Способ получения заготовок из сыпучих материалов на основе алюминия и его сплавов

(51)5 В 22 Р 3/ бработке меи к способам материалов, ющей пластиыть использоовок в виде л алюминиетходов на заметаллов и приятиях. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИ(71) Государственный научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт сплавов и обработки цветныхметаллов Гипроцветметобработка"(56) Обработка давлением алюминиевых ижаропрочных сплавов. Труды МАТИ. - М.:Машиностроение, 1967. вып,68, с. 54.Авторское свидетельство СССРМ 634850, кл. В 22 Е 3/00, 1977,(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК ИЗСЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСОВЕАЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ(57) Изобретение относится,к порошковойметаллургии, в частности к способам брикетирования сыпучих и пористых материалов,Изобретение относится к оталлов давлением, в частностбрикетирования сыпучихпредназначенных для последуческой деформации, и может бвано для изготовления заготбрикетов из порошков и гранувых сплавов, измельченных оводах по обработке цветныхдругих металлургических пред Известен способ изготовления заготовок из гранулированных алюминииевых сплавов путем их нагрева до 400 - 420 С с последующим брикетированием на глухойматрице,предназначенных для последующей пластической деформации, и может быть использовано для изготовления заготовок в виде брикетов из порошков и гранул алюминиевых сплавов, измельченных отходов на заводах по обработке цветных металлов и других металлругических предприятих. Цель изобретения - повышение производительности и достижение равномерной плотности по объему заготовки,Способ получения заготовок из сыпучих материалов на основе алюминия и его сплавов включает нагрев исходных материалов, брикетирование, осадку и допрессовку. Осадку центральной части диаметром (0,3 - 0,8) диаметра брикета осуществляют с деформацией, превышающей на 2 - 6 ф величину деформации периферийной части, которая составляет 19 - 81,5 О, а затем производят допрессовку периферийной части до величины осадки центральной части. 2 табл,Недостаток известного способа заключается в том, что вследствие интенсивного трения между отдельными частицами и между боковыми стенками брикетировочного контейнера в условиях отсутствия технологической смазки плотность получаемого брикета неравномерна и заметно уменьшается по мере удаления от края брикета к его центру и по высоте брикета. Исследования показали, что в результате интенсивного течения металла при брикетировании периферийные и верхня 11 части брикета обладают плотностью компактного металла, По мере приближения к центру брикета и сверху вниз плотность падает, В результате в ценльной и нижней частях брикета воздух,заполняющий межгранульные поры, остается в объеме полученной заготовки, и припрессовании или прокатке такого брикетаобразуются расслоения, пузыри, трещины,плены, снижающие механические свойстваполуфабрикатов. С увеличением диаметрабрикетов и высоты неравномерность плотности по объему изделия увеличивается,приводя к ухудшению свойств изделий.Известен способ изготовления заготовок из сыпучих материалов, в частности изгранул алюминиевых сплавов, заключающийся в нагреве гранул, последующем ихбрикетировании на глухой матрице и допол. нительной подпрессовке с кантовкой полученной заготовки на 180 со степеньюдеформации 25 - 30 ф,.. Данный способ обеспечивает снижение. неравномерности плотности по высоте брикета, однако неравномерность плотности.по диаметру не устраняется, что не позволяет изготавливать брикеты из сыпучих материалов большого диаметра, пригодных дляпрессования,В центре брикета плотность намного,ниже, чем в периферийной его части, чтообуславливает наличие большого количества газов в готовом изделии. Удаление газовой фазы из полученного брикетаневозможно ни термической обработкой, нипоследующей экструзией, В результате впроцессе дальнейшего изготовления из., брикетов прессованных профилей газоваясмесь запрессовывается в пресс-иэделие,вызывая образование большого количествадефектов (расслоений, трещин и др.), снижающих механические свойства полуфабрикатов.ЪИспользование известного способатребует изготовления специального оборудования и значительно снижает производительность процесса брикетирования из-заонеобходимости кантовки заготовки на 180перед дополнительной подпрессовкой,Использование известного способа длябрикетирования измельченных отходовалюминиевой фольги еще в большей степени усиливает неравномерность плотностипо.высоте и диаметру брикета, посколькуразмер частиц фольги и малая насыпнаяйлотность измельченных отходов в условиях отсутствия технологической смазки прибрикетировании способствуют повышениюградиента контактных сил трения между частицами фольги и стенками контейнера, Использование технологической смазки прибрикетировании отходов алюминиевойфольги недопустимо. В.противном случаечастицы смазки, попадая в брикет, препятствуют соединению частиц фольги в компактный материал и после прессования такогоизделия полуфабрикат рассыпается.Целью изобретения является повышение производительности и достижение рав 5 номерной плотности по объему заготовки.Поставленная цель достигается разработкой способа получения заготовок из сыпучих материалов на основе алюминия и егосплавов, включающего нагрев исходного10 материала до температуры пластическойдеформации, брикетирование осадкой и допрессовку, в котором осадку центральнойчасти диаметром (0,3 - 0,8) диаметра заготовки осуществляют с деформацией, превы 15 шающей на 2 - бо величину деформациипериферийной части, которая составляет19 - 81,5 ф(, а допрессовку периферийнойчасти производят до величины осадки центральной части.20 Способ осуществляется следующим образомСыпучие материалы из алюминия и егосплавов нагревают до температуры пластической деформации и засыпают в контейнер25 пресса, а затем проводят осадку исходныхматериалов по высоте 19 - 81,5 О, причемосадку центральной части диаметром (0,3 -0,8) диаметра заготовки осуществляют с деформацией, превышающей на 2 - 6 О вели 30 чину деформации периферийной части,После этого осуществляют допрессовкупериферийной части до величины осадкицентральной части, осуществленной на первой стадии,35 Величина осадки исходных материалов по высоте на 19 - 81,5% обеспечивает, получение плотного брикета с плотностью,близкой плотности компактного металла,удаление из него газовой (воздушной) фазы,40 что позволяет изготовить иэ брикета прессованные изделия с высокими механическими свойствами.Увеличение величины деформации более 81,5 О не приводит к улучшению свойств45- брикета, так как дополнительное увеличение степени осадки не позволяет удалитьвоздух из внутренних слоев заготовки, поскольку компактНые периферийные слои немогут "пропустить" частицы воздуха из цен 50 траИьных слоев.Величина осадки менее 19 О не обеспечивает получения брикета, способного кпоследующей обработке. Такие брикетырассыпаются в дальнейшем, либо отпрессо 55 ванные из них изделия обладают низкимимеханическими и экплуатационными свойствами из-,за наличия большого количетсвавоздуха.В предложенном способе одновременно с деформацией периферийной части на45 50 55 19 - 81,5% осуществляют деформацию центральной части диаметром (0,3-0,8) диаметра заготовки, которая превышает деформацию периФерийной части на 2 - 6 , что обеспечивает при выбранных режимах полное удаление воздуха сначала из центральной части брикета, а затем и из периферийной,Последующая допрессовка периферийной части до величины деформации центральной части обеспечивает получение равномерной плотности по всему объему брикета.При уменьшении величины осадки центральной части по сравнению с периферийной более чем на 2 эффективность удаления воздуха из центральной чавти снижается, плотность этой части уменьшается,При увеличении величины осадки центральной части более чем на 6 по сравнению с периферийной плотность центральной части практически не меняется, но возрастают усилия прессования, что нецелесообразно.,Осадка центральной части диаметром менее 0,3 диаметра заготовки не охватывает весь объем центральной части и не обеспечивает полного. удаления воздуха из формуемой заготовки и не позволяет получить равномерную плотность брикета, Осадка центральной части диаметром более 0,8 диаметра заготовки не способствует повышению качества заготовки и не позволяет добиться дополнительного положительного эффекта, но усложняетконструкцию и увеличивает нагрузку на пресс, что нецелесообразно.Как показали исследования, при такой последовательности операций получения заготовки деформация распространяется на всю высоту брикета, способствуя получению беспористой заготовки с равномерной плотностью по всей высоте и диаметру изделия. Поэтому кантовка брикета на 180 и подпрессовка его не требуется, что позволяет в 1,5 - 2,0 раза повысить производительность процесса брикетирования на существующем прессовом оборудованииП р и м е р 1, Отходы алюминиевой фольги из алюминия марки А 6 толщиной 0,014 мм измельчались на роторном измельчителе. Затем измельченная фольга с разлйчной исходной плотностью подвергалась обработке с целью получения заготовок для последующего прессования. Нагрев измельченных отходов алюминиевой фольги проводили в камерной электрической печи сопротивления до 400 - 450 С, Контейнер 5 10 15 20 25 30 35 40 нагревали до 300 - 350 С. Брикетирование осадкой осуществляли без смазки стенок контейнера. Удельное давление, развиваемое прессом, составляло 61,0 - 63,7 кгс/мм. Диамето контейнера 100 ммОсадку центральной части диаметром 80 мм (0,8 диаметра заготовки) осуществляли с деформацией 83,5 , а осадку периферийной части - с деформацией 81,5(на 2 меньше деформации .центральной части), затем проводили допрессовку периферийной части до величины осадки центральной части 83,5 .Одновременно осуществляли изготовление заготовок известным способом с уплотнением брикета, кантовкой его на 180 и дополнительной подпрессовкой. Режимы обработки известным и предложенным способами приведены в табл.1, Часть полученных брикетов разрезали на образцы и замеряли распределение плотности в них по диаметру и высоте заготовки. Плотность образцов определяли методом гидростатического взвешивания по известной методике, Из другой части заготовок прессовали пруток диаметром 9 мм и определяли механические свойства, Свойства заготовок и механические свойства прессованных профилей приведены в табл,2,П р и м е р 2, Аналогично примеру 1 осуществляли брикетирование отходов алюминиевой фольги.Осадку центральной части диаметром 58 мм (0,58 диаметра заготовки) осуществляли с деформацией 67,0 ф , а осадку периферийной части - с деформацией 64% (на Зменьше деформации центральной части). Затем проводили допрессовку периферийной части до величины осадки центральной части 67 , Полученные прессованные профили имели механические свойства пв = 8,7 кгс/мм, д = 36;, а производительность увеличена в 1,5 - 2 раза. П р и м е р 3. Гранулы сплава АК 5 М 2, нагретые до 400 - 450 С, загружали в контейнер диаметром 100 мм 600-тонного вертикального пресса. Контейнер нагревали до 300 - 350 С. Брикетирование осуществляли без смазки стенок контейнера, Удельное давление, развиваемое прессом, составляло 61,0 - 63,7 кгс/мм . Режимы обработки приведены в табл,1,Осадку центральной части диаметром 30 мм (0,3 диаметра заготовки) осуществляли с деформацией 25,0 , а осадку периферийной части - с деформацией 19,0(на 6 меньше деформации центральной части), затем проводили допрессовку периферий1713739 25 30 35 40 50 55 ной части до величины осадки центральнойчасти 25%.Одновременно изготовлены брикеты поизвестному способу с извлечением брикета,кантовкой его на 180 С и подпрессовкой на 528-30%. Полученные брикеты разрезали наобразцы и замеряли распределение плотности в них по диаметру и высоте брикета,Плотность образцов определяли методомгидростатического взвешивания по известной методике,Величина плотности и свойства прессованных прутков диаметром 9,0 мм приведены в табл.2.Из данных табл.1 видно, что предложенный способ позволяет получить равномерную плотность заготовки по всему объему впротивоположность известному способу,что повышает качество пресс-изделий и устраняет образование поверхностных дефектов; а также позволяет повыситьмеханические свойства профилей за счетуменьшения количества газовых раковин,пустот и расслоений и повысить производительность за счет уСтранения операций извлечения заготовки из контейнера, кантовки и допрессовки в 1,5 - 2,0 раза. Формула изобретения Способ получения заготовок из сыпучих материалов на основе алюминия и его сплавов, включающий нагрев исходного материала до темп ературй пластической деформации, брикетирование, осадку и допрессовку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности и достижения равномерной плотности по объему заготовки, осадку центральной части диаметром (0,3 - 0,8) диаметра заготовки осуществляют с деформацией, превышающей на 2 - 6% величину деформации периферийной части, которая составляет 19 - 81,5%, а допрессовку периферийной части производят до величины осадки центральной части.1 ЭХХ Х СХ 3- хоо эфо дех .О х 4 фос о аэ С: С 11 1 .1 1 1 1 1 1 1 (Ч 11 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 13 Ю еьЛО Дф СО 01 О 0 Ъ ОЪ О О О Ч;3 Ц 3 ь,оеь еь л (Ч (ч (Ч (ч (ч 1 1 Хе х 1 ф Фо 1 Ф 1 о 1 Х 3 ЩЮ л СЧ СО0 л (Ч Ю ОЪ во (Ч 11 е Х1 е М1 ф.х о1 0,3 э о1 Ф 1 1 1 1 1 .11 1 1 1 1 1 1 1 1 Хэ хзхфх яхсоэ ев,3 3 Хр сокхэЕ 1- Хл ох е Ф е с с о с ай 1 (Х 1Е 1х хИ ЭМэ оз сх стЭс аэ саЭ (Са хс хе эСО З 1 о с С 3 1 СС Э Э З а х с с Э Х (х Э Э а 0 с е е х И (3 Х х Э 33 о с Э 1 а:1 х З х х 3( Э о с Ц Э 1 ах с о о оо о х х З 1- о Э 1 фе о о х э е %10 3 о о= Ц (3 х З 1- о Э 1 ф(3 1С 3э э ох аахс сС 3эехУ Ф ЗХ 3- ХХСЗХех еХОФэфок ц о111111111 Ех1 Фо1 1 о1 1е3 й.11а1 11 Э1 Е1 Е1 й1 Ц1оС 3 С11 11Х 13 1С 3О 1Х 11 1оС 1С 1 М1 ФЭ( ОЭ 1 еЭ3 1 С( ОО 1 (3е 1 ЗО, 1 Ф1ос11Э ее хФ а3 Эе еРРРРР Еь л л л а СОО Ю (Ч Ч мм м(ч ол-(гм леьСО СО ОЪ 0 М со во л ю СЛО(а Щ(С( О (О О ьо О л в а л л (Ч (Ч (Ч (Ч (Ч сосо мю О ОЪОО Л О (О О ОО О Лфце ОЪ ОЪ ОЪф Л О ъо О О Ов л еь в (Ч (Ч (Ч (Ч (Ч СО ВСО ВЮО 0 ОЪ ОЪСОО О О О Оь в вРе ЮОЪ СО а ьал лсо мф сч (ч (ч (члл - МСО СО СО Фф Ф ллллдаа (Ч (Ч (Ч (Ч (Ч (Ч ЮСООО М а ф СО СО ььо -0 О 1" ЛЛЛ,р вл е (ч (ч (ч (ч (ч (ч фСОСО ЛфО СО СО СО СО С((73 ф СО СО Юо " лл СО ЛСО СО СО (О СО (С( л 1 л л СО О иО Л ОЪ (О СО ф ф о лл л в ал л (Ч (Ч (Ч (Ч (Ч 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 31 1 11 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 3 3 1 1 3 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 31 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1