Способ изготовления биметаллического изделия

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 04 В 227 7 ОБРЕТ 3ПЬСТВУ пористостью в из конструк улки порисрячей дефорт виброуплотацию осущест-50 С в эффициентом ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВИ(.53) 669.14.018,14 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР916094, кл. В 22 Р 7(06, 1979.Авторское свидетельство СССР988456, кл. В 22 Г 3/14, 1981, (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ИЗДЕЛИЯ, включающий установку в контейнер сердечника из конструкционной стали, послойную 801243905 укладку слоев из порошка быстрорежущей стали и слоев из конструкционной стали между стенками контейнераи сердечника и горячую деформациюсборки, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повьппения прочности сцепления режущего слоя с сердечником, сердечник берут30 в 4, и качестве слоеционной стали берут вттостью 30-407, перед гомацией сборку подвергаюнению, а горячую деформвляют экструзией при 1 Отечение 0,5-0,75 ч с ковытяжки 6-7,заготовки, полученные двустороннимстатическим прессованием из порошкаконструкционной стали ( О =30-40%),обеспечивают одинаковые степени искорости деформации биметаллов в 35процессе экструзии.Совместная экструзия равнопористых материалов (режущая часть 645-55%, нережущая и хвостоваячастй, а также сердцевина 8 =30-40%) 40обеспечивает получение длинномерныхзаготовок с 100%-ной плотностью,в которых сохраняются равностепенность режущего слоя с высокой прочностью сцепления с сердцевиной, Оптимальные режимы экструзии выбираютсяэкспериментальным путем с учетомполучения беспористой структуры,П р и м е р. Для изготовления круглой слоистой биметаллической протяжки диаметром 20 мм и длиной 350 ммс режущим слоем из порошковой быстрорежущей стали Р 6 М 5 и нережущим слоем,хвостовой частью и сердечником иэпорошконой конструкционной стали 5540 ХФА, имеющим достаточно близкийкоэффициент линейного расширения(11,8 фО К " от 20 до 300 С) по сран. Изобретение относится к порошковой металлургии, н частности к способам получения слоистого биметаллического длинномерного протяжногоизделия методами экструзии.Целью изобретения является повышение прочности сцепления режущегослоя с сердечником.На фиг. 1 показана схема сборнойзаготовки после виброуплотнениядля экструдирования круглой слоистой биметаллической заготовки; нафиг. 2 - экструдированная слоистаязаготовка для круглой биметаллической протяжки после отрезки торцови обточки оболочек,На фиг. 1 и 2 обозначено:контейнер 1, режущий слой 2, нережущийслой 3, сердечник 4, алюминиеваяфольга 5, крьппка 6.Сущность способа заключается нтом, что заготовку изготавливают издвух материалов: режущий слой изпорошка быстрорежущей стали, нережущий слой, хвостовую часть и сердецник - из порошка конструкционнойстали, имеющей близкий коэффициентлинейного расширения к быстрорежущим сталям, Пористая сердцевина,хвостовая часть и нережущий слой 102025 нению с быстрорежущей сталью Р 6 М 5 (11,4 ОК " от 20 до 300 С), используют контейнер из Ст. 3 с внутренним диаметром 55 мм и внешним 60 мм, Металлическая оболочка предохраняет заготовку от окисления во нремя нагрева при экструзии и служит "техно - логической смазкой"благодарявысокой пласичности пригорячей экструзииНа гидравлическом прессе двусторонним статическим прессованием (данление 350-400 МПа) формируют втулки3 и сердечник 4 пористостью в пределах 30-40% из порошка конструкционной стали 40 ХФА Сердечник формуютс диаметром 30 мм, длиной 93 мм, автулки с наружным и внутренним диаметрами соответственно 54,0 и30,2 мм, с высотой нережущего слоя1,0 мм, а хвостовой части 50 мм. Сердечник вставляют в контейнер 1. Вконтейнер устанавливают алюминиевуюфольгу 5 толщиной 0,1-0,2 мм, которая одновременно играет роль геттера,а также предотвращает диффузию углерода в оболочке и облегчает удаление оболочки после экструзии,В образованную между стенками контейнера 1 и пористого сердечника 4полость послойно устанавливают пористые втулки ( 8 =30-40%) из порошкаконструкционной стали 40 ХФА с цельюполучения нережущего слоя, а междуними загружают распыленный порошокбыстрорежущей стали Р 6 М 5 (8=60%)для получения режущего слоя. Высотаслоя распыленного порошка выбирается исхоця иэ геометрии инструмента,н данном случае высота равна 1,5 мм,После этого в контейнер устанавливают большую втулку для полученияхвостовой части. Сборную заготовкуподвергают виброуплотнению, при котором пористость насыпанного слояиэ порошка быстрорежущей стали Р 6 М 5уменьшается до 45-55%.Верхнюю часть контейнера закрывают крьппкой 6, нагревают в защитнойсреде (расплан стекла) и экструдируют через коническую матрицу. Оптимальными режимами экструзии являются, Ч - 1050 1150 С, . -0,5 0,75 ч,6-7 которые обеспечивают получение практически беспористой структуры в режущем и нережущем слоях,хвостовой части и сердечнике с равномерно распределенными н матрицережущего слоя карбидами,1243905 Таблица 1 ПрочностьсцеплениялСРтМПа Исходная пористостьзаготовки, 7. Толщина режущего слоя после экструзии при коэффициенте вытяжки 11 =б,мм В на- В цент- В конце чале ральной образца образца части. Режущийслой Сердечник,нережущий слой 410-420 5,20 6,75 20 50 41 0-420 5,10. 5,85 5,00 25 410-430 410-430 4,90 5,00 4,90 30 4,90 4;90 4,90 После экструзии образцы без остывания сразу же подвергались изотер- мическому отжигу, Режимы изотермического отжига и последующей термообработки для данной стандартной быстрорежущей стали известны.В табл. 1 приведены толщины режущего слоя после экструзии и прочность сцепления его с сердечником в зависимости от исходной пористости сердечника,Как видно из табл.1, при исходной пористости сердечника ниже ЗОБ и выше 407 в образце образуется разностенность режущего слоя, что недопустимо для биметаллических изделий, а в интервале 30-407 толщина режущего слоя одинакова по всей длине образца. Как показали исследования, прочность сцепления достаточно высокая при всех пористостях сердечника. На основании этих исследований оптимальный,интервал пористости сердечника и нережущего слоя выбрали = 30-407В табл. 2 показано влияние режимов экструзии на прочность сцепленияКак видно из табл, 2, при температурах экструзии ниже 1050 С прочность сцепления падает, Это объясняется тем, что при низких температурах быстрорежущая сталь деформируется с упрочнением, что сопровождается значительной неравномерностью рас пределения деформации, в результате которой наблюдается трещинообразование в периферийных слоях режущего слоя глубиной 0,5-1,5 мм. И чем ниже температура, тем трещинообраэованиепроисходит интенсивнее, что сильноснижает прочность сцепления,При высоких температурах (выше1150 С) экструзии наблюдается коагуляция карбидов, а также неравномерность истечения сердечника. Длительный нагрев (выше 0,75 ч) практически не влияет на прочность сцепления 1 О биметаллического материала, а короткий нагрев (ниже 0,5 ч) не обеспечивает стабильных свойств в связи снедогревом образца по сечению заготовки до заданной температуры. Поэто" 15 му продолжительность нагрева ограничивается 0,5-0,75 часовым интервалом.При коэффициенте вытяжки 3( 5структура стали менее однородна, наблюдается оСтаточная пористость, сни жается прочность сцепления переходной зоны. При 11) 7 за счет энергиидеформирования экструдируемый образец сильно разогревается, в результате чего конструкционная сталь 25 4 ОХФА становится более пластичной,чем быстрорежущая сталь. И так какона расположена в основном в осевойчасти (сердечник), где деформациязначительно интенсивнее,чем в периферийных слоях, то она выдавливаетсябыстрее, а это приводит к неравномерному течению (сужение, утолщение), врезультате чего появляется возможность образования микротрещин на контактной поверхности быстрорежущаясталь - конструкционная сталь. Крометого, резко возрастают энергетическиезатраты. Исходя из этих соображений,принят следующий оптимальный диапазон коэффициента вытяжки 6 (7.1243905 Продолжение табл,1 Толщина режущего слоя после экструзии при коэффициенте вытяжки 11 =:6,ми В конце образца Режущийслой Сердечник,нережущий слой 4,9 4,9 9 10-43-40 5 43 410-43 300-3 Исходная пористостьзаготовки, Х В на- В цент- чапе ральной образца части ПрочностьсцеплениялСРМПа 350-400 410-430 410-430 410- 1301243905 Составитель И. Пойменов Техред О.Гортвай Корректор Э. Лугова Редактор анд аказ 3749/ Подписное ектная, 4 оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгоро ВНИИП по 1303757го комитета СССРий и открытийРаушская наб., д. 4/ Тираж Государственн елам изобретен Москва, Ж