Способ получения профильного порошкового проката

(зг)б виг Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ,","ЛЙОТЕч,К ПАТЕНТУ 4 Р ОО ОО(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОФИЛЬНОГОПОРОШКОВОГО ПРОКАТА(67) Способ получения порошкового профилявключает приготовление шихты, формующую прокатку в закрытом калибре до относительной плотности 90 - 9796. Затем "сырой" порошковый профиль транспортируется к калибрующей клети. Погле этого к валкам калибрующей и формующей клети подводится электрический ток Возобновляется процесс прокатки в формующей клети, и начинается прскатка в калибрующей клети, разогретой электрическим током до температуры спекания заготовки При необходимости передний конец, выходящий из валков калибрующей клети, удаляют для искл счения брака Дпя повышения прочности порошкового прокатного профиля перед входом в очаг деформации производят формование электрическим током волокон, ориентированных в направлении прокатки 1 таб".Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам непрерывного производствапрокатного профиля,Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является способизготовления спеченного листа, включающий приготовление шихты, прокатку шихтыв лист, спекание электрическим током, калибрование. Согласно этому способу с помощью пары формующих валковизготовляют иэ порошка "сырой" лист, а затем его направляют в валки-электроды, спомощью которых подводят электрическийток. 15Недостатком данного способа являетсянизкая относительная плотность, а соответ-ственно, и прочность получаемого прокатаиз-эа того, что условия захвата и напряженно-деформированное состояние порошка в 20формующей клети не позволяют достигатьвысоких значений относительной плотностив "сыром" листе. Помимо того, при дальнейшем спекании валках-электродах, когдаэлектрический ток пропускают в направлении, перпендикулярном направлению прокатки, наиболее спеченный прокат будетнаходиться в нейтральном сечении ввидутого, что, во-первых, наибольшее уплотнение достигается в зоне отставания очага 30деформации при прокатке и. во-вторых, изэа эаоисимости удельного электрическогосопротивления от плотности иэделия. Кроме того. при таком способе подвода электрического тока будет наблюдаться 35значительный перепад температур по длине,очага деформации - от холодного состоянияв момент входа в очаг деформации до температуры спекания в нейтральном сечениивблизи выхода проката иэ очага деформации. Такое распределение температурногоноля вызывает неравномерное распределение сопротивления пластической деформации вдоль очага деформации, что непозволяет значительно доуплотнить прокат 45в валках-электродах. Кроме того, даннымспособом невозможно проводить спеканиепрофильного проката, так как в случае калиброванных валков последние будут играть роль шунта и разогреть заготовку до 50температуры спекания будет невозможно,т.е. произойдет короткое замыкание в цепи.В основу изобретения поставлена задача разработать способ получения профильного порошкового проката с высокой 55относительной плотностью и прочностью.Для этого в известном способе получения порошкового проката, включающимприготовление шихты, прокатку шихты в эа.готовку, спекание. калибрующую прокатку,согласно изобретению шихту прока 1 ывэют в заготовку в закрытом калибре до относительной плотности 90-97, а спекание производят путем пропускания электрического тока в направлении прокатки, Кроме того, перед входом в очаг деформации проводят формование шихты электрическим током в волокна, ориентированнЫе в направлении прокатки,Данный способ позволяет получать высокоплотный (с плотностью до 97-99 от теоретической) с повышенной прочностью прокат. Необходимость проведения формующей прокатки в закрытом калибре обьясняется, во-первыу, необходимостью получения, требуемой формы, точной геометрии проката. отсутствия заусенцев, усов и, во-вторых, необходимостью достижения высокой плотности выходящей иэ валков формующей клети заготовки за счет создания высокого значения гидростатической составляющей тензора напряжения. Высокая относительная плотность заготовки (90- 97) обеспечивает воэможность транспортировать ее от прокатной формующей клети к калибрующей и пропускать электрический ток в направлении прокатки через заготовку, так как электрическое сопротивление заготовки в данном случае будет мало, что обеспечит прохождение электрического тока через порошковую заготовку значительной длины (1 м),Существует зависимость между плотностью порошкового проката и удельным электричвским сопротивлением, поэтому при относительной плотности порошкового профильного проката ниже 90. проведение процесса становится практически невозможным, так как из-за незначительной прочности прокат при транспортировке разрушается. а удельное сопротивление в направлении прохождения электрического тока сформированной заготовки не позволяет разогреть ее до температуры спекания на значительной длине. Заготовка должна быть достаточно длинной, потому что это увеличивает нахождения ее при температуре спекания. Это приводит к выравниванию температуры по сечению заготовки, а следовательно, к более равномерному и продолжительному спеканию, При более продолжительном спекании за счет образования и роста "шеек" происходит увеличение плотности и прочности заготовок, т.е. происходит доуплотнение заготовки, что невозможно получить при пропускании электрического тока в направлении, перпендикулярном направлению прокатки, из-за быстротечности процгссл спекания.2000887 50 Процесс доуппотнения возможен в случае тесного физического контакта частиц порошка между собой. Поэтому необходимо значительное уплотнение порошка в формующей клети, Этим объясняется необходимость уплотнения порошка в формующей клети в закрытом калибре, обеспечивающем высокую гидростатику процесса прокатки, до плотностей 90-97 от теоретической. При таких плотностях и значительных касательных напряжениях происходит формирование текстуры прокатки с развитыми физическими контактами поверхностей частиц порошка,Кроме того, так как профильная заготовка имеет равномерную г,потность по всей длине, то при заявляемом способе подводэ электрического тока к неи грддиент гемпературы по длине проката незначителен и обусловлен лищь перепадом температур поверхности и внутренних слоев заготовки, Следует отметить, что температура заготовки перед входом в очаг деформации калибрующей клети практически равна температуре спекания (0,7-0,9 температуры плавления), Следооательно, сопротивление пластической деформации уже фактически спеченной заготовки мало, что обеспечивает ее значительное обжатие12;,.) д одпках капибрующей клети А это также приводит к повышению плотности до 98- 99% (от теоретическои) о готовом прокате. Заявляемый способ подвода электрического тока о направлении прокатки позооплет осуществлять спекание практически любого порошкового профиля, Попучатьпрокат требуется плотностью не ниже 90 , тдк как в противном случае будет наблюдаться разрушение проката при его транспортировке от формующей клети к капибрующей иэ-за незначительной прочности, а удельное электрическое сопротивление прокдтанного профиля не позволит разогреть заготовку до температуры спокания, Получить профиль с плотностью выше 97% не представляется возможным из-за возникновения поперечных трещин,Способ осущестоплют следующим образом,Приготавливают порошковую шихту (при необходимости восстановление порошка, размол. сепарация: смешивание 5 10 15 20 25 30 35 40 45 компонентов и т.д) Затем,рдизогдат фор мующую прокатку в клети с зд рытым кдпиб ром Нд выходе из формующей клети получают "сырую" заготовку плотностью 90, При плотности ниже 907, происходит разрушение проката при трднспорти рооке, Затем транспортирук, заготовку к капибрующей клети, Подводят зпектрический ток к валкам формующей и калибрующей клетей, е результате чего происходит разогрев заготовки в межклетевом пространстое, Затем начинают прокатку в капибрующей клети с требуемым уровнем обждтил, Передний конец, выходящий из вдпкол кдпибрующей клети, при необходимости удаляют дпя исключения брака. В случае нл мз димости защиты спекдемого проката о 1 окисления его можно помещать в эдщитк,ю камеру, например керамическую, черз которую продувают здщитный гдз, например аргон.Длл подышенил прочности получаемого проката перед входом в очаг деформации проводят формовдние электрическим током волокон ориентированных о направлении прдкд 1 ки,В лаборатории порошковой металлургии были проведень экспериментальные 1 г:пддоос 4 кил заявляемого способа,П р и м е р. Б лд приготовлена шихта изн-ифрик,ционнс о порошкового материала ХГ рЗН 5, Прокатка в формующей клети осущестоплпдсь в эдкрыптом калибре нд вдпкоооь", комплекте для прокатки профилей из порошковых материалов, Режим 1 проведения процесса в реэупгьгдте экспе риментов предстаолены е таблице.Нд основани; изложенного можно сделать вывод, что заявляемый способ получения профильного порошкового проката работоспособен и устраняет недостатки, имеющие место е про отипе, что подтверждаетсл примером конкретного выполнения, Соответственно, заявленный способ может быть применен для изготовления деталей машиностроения (поршневое кольцо), торцевых уплотнений роторно поршкепого двигателя, различного инструмента и др(56) Райченко А,И, Основы процесса гпеканил порошков пропусканием электрического тока. - М.; Металлургия, 1987, с 59 60Время наПримечание Формующая клетьотно- си- тельная плотность,шири- толна, щина, мм мм 89,2 Образец разрушилсямежду,. етями при транспорти- ровке 3,37 1,46 97 99 16 12 3,4 3,4 1080 1080 7,21 1,20 0,013 0,013 1,44136 90,3 96,9 70,0 70.0 3,37 337 Получить прокат в формующей клети с плотностью выше 97 не элось проводят пропусканием электрического тока в направлении прокатки,2. Способ по п,1, отличающийся тем, что перед входом в очаг деформации проводят формование шихты электрическим током в волокна, ориентированные в направлении прокатки. Составитель Э.Голубчик Редактор А.Купрякова Техред М.Моргентал Корректор С, ШекмарТираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 3101 Производственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101 Формула изобретения 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОФИЛЬНОГО ПОРОШ. кового пРокдтд, включающий приготовление шихты и прокатку шихты в заготовку, спекание и калибрующую прокатку, отличающийся тем, что прокэтывают шихту в заготовку в закрытом калибре до относительной плотности 90-97. а спекание Тем- пература об- разцов.О( Скорость дви- жения про. ката между клетями, м/с при тем- пературе спе- кания,