Спосіб виготовлення тонкостінних циліндричних виробів високої щільності з металевих порошків

Спосіб виготовлення тонкостінних циліндричних виробів високої ЩІЛЬНОСТІ з металевих порошків, що включає попереднє холодне формування пористої заготовки та и подальше послідовне доущільнення спочатку в осьовому напрямку, а потім по внутрішній поверхні заготовки в напрямку, нормальному до осьового, який відрізняється тим, що заготовку виготовляють з Винахід відноситься до порошкової металурги", зокрема, до способів виготовлення тонкостінних циліндричних виробів високої ЩІЛЬНОСТІ холодним чи гарячим штампуванням пористої заготовки Відомо спосіб, при якому вихідний металевий порошок завантажують у порожнину матриці, а потім за допомогою його вібраційного ущільнення здійснюють попереднє формування трубчастої заготовки При цьому осьовий отвір у заготовці виконують за рахунок використання центрального стрижня, встановленого в матриці Після витягу стрижня усередину заготовки встановлюють ущільнюючу прошивку, яка складається з трьох частин - направляючої, робочої і калібруючої При переміщенні прошивки уздовж осі заготовки відбувається послідовне радіальне ущільнення порошку и робочою частиною (див ах СРСР № 549261 MnKB22F 3/02,1977, бюл №9) Недоліками цього способу є недостатня якість отриманих виробів, обумовлена необмеженим осьовими переміщенням металу, що приводить до внутрішнім діаметром ВІДПОВІДНО ДО відношення cU = K висотою -163 і компенсатором в и нижній частині у вигляді конуса з розмірами d ma x=dd, dmm=d3, h K = ictg2a , де Dd, dd - ЗОВНІШНІЙ і внутрішній діаметри деталі, 6^ і Эз - відносна ЩІЛЬНІСТЬ деталі і заготовки, Hd - висота деталі, К=0,995-0,998 - коефіцієнт, що враховує втрати обсягу заготовки на компенсатор, hK - висота компенсатора, i=(dd-d3)/2, a - кут конусної частини формуючого інструмента, причому a =2 4°, а доущільнюють одночасно в радіальному і осьовому напрямках нерегульованого росту заготовки по висоті, утворенню наросту (задирки) на нижньому торці Отримані вироби мають високу пористість (15%), що знижує їх механічні властивості, розмір по висоті не відповідає вимогам креслення Найбільш близьким до винаходу, що заявляється, є спосіб виготовлення високощільних спечених виробів, який включає попереднє холодне формування пористої заготовки, и нагрівання і подальше послідовне доущільнення, спочатку в осьовому напрямку, а потім, по внутрішній поверхні заготовки, у напрямку, нормальному до осьового (ас СРСР № 1049184, МПК B22F 3/02, 1983, бюл №39) Даний винахід обрано за прототип Недоліками даного способу є ненадійна робота штампа, що реалізує цей спосіб Нижня плита, встановлена консольно, сприймає значне навантаження при осьовому ущільненні, що веде до її перекосу і заклинювання Встановлення нагрітої заготовки в порожнину штампа приводить до нагрівання його плит і пружин, що так саме знижує ю C O О со Ю 53035 надійність їхньої роботи В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу виготовлення високощільнених тонкостінних циліндричних виробів з металевих порошків шляхом оптимізацм форми та розмірів заготовки і доущільнення її одночасно в радіальному та осьовому напрямках, що призведе до отримання виробів з високими механічними властивостями та розмірами, що відповідають вимогам креслення Поставлена задача досягається тим, що в способі виготовлення тонкостінних циліндричних виробів високої ЩІЛЬНОСТІ з металевих порошків, що включає попереднє холодне формування пористої заготовки, и нагрівання і подальше послідовне доущільнення спочатку в осьовому напрямку, а потім по внутрішній поверхні в напрямку нормальному до осьового, згідно винаходу, заготовку виготовляють з внутрішнім діаметром ВІДПОВІДНО до відношення = K D -(D -d) висотою Нз = Нсібсі -103, і компенсатором в її нижній частині у вигляді конусу з розмірами d m a x - сЦ dmm = d 3 , hk = ictg2a, де Dd dd - ЗОВНІШНІЙ І внутрішній діаметри деталі, 6d і 03 - відносна ЩІЛЬНІСТЬ деталі і заготовки, Hd - висота деталі, К = 09995 - 0,998 - коефіцієнт, що враховує втрати обсягу заготовки на компенсатор, hk- висота компенсатора, і = (dd - d3)/2, a - кут конусної частини формуючого інструмента, причому a = 2 4°, а доущільнення здійснюють одночасно в радіальному та осьовому напрямках Суть винаходу пояснюється фіг, де зображено пристрій для реалізації способу виготовлення тонкостінних циліндричних виробів високої ЩІЛЬНОСТІ з металевих порошків, який містить центральний пуансон 1 з конусною робочою частиною, верхню плиту 2, кріпильну плиту 3, стійки 4 з пружинами 5, проміжну плиту 6, верхній пуансон 7, матрицю 8, опору 9, нижній пуансон 10, нижню плиту 11, виштовхувач 12 Спосіб здійснюється наступним чином Заготовку, виготовлену за вищевказаними розрахунками, встановлюють у матрицю 9 на нижній пуансон 10 і ущільнюють центральним пуансоном 1 При впроваджені конусної частини пуансона 1 в заготовку відбувається зсув металу як у радіальному, так і в осьовому напрямках Наявність верхнього 7 і нижнього 10 пуансонів створює протитиск, у результаті чого відбувається ущільнення металу в обсягах, які прилягають до пуансонів, і приводить до більш рівномірного розподілу ЩІЛЬНОСТІ Наявність компенсатора так само сприяє підвищенню рівноущільнення, тому що при його відсутності центральний пуансон, що ущільнює, виштовхує зміщений обсяг металу в зазор між ним і нижнім пуансоном 10, утворюється наріст, відбувається заклинювання, ріст зусилля, і виріб має дефекти на торцевої поверхні Збільшення обсягу компенсатора вище оптимального, збільшення чи зменшення d 3 , Н3, а порушує нормальний хід процесу ущільнення, приводить або до значного росту зусилля пресування й утворенню дефектів на поверхні виробів, або до зниження ЩІЛЬНОСТІ І збільшення різноущільнення по висоті виробу Приклад Спосіб використовували для виготовлення деталі тепловоза - втулки з діаметрами ЗОВНІШНІЙ 84мм, внутрішній 74мм, висота 80мм Визначили розміри заготовки з умови, що 63 = 0,75, 6d = 0,98 Одержали dk = 70,35мм, hk = 17,1мм По отриманим даним виготовлена прес-форма і відпресовані на гідравлічному пресі заготовки в КІЛЬКОСТІ 40шт із шихти, що складається з залізного порошку марки ПЖ2 200 - 99,7% і 0,3% олівцевого графіту Заготовки відпалювали при температурі 900°С 1 годину в середовищі ендогазу і доущільнювали на тому же пресі в штампі, який представлено на кресленні Перед штампуванням деталі просочували в машинній олії, а ущільнюючий пуансон змазували касторовою олією Деталі спекали при температурі 1100°С 1 годину в середовищі ендогазу і для підвищення корозійної СТІЙКОСТІ оксидували Відносна ЩІЛЬНІСТЬ отриманих виробів складала 0,98, різнощільність по висоті не перевищувала 2,2%, твердість 95-125НВ, границя МІЦНОСТІ, що визначена випробуванням на радіальне стиснення за ДСТ 26529-85, склала 380 450МПа, відносний прогин - 21,7 - 26,3% Деталі відповідали кресленню і технічним умовам і були встановлені на тепловоз 53035 TOB "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24