Спосіб виготовлення прутків з металевого порошку

Винахід відноситься до порошкової металургії, зокрема до способів виготовлення прутків з металевих порошків. Відомий спосіб виготовлення прутків з металевого порошку, що включає заповнення контейнера порошком, вакуум ування, герметизацію, нагрів і послідовне по довжині радіальне обтиснення заготовки [1]. Даний спосіб не забезпечує одержання прутків високої якості, тому що в процесі кування можуть залишатися пори. Відомий також спосіб виготовлення прутків, що включає заповнення контейнера порошком, вакуум ування, герметизацію, нагрів і послідовне по довжині обтиснення заготовки, при цьому в процесі кожного одиничного обтиснення заготовки до її торцевої поверхні з боку необтисненої частини в напрямку подовжньої осі прикладають тиск величиною не менш 0,5 границі текучості матеріалу порошку [2]. Відомий спосіб не дозволяє одержати досить високу якість металу прутків. В основу винаходу поставлена задача, шляхом додаткового впливу на заготовку вібрацією, забезпечити підвищення якості порошкового металу. Поставлена задача досягається тим, що в способі виготовлення прутків з металевого порошку, що включає засипання порошку в металевий контейнер при віброущільненні, герметизацію контейнера й ущільнення порошку шляхом послідовних по довжині контейнера радіальних обтиснень ділянок його бічної поверхні інструментом, що пресує, з подачею на довжину ділянки і кантуванням контейнера після кожного обтиснення і додатком під час обтиснення осьового тиску до його торцевої поверхні з боку необтисненої частини, величиною не меншою 0,5 границі текучості матеріалу порошку, новим є те, що обтиснення здійснюють інструментом, що пресує, з частотою вібрації 1-20Гц і амплітудою коливання 0,5-3мм. На фіг. зображені графіки переміщення робочих інструментів радіально-кувальної машини при роботі різних типів приводів: фіг.а - механічний привід; фіг.б - гідравлічний привід; фіг.в - гідромеханічний привід. Сутність пропонованого способу зводиться до наступного. Існують радіально-кувальні машини, що мають гідравлічний привід, сполучений із кривошипним (механічним). Основне розходження кривошипного і гідравлічного приводів полягає в тім, що механічна схема першого забезпечує високу частоту ходів (при малій величині самого ходу) - фіг.а, у той час як гідропривід при великій величині ходу характеризується меншою кількістю обтиснень бойками в хвилин у (фіг.б). На фіг.в зображений графік переміщення інструмента радіально-кувальної машини, що пресує, при роботі сполученого гідромеханічного привода. У цьому випадку переміщення інструмента являє собою поступальний рух, викликаний гідравлічним приводом, що супроводжується вібрацією, викликаною механічним приводом. На всіх трьох графіках ділянки АВ відповідають деформації контейнера, ділянки ВС - холостому поворотному ходові інструмента, ділянки СА - холостому ходові наближення інструмента до поверхні контейнера. Рух інстр умента, що супроводжується вібрацією, викликає вібрацію контейнера в процесі його деформування. Вібрація сприяє більш компактному розподілу порошкового матеріалу під час його ущільнення, що підвищує якість металу шляхом зменшення його мікропористості. При частоті вібрації інструмента менш 1Гц і більш 20Гц, а також амплітуді вібрації менш 0,5мм істотного поліпшення якості металу не відзначається. При амплітуді коливання більш 3мм істотно зростають додаткові енерговитрати, а крім того, це може привести до поломки системи керування радіально-кувальної машини. У період між обтисненнями здійснюють поворот заготовки навколо її подовжньої осі на кут не менш 7°. У цьому випадку частина поверхні контейнера, що потрапила під час попереднього обтиснення в зазор між бойками, під час наступного обтиснення буде контактувати з робочою поверхнею одного з бойків, що дозволить здійснити рівномірне ущільнення порошку на всій заготовці. Приклад. Контейнер, що складається з обичайки діаметром 300мм із товщиною стінки 14мм, довжиною 1500мм, виконаний зі сталі Ст.3, заповнили порошком сталі Р6М5ФЗ і після віброущільнення вакуумували, герметизували, нагрівали до температури 1150°С, вводили в обмежуючий контейнер, діаметр якого більше діаметра заготовки в 1,1-1,2 рази і піддавали куванню на радіально-кувальній машині типу SXP-55 зусиллям 10МН із додатком торцевого підпору від маніпулятора. Частота обтиснень контейнера складала 100хв-1. Під час кожного одиничного обтиснення робочий хід бойків (від гідроприводу) складав 11мм, а їхня вібрація (від механічного приводу) складала 3,3Гц з амплітудою 1,5мм. Після кожного одиничного обтиснення здійснювали поворот контейнера навколо подовжньої осі на кут 10°. Діаметр контейнера після ущільнення склав 278мм. Ступінь деформації склала 15,5%. Далі контейнер з порошком, щільність якого досягла 100%, деформували на тім же устаткуванні традиційним інструментом звичайним способом за схемою: O 278мм ® O 250мм ® O 230мм ® O 210мм. При цьому ступінь / / / / деформації склала 43%. Одночасно були отримані прутки по способі-прототипі. Оцінку мікроструктури робили відповідно до ТУ 14-1-3647-83 «Прутки зі швидкорізальної сталі, отримані методом порошкової металургії» на подовжніх зразках, вирізаних від поверхні до центра прутка і загартованих від температури 1190°С. Результати досліджень приведені в таблиці. Таблиця Дослід № 1. 2. 3. 4. 5. Технологічні режими Частота вібрації Амплітуда коливання, інструмента, Гц мм 0,5 1,5 1,0 1,5 10 1,5 20 1,5 10 0,3 Мікропористість, бал. 3 2-3 2 2-3 3 Примітка 6. 10 3 2-3 7. 10 4 2-3 8. Прототип 3 Збільшення енерговитрат Пропонований спосіб дозволяє зменшити мікропористість на 1 бал, тобто поліпшує якість прутків, виготовлених з порошку швидкорізальної сталі. Джерела інформації. 1. Авторське посвідчення СРСР № 1332657, кл. У 22 F 3/20, 1985 (непубл.). 2. Авторське посвідчення СРСР № 1790096, кл. У 22 F 3/02, 1990 (непубл.).