Контейнер для горячего уплотнения порошков тугоплавких металлов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 250230 (2 ) 2885816/22-02 Я)М, К . В 22 Г 3/14 В 22 Г 3/20 с присоединением заявки Йо Государственный комитет СССР яо яелам изобретений н открытяй(СМосковский ордена Трудового Красн о Знамении,(71) Заявитель стали и сплавов(54) КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ГОРЯЧЕГО УПЛОТНЕНИЯ ПОРОШКОВ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВИЗобретение относится к порошковой металлургии, в частности к контейнерам для горячего уплотнения порошков тугоплавких металлов.Известен контейнер для горячего прессования тугоплавкнх металлов, в т.ч. и порбшковых, состоящий из корпуса и крышки, причем крышка выполнена из материала, коэффициент терми ческого расширения которого больше коэффициента термического расширения материала корпуса. Конструкция контейнера позволяет производить нагрев контейнера с наполнителем при одновременной его герметизации 1. 15Недостатком контейнера является то, что герметизация контейнера производится после того, как предварительно спрессованная, например в контейнере, заготовка из порошков 20 тугоплавких металлов после снятия нагрузки упруго расширяется, что влечет появление анизотропии свойств и при дальнейшей обработке давлением развитие микро-и макродефектов. 25Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному является контейнер для горячего уплотнения порошков тугоплавких металлов, включающий кор пус и крышку. Внутренняя полость контейнера покрыта сазкой. После загрузки в контейнер порошкового тугоплавкого металла и установки крышки контейнер помещают в вакуумную камеру н после вакуумирования крышку заваривают, герметизируя тем самым сборку. Контейнер с наполнителем нагревают и выдавливают через матрицу 2.Недостатком известного контейнера является то, что установка крышки и последующая герметизация контейнера производится после того, как в корпус контейнера помещают предварительно уплотненное изделие иэ порошка тугоплавкого металла, в кото ром после снятия нагрузки произошло упругое расширеиие, либо после за" сыпки порошка в контейнер. Его уплотняют, затем отводят пуансон, вставляют крышку, вакуумируют и герметиэируют сборку. Такая последовательность операций, предусмотренная конструктивными особенностями контейнера, приводит также к значительной анизотропии свойств спрессованного изделия эа счет последующего посг.е снятия нагрузки упругого расширения. изделия. Анизотропияведет в своюсостоянии, может проникать в порыспрессованного брикета (повышениетемпературы, превышающей температуруплавления, приводит к повышению вязкости материала). Указанный температурный интервал температуры плавления материала втулки в зависимостиот температуры деФормации порошковыхтугоплавких металлов оптимален длясоздания жидкостного трения, снижающего возможность расслоения брикета,.кроме того, загрязнение металломвтулки порошкового материала ограничивается приповерхностными слоями,глубина проникновения которых составляет 0,02-0,05 от диаметра полученного после деформации прутка.С целью исключения аниэотропиив .юрошковых материалах в конструкцииконтейнера предусмотрена крышка изматериала, предел текучести Я кото/трого составляет 0,7-0,99 от удельного давления прессования (Рд,пр)Выбор интервала 8 = (0,7-0,99)Р А р обусловлен тем, что приУт0,99 Руд.пф. дополнительной герметизации и деформации крышки в радиальном направлении происходить небудет, но при 6, с 0,7 Р , деформация крышки начинается до уплотненияпорошков при данном прилагаемом дав"ленин прессования и значительнаячасть крышки расходуется, покрываявнутреннюю полость контейнера.В качестве материала втулки, контактирующей с крышкой после уплотнения порошков, рекомендуется выбиратьтакой, чтобы, так же как и у крышки,его предел текучести был бы меньшедавления прессования, однако температура плавления материала крышки иданной втулки должна быть большетемпературы деформации,Выполнение кольцевых технологических пазов на верхней втулке внутренней обоймы контейнера вызвано необходимостью дополнительнОго сцепления крышки и корпуса контейнера.Это связано с тем, что усилие упругого расширения спрессованного брикетавелико и может превысить прочностьсцепления крышки и втулки в случаегладкой поверхности последней. 40 очередь к ослаблению в деформируемом изделии направления, параллельного оси прилагаемой нагрузки, что при дальнейшей обработке давлением ухудшает качество иэделий, приводит к дефектообразованию, повышению расхода металла.гКроме того, недостатком контейнера является то, что смазка, нанесенная в данном случае на полость контейнера, тормозит движение слоев порошковых металлов, прилЬгающих к стенкам контейнера, увеличивает трение о стенки контейнера, а также при прессовании порошковых металлов смазка сдирается с полости контейнера и при последующей обработке слои 15 контейнера выполненные, как правило, из мен е прочного по сравнению с наполнителем материала, приобретают более интенсивное движение и при наличии значительного трения расслаи- Щ вают спрессованное изделие.Цель изобретения - повышение качества Иэделий за счет снижения аниэотропии свойств.Поставленная цель достигается тем, что в контейнере для горячего уплотнения порошков тугоплавких металлов, включающем корпус и крышку, корпус снабжен составной металлической внутренней втулкой, часть втулки состороны крышки выполнена с кольцевыми технологическими пазами, остальная часть втулки выполнена из материала с температурой плавления 0,6- 0,99 от.температуры деформации порошка, крышка выполнена из материала35 с пределом текучести 0,7-0,99, от удельного давления прессования, а верхний паэ втулки заполнен легкоплавким материалом с температурой плавления 0,02-0,5 от температуры ректисталлизации порошка.Применение металлической втулки позволяет повысить чистоту поверхности стенок контейнера, в частности шлифовой медной втулки до 8-9, с другой стороны расплав металла втулки при нагреве сборки до температуры деформации служит хорошей смазкой, Искажения, сдвиг части втулки с пазами исключены, так как расплавленный металл нижней части втулки находится в замкнутом объеме, образованном спрессованным брикетом, верхней втулкой и контейнером, и действует на вышеперечисленные элементы сборки с давлением, пропорциональным прило женным в процессе выдавливания нагрузкам.Температурный интервал плавления части втулки, прилегающей к дну контейнера вызван тем, что, во-первых, 60 в процессе нагрева материал втулки должен находиться в расплавленном состоянии (Тпл = 0,6 от Тд, вовторых, при увеличении Т, 0,99 Тъеф материал втулки, находящийся в жидком65Заполнение верхнего по отношению к торцу контейнера кольцевого технологического паза легкоплавким материалом обусловлено герметизацией сборки после вакуумирования для исключения газонасыщения порошков. Тем-, пература плавления данного материала связана с особенностью прессования порошковых тугоплавких металлов, а именно: использование материала для герметизации сборки с температурой плавления меньше 002 Треробусловлено применением дополнительных приспособлений, снижающих нормальную температуру в помещении, где проводится прессование порошка. Применение материала с Тп ) 0,5 Трекф приво- дит к агломерированию порошков, что снижает качество прессовок за счет неравномерной плотности по длине к сечению изделий.5На фиг. 1 .и 2 представлен контейнер.Устройство состоит из корпуса 1,снабженного составной втулкой 2, и крышки 3. Часть втулки 4, прилегающая 0 к,свободному краю корпуса, имеет кольцевые технологические пазы, верхний из которых по отношению к свободному краю корпуса заполнен легкоплавким материалом. Глубину пазов целесообразно выбрать равной 0,2-0,3 от толщины внутренней обоймы, тогда как толщина последней выбирается равной 0,3-0,6 от толщины стенки корпуса. Внутренняя обойма устанавливается в корпусе преимущественно с горячей 20 посадкой для исключения сдвигов, перемещений внутренних втулок относительно друг друга и наружной обоймы.Контейнер работает следующим образом. 25В полость корпуса 1 свободно засыпается порошок тугоплавкого металла, например молибдена.После засыпки порошка сверху устанавливается крьгка 3 таким обра- З 0 зом, чтобы нижняя часть ее контакти; ровала с верхней частью втулки корпуса 1 там, где выполненный на ней со стороны наполнителя ближайший к тоРцу кОРпуса кольцевой технологический паз заполнен легкоплавким материалом.Полученную сборку вакуумируют преимущественно в вакуумной индукционной печи до степени разрежения 1 х 10 4-1 х 10мм рт,ст., а затем 40 нагревают до температуры, необходимой для расплавления материалов. Расплавленный материал из верхнего паза втулки 4 затекает в зазор между крышкой 3 и внутренней втулкой кор пуса, герметизируя тем самым отвакуумированную сборку (фиг. 1).В качестве легкоплавкой смазки рекомендуется выбрать стекло смазки, например стекло марки 19 б, имеющее 5 О температуру плавления 500 С.После предварительной герметизации отвакуумированную сборку помещают в контейнер пресса и пуансон через крышку 3 прессуют порошок, при этом прессование проводят через глухую матрицу.После уплотнения порошка на следующей стадии процесса нагрузка со стороны пуансона и спрессованного брикета действует на крышку 3, дефор мируя ее в поперечном направлении. Материал крышки, выполненный иэ материала, имеющего предел текучести, составляющий 0,7-0,99 от удельного усилия прессования,. выбирая зазор 6 между крышкой и втулкой 4, дополнительно герметизирует сборку. Хорошеесцепление со втулкой 4 крышки 3обеспечивает кольцевые технологические пазы, обеспечивая и дополнительную герметизацию сборки, что такжене дает возможности спрессованномубрикету из порошков тугоплавких металлов упруго расширяться после снятия приложенной нагрузки (фиг. 2)Полученную сборку помещают в печь,нагревают до температуры деформации,при этом происходит расплавлениевтулки 2, выполненной из металлического материала температура плавления которого составляет 0,6-0,99 оттемпературы деформации металла. Расплавленный металл втулки 2 являетсяпри последующей деформации, напримервыдавливании, смазкой, значительн.снижающей трение на границе металиинструмент (брикет-контейнер), чтоисключает расслоение заготовки впроцессе деформации, кроме того,данная смазка создает дополнительноегидростатическое давление, действующее на спрессованный брикет и повышающее плотность иэделий. В качествематериала втулки 2 при деформации,например молибдена, можно рекомендовать медь, взаимодействие которойв процессе нагрева и деформации смолибденом при температурах деформации (Т = 1100 - 1300 С) неэначительно,Нагретую сборку выдавливают напрессе чеРез матрицу.Преимуществом предлагаемого контейнера является возможность прессования порошков тугоплавких металлов без упругого расширения спрессованной заготовки, а также возможностьпроводить выдавливание заготовки всмазке. Отмеченные преимущества позволят повысить качество изделий засчет снижения анизотропии свойствв заготовке, повышения равномерностипроработки заготовки и истеченияматериала при выдавливании, а такжеснизить расход металла за счет снижения брака и отходов.Конструкция контейнера позволяетполучать компактную однослойную заготовку,. которая хорошо деформируетсяв процессе выдавливания, при этомпо сравнению с известным, пластич-,ность изделия повышается в 1,5-2,0раза вследствие того, что отсутствуетаниэотропия свойств по длине и сечению заготовок в процессе выдавливания по сравнению со способом, реализуеьым с помощью известного контейнера. Кроме того, использование изоб-,ретения за счет снижения анизотропии .свойств позволяет исключить дефектообраэование, что снижает расходдорогостоящих тугоплавких металлов.При одинаковых капитальных затра-.тах применение изобретения снижает865532 Формула изобретения Виийиди 4 иг Составитель Г. ЗагорскаяКугрышева Техред Ж,Кастелевич Корректор М. Шарош едак исР каз 8133/86 Тираж 872 ПВНИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб;,5 илиал ППП Патент 1 ф, г. Ужгород, ул. Проектная себестоимость изготовления прутков, например из молибдена, за счет снижения брака на 8 руб/кг. Годовой экономический эффект при программе 5000 кг в год прутков из молибдена составитЭ = (30-8). х 5000 = 110000 руб,Контейнер для горячегд уплотненил10 порошков тугоплавких металлов, включающий корпус и крышку, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества изделий за счет снижения анизотропии свойств, корпус снабжен составной металлической внутренней втулкой, часть втулки со стороны крышки выполнена с кольцевыми технологическими пазами, остальнаячасть втулки выполнена из материала,с температурой плавления 0,6-0,99от температуры деформации порошка,крышка выполнена из материала спределом текучести 0,7-0,99 от уделького давления прессования, а верхний паз втулки заполнен легкоплавкимматериалом с температурой плавления0,.2-0,5 от температуры рекристаллизации порошка. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке В 2701445,к:ч, В 21 С 23/08, 1978.2. Технологическая инструкцияУ бекского комбината твердых и жаропрочных материалов МКГЗ 3-4208-55-77.