 20ы в .В н (1 - 3 хЯ) р где Н - амплитудная напряженность манитного поля у поверхности порошковотела;Я=(2 фо во) - велмтериала прессовки;и - удельная электропроводность мриала прессовки при плотности П;в =21, 1 - частота электромагнитнополя;х - координата.Согласно (2) на расстоянии от поверхнти имеем ичина скин-слоя атеН 2РвР- (1 е -Р) (3)а на самой поверхности Рэм=О, В результате приложения внешнего давления Р на пористое тело происходит доуплотнение последнего до некоторой плотности П(х), Связь между параметрами Р и П может быть получена как расчетным, так и экспериментальным путем.Находим искомую напряженность магнитного поля К, необходимую для достижения в прессовке на заданной глубине Ь плотности П, Искомая величина Н определяется соотношением (1).После магнитно-импульсной обработки осуществляют нагрев прессовки до температуры, превышающей температуру плавления металла оболочки. В реМетодом магнитно-импульсного прессования порошка в электропроводящей оболочке изготавливают прессовку и осуществляют ее предварительное спекание совместно с оболочкой при температуре, не превышающей температуру плавления последней. Режим прессования и спекания выбирают иэ условия обеспечения открытой пористости прессовки, т. е. ее плотность П должна быть не выше 80-85 . Оболочку разрезают вдоль образующей, исключая тем самым ее электрическую замкнутость. Затем на прессовку со стороны оболочки, т. е. со стороны, отвечающей расположению композиционного слоя, воздействуют импульсным магнитным полем, причем напряженность Н выбирают из соотношения (1). Вследствие исключения электрической замкнутости оболочки магнитное поле будет полностью поглощаться материалом прессовки.Величина давления электромагнитного поля Рэм убывает в электропроводном слое (прессовке) с удалением от поверхности согласно соотношениюэультате происходит пропитка прессовки сное воздействие напряженностью на определенную глубину и, при которой Н=3,9 10 А/м. Для определения напряпрактически полностью исключается сооб- женности Н магнитного поля принимают: щающаяся пористость, т. е. фронт пропитки й=2 мм, 3=1,8 мм, П=82 (перед магнитно- останавливается на заданной глубине и, что 5 импульсным воздействием напрессованв конечном счете создает предпосылки пол- ный слой спекают при 950 С до плотности учения двухслойных изделий с полностью: 85), Р= 220 МПа, При этом получают пропитанным компактным внешним сло- Н=3,1 10 А/м.После магнитно-импульсной обработкиП р и м е р 1. Изготавливают двухслой порошкового слоя в оболочке производят их ную тепловую трубу с наружным и внутрен- совместный нагрев до температуры 1220 С, ним диаметром 70 и бОмм идлиной 220 мм. что обеспечивает пропитку внешнего слоя Методом магнитно-импульсного прессова- прессовки расплавом меди. Полученное пония за счет раздачи латунной оболочки пол- крытие представляет собой двухслойную учают прессовку из бронзового порошка 15 композицию, состоящую из наружного комБрОФ 10-1 плотностью 80 и проводят ее пактного слоя системы ШХ 15-С и внутрен- предварительное спекание до плотности него пористого слоя иэ порошка ШХ 15.82 .Затемоболочкуразрезаютвдольобра- Полученное зубчатое колесо имеет повызующей со стороны внутренней полости, по- шенные эксплуатационные характеристики сле чего на прессовку изнутри (со стороны 20 вследствие наличия между наружным оболочки) воздействуют импульсным маг- компактным композиционным покрытинитным полемчастотой 30 кГцинапряжен- ем и монолитной основой пористого слоя,-7ностью Н=3,2 10 А/м, для определения обладающего демпфирующими свойствами. которой согласно формуле(1) имеем; п=2 мм, В результате долговечность зубчатых колес 3=1,5 мм, П=82 , Р=130 МПа. При этом 25 за счетснижения их виброактивности повыполучают Н2,8 10 А/м,7шается в 1,2 - 1,3 раза,Далее латунную оболочку расплавляют П р и м е р 3. Изготавливают подшипник и пропитываютпрессовкулатунью. скольжения с внутренним антифрикционПолученная изложенным способом ным композиционным покрытием, состоя- двухслойнаятепловая труба состоит из на щим из бронзового порошка, пропитанного ружного слоя, представляющего собой по- алюминием, На внутреннюю поверхность ристый бронзовый каркас, пропитанный стальной цилиндрической втулки наружным латунью. Известный способ не позволяет и внутренним диаметрами 100 и 80 мм получить подобное композиционное двух- соответственно напрессовывают бронзослойноеизделие. В случае,если Н 2,8 10 35 вый порошковый слой толщиной 2 мм и А/м, наблюдается проникновение латуни в плотностью 80 . При этом используют алюнаружный пористый слой. миниевую оболочку. Затем оболочку разреП р и м е р 2. На шестерню из стали 45 зают вдоль образующей и производят (модуль а=2,5 мм, число зубьев 14, наруж- магнитно-импульсную обработку напрессоный диаметр 40 мм) наносят покрытие из 40 ванного слоя с помощью внутреннего инпорошка ШХ 15. Процесс осуществляют в дуктора, Частота разрядных колебаний следующей последовательности. Шестерню составляет 28 кГц, Напряженность импульи медную оболочку(внутренний диаметр 46 ского магнитного поля Н=2,4 10 А/м. При мм,толщинастенки 0,5 мм) центрируютод- ее выборе руководствовались тем, чтобы на относительно другой и в зазор между 45 при последующей пропитке не допустить ними помещают порошок ШХ 15 Затем . контактного взаимодействия жидкого расснаружи оболочки устанавливают цилин- плава пропитывающего металла(алюминия) дрический индуктор магнитно-импульсной со стальной основой, В противном случае на установки МИУ 20/1, Шестерню совместно границе покрытие-основа образуются хрупс оболочкой приводят.во вращение с угло кие интерметаллические соединения, резко вой скоростью 2000 мин, В процессе вра- ухудшающие качество подшипника и привощенияосуществляютмагнитно-импульсную дящие к существенному понижению прочнапрессовку порошка энергией разряда 20 ностных характеристик покрытия. В связи кДж при частоте 1=30 кГц, В результате на с этим выбрана толщина слоя покрытия с шестерне сформован порошковый слой 55 открытой сообщающейся пористостью плотностью 86 - 87 , Затем в оболочке п=1,5 мм. В результате магнитно-импульс- выполняют продольный сквозной разрез ной обработки создается в приграничной вдоль образующей шестерни, после чего области покрытия буферный слой плотно- осуществляют. повторное магнитно-импуль- стью более 80 фи толщиной 0,5 мм, кото1722691 Н 2 20 г ессования, Н/м,;питанного слоя, м;н-слоя материала пре де Р - давление и и - толщина и Я - величина с овки, м;постоянная, 4 7 г 10 5 Составитель С. Багроваедактор Э, Слиган Техред М.Моргентал Корректор Н. Ревская Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 рый ограждает поверхность стальной детали от расплава алюминия. Дополнительные данные: 5=1,5 мм, П= 82, Р= 140 МПа. Нап ряженность импульсного магнитного поля Н=2,1 10 А/м.7После магнитно-импульсной обработки прессовку пропитывают расплавом оболочки (алюминием) на глубину 1,5 мм, При Н 2,1 10 А/м алюминий проникал к стальной основе,Таким образом, предлагаемый способ . позволяет снизить расходы цветного металла оболочки при получении иэделий, не требующих пропитки по всему обьему, а также расширить технологические возможности известного способа за счет получения двухслойных длинномерных изделий, а.также изделий сложной формы. ф о р мул а и зоб рете н ия Способ изготовления порошковых изелий, включающий магнитно-импульсное рессование порошка в злектропроводящей оболочке, предварительное спекание рессовки при температуре ниже температуры плавления металла оболочки и окончааказ 1021 ТиражВНИИПИ Государственного комитета113035, Москва, Ж тельное спекание с пропиткой прессовки расплавом металла оболочки, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью зкономии пропитывающего металлаи расширения техноло гических возможностей эа счет получениядвухслойных длинномерных изделий, магнитно-импульсное прессование проводят до плотности не более 80-95, после прессования оболочку разрезают вдоль 10 образующей для исключения электрическойзамкнутости, а перед пропиткой на заготовку со стороны расположения оболочки воздействуют импульсным магнитным полем с напряженностью, определяемой из соотно шения Подписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ СССР