Способ получения высокоплотных массивных деталей из порошковых сталей методом пропитки

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПЛОТНЫХ МАССИВНЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОРОШКОВЫХ СТАЛЕЙ МЕТОДОМ ПРОПИТКИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Дьячкова Лариса Николаевна Рудьков Сергей Николаевич Волчек Анатолий Яковлевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Способ получения высокоплотных массивных деталей из порошковых сталей методом пропитки, включающий прессование и спекание заготовок из порошковых сталей, прессование заготовок из медного сплава и пропитку заготовок из порошковых сталей путем наложения заготовок из медного сплава и нагрева, отличающийся тем, что заготовки из медного сплава прессуют до плотности 65-71 , а нагрев при пропитке осуществляют со скоростью 6-12/мин.(56)3307929, 1967.2080210 1, 1997.1637141 1, 1995.1792804 1, 1993.869971, 1981.1593042 3, 1994.1589490 3, 1994.60248802 , 1985.3310427, 1967. Тучинский Л. И. Композиционные материалы, получаемые методом пропитки. - М. Металлургия, 1986. - С. 207. Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения высокоплотных массивных деталей из порошковых сталей, например деталей узлов трения автомобилей, ротора аксиально-поршневых насосов, стеклоформующий инструмент и др. Известны способы получения высокоплотных порошковых изделий на основе железа,включающие смешивание порошков исходных компонентов, прессование заготовок стального каркаса, спекание, пропитку медными сплавами, горячую штамповку с температуры на 180-220 С ниже температуры плавления медного сплава 1 или прессование стального каркаса, спекание, пропитку медью, нагрев до образования жидкой фазы и деформацию до придания нужной формы 2. 5816 1 Однако данный способ получения высокоплотных деталей предусматривает применение горячей штамповки, выполняемой на специальном дорогостоящем штамповом инструменте, а нагрев под штамповку усложняет и удорожает технологию получения деталей. В качестве прототипа выбран способ получения материалов на железной основе пропиткой медным сплавом, включающий получение заготовки из материала на основе железа, смешивание шихты медного материала, прессование ее при давлении 1,2-8,2 т/см 2 и пропитку заготовки из железного материала наложением прессовки из медного сплава при температуре 1050-1280 С 3. Однако при прессовании шихты медного сплава при давлении 120-160 МПа (1,21,6 т/см 2) образуется брикет с низкой сырой прочностью, что затрудняет его использование, а при давлении выше 3,8 т/см 2 образуется высокоплотный брикет, что приводит к снижению температуры спекания материала, его уплотнению и препятствует пропитке стального каркаса, в особенности массивных деталей, требующих дополнительное время на прогрев. Задача, которую решает предлагаемое изобретение, заключается в обеспечении равномерного прогрева массивных деталей до достижения температуры плавления медного сплава и получении прочной прессовки из медного сплава, удобной для транспортировки. Поставленная задача достигается тем, что способ получения высокоплотных массивных деталей из порошковых сталей методом пропитки включает прессование и спекание заготовок из порошковых сталей, прессование заготовок из медного сплава и пропитку из порошковых сталей путем наложения заготовок из медного сплава и нагрев. Заготовки из медного сплава прессуют до плотности 65-71(при давлении 160-380 МПа), а нагрев при пропитке осуществляют со скоростью 6-12/мин. Экспериментально установлено, что при плотности медного сплава 65-71 прочность прессовок достаточна для их транспортировки и удобного использования, а скорость нагрева 6-12/мин обеспечивает равномерный прогрев массивных деталей до достижения температуры плавления медного сплава, что позволяет обеспечить качественную пропитку массивных деталей из порошковых углеродистых сталей. Нагрев со скоростью менее 6/мин приводит к увеличению времени процесса пропитки, повышенному расходу электроэнергии и удорожает процесс. Нагрев со скоростью более 12/мин не дает возможность обеспечить равномерный прогрев массивных деталей до достижения температуры плавления медного сплава. Сущность предлагаемого изобретения поясняется в примерах 1-5. Примеры 1-5. Исходные порошки в количестве (мас. ) железо 5 олово - 5 , алюминий - 0,5 стеарат цинка 0,5 углерод в виде графита - 0,5 , остальное медь смешивали в лопастном смесителе в течение 0,5 ч. Полученную шихту прессовали до плотности 65-71(при давлении 160-380 МПа) в стальной пресс-форме, а спрессованными заготовками наложением пропитывали массивные (диаметром более 50 мм, высотой более 40 мм) заготовки из порошковой углеродистой стали ПК 50 плотностью 80 со скоростью нагрева 6-12/мин до температуры 1100 С в защитно-восстановительной атмосфере эндогаза. Способ получения высокоплотных массивных деталей из порошковых сталей оценивали пористостью пропитанной детали и прочностью заготовки из медного сплава, результаты приведены в таблице. Материал по прототипу (мас. ) железо 5 олово - 5 , алюминий - 0,5 стеарат цинка 0,5 углерод в виде графита - 0,5 , остальное медь смешивали в лопастном смесителе в течение 0,5 ч, шихту прессовали при давлении 120 и 820 МПа по технологии примеров 1-5 и наложением пропитывали массивные (диаметром более 50 мм, высотой более 40 мм) заготовки из порошковой углеродистой стали ПК 50 плотностью 80 при температуре 1100 С в защитно-восстановительной атмосфере эндогаза. Пористость пропитанных деталей приведена в таблице. 2 5816 1 Плотность прессовки Скорость нагре- Прочность пресиз медного сплава,ва при пропит- совки из медногопримера Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить высокоплотные массивные детали с пористостью 3-5 , что 2,5-6 раз меньше по сравнению с прототипом. Источники информации 1.1637141, МПК 22 3/26, 1994. 2.50-1336, МПК 22 3/00, 1980. 3.3307924, МПК 22 3/00, 1965. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.