Способ изготовления спеченных изделий из металлических порошков

го резко возрастает внешнее трение при прессовании. будут образовываться задиры на пресс-форме, может произойти заклинивание пуансонов И резко ухудшиться качество поверхности прессуемых деталей. могут появиться трещины. Кроме того. если стеариновая кислота и имеется в объеме прессуемого порошка. на месте залегания крупных гранул кислоты в результате их выгорания при спекании будут образовываться близкие к ним по размерам поры и раковины. что ведет к снижению физико-механических свойств и браку.Из практики прессования и спекания известно. что чем меньше размер частиц вводимого виде порошка смазочного материала. тем более эффективно его действие при прессовании и тем меньшее отрицательное влияние он оказывает на свойства после спекания. Как правило. размер частиц порошка смазочного материала должен быть соизмерим с размером частиц прессуемого металлического порошка. Так. при прессовании порошка меди по аналогу в него добавляют порошок стеарата цинка с размером частиц менее 0.050 мм (таков средний размер частиц медного порошка).Для получения стеариновой кислоты в виде порошка ее гранулы (комки) можно протереть через сито. Однако практика показывает. что минимальный размер ячеек сита. через которые удается получить порошок кислоты в достаточно больших количествах. требуемых для производства. составляет примерно 1 мм. При меньших размерах ячеек последние забиваются протираемой массой. что делает невозможным получение порошка. Таким образом можно получить порошок стеариновой кислоты с размером частиц 1 мм и ввести его в металлический порошок, как зто делается по прототипу. Однако в том случае. когда стеариновая кислота вводится в виде грубо зернистого порошка. расход ее в три разаЭто связано с необходимостью не только равномерного распределения смазки. но и достаточного количества ее частиц в объеме порошка для обеспечения надежной смазки.Однако. как показывают эксперименты введение такого количества стеариновой кислоты существенно снижает физико-механические свойства спеченной меди.Поставленная цель достигается тем. что в известном способе. включающем смешивание порошка со стеариновой кислотой вколичестве 03-1 Ь. прессование. спекание. металлический порошок смешивают с 510 стеариновой кислоты при 6080 С втечение 30-90 мин, просеивают при 50 15 С. Полученную лигатуру смешивают в течение 15-30 мин с порошком меди из расчета получения шихты с содержанием 0.310 стеариновой кислоты. прессуют заготовки до плотности 73-8056. предварительно спекают при 35 О 5 ООС в течение 20-60 мин и окончательно спекают при 9501 О 50 С а течение 20-90 мин.Приготовление лигатуры с содержанием стеариновой кислоты более 10 нецелесообразно. так как стеариновая кислота в этом случае плохо перемешивается и комкуется. При остывании полученная пигатура сильно склеивается и обладает плохой текучестью.(536) содержанием стеариновой кислоты экономически невыгодно. так как для приготовления необходимого количества шихты будет требоваться большое количество лигатуры. Это снижает производительность технологического процесса при получении лигатуры и требует дополнительных затрат.Перемешивание стеариновой кислоты с медью а Течение 90 мин и при 8 ОС позвопяет получить лигатуру без комков с равномерным распределением стеариновой кислоты по объему. Перемешивание в течение более 90 мин и при более 8 ОС нецелесообразно. так как для равномерного перемешивания лигатуры достаточно 90 мин и 8 ОС.Перемешивание стеариновой кислоты с медью а течение менее 30 мин не позволяет равномерно перемешать лигатуру. Температура перемешивания ниже 60 С не обеспечивает разрушения крупных комков стеариновой кислоты и ее равномерного распределения. Просеивание лигатуры при более 5 ОС невозможно. так как она склеивается. Просеивание при ниже 15 С нецелесообразно. так как лигатура застывает и плохо просеивается, что требует дополнительного перетирания массы, в следовательно ведет к дополнительным затратам.Использование шихты при прессовании заготовок с содержанием стеариновой кислоты менее 03 неэффективно. Шихта охватывается со стенками рабочего инструмента и плохо прессуется. Рабочий инструмент быстро выходит из строя.Введение в медь более 1 стеариновой кислоты значительно снижает физико-механические свойства спеченной меди. Время смешивания менее 15 мин недостаточно для качественного перемешивания меди с лига ь....а.турой и получения однородной шихты. Смешивание меди и лигатуры в течение 30 мин позволяет получить шихту с РЭВНОМВРНЫМ распределением лигатуры. Дальнейшее повышение времени смешивания качества перемешИвания не улучшает. Прессовки с плотностью менее 73 имеют после спекания низкую плотность и механические свойства. Прессовки с плотностью более 80 при спекании разбухают. так как при такой плотности повышается доля закрытых пор. что значительно затрудняет выход газообразных продуктов разложения стеариновой кислоты. Прессование шихты до плотности выше 80 приводит также к налипанию шихты на рабочий инструмент и его заклиниванию. Предварительное спекание при менее 350 С не позволяет полностью удалить пластификатор. Предварительное спекание при выше 500 С приводит к быстрой усадке прессовки и образованию Закрытьлх пор при неполностью удаленном пластификаторе, что обуславливает ухудшение условий разложения смазки и защемления газообразных продуктов ее разложения. Это приводит к разбуханию спекаемой прессовки и снижению ее механических свойств.ВРЕМЯ предварительного СПЕКЭНИЯ менее 20 мин недостаточно для полного удаления пластификатора. Время предварительного спекания более 60 мин НЗЦЗПЕСООБОЭЗНО, ТЗК КВК СНИЖВЕТСЯ ПРОИЗводительность технологического процесса. необеспечивая улучшения спекания. Спекание прессовок при менее 950 С и менее 20 мин не позволяет получать высокие физико-механические свойства спеченных прессовок. Спекание прессовок при более 1050 С приводит к оплавлению прессовок. ТЭК КЭК И 3 ЗЭ ПОГРЕШНОСТИ И ИНВПЦИОННОСТИ регулирующей аппаратуры возможно превышение температур ПЛЭВЛЭНИЯ МЕДИ на ПО верхности прессовок. Спекание в течение 90 мин позволяет получать высокие механические свойства материала. а дальнейшее увеличение времени спекания не приводит к их существенному повышению.Способ осуществляют следующим образом.Порошки смешивают с 545 стеариновой кислоты при 509 ОС в течение 2090 мин, просеивают при 10-60 С.ПОЛУЧВННУЮ ЛИГЭТУРУ СМСШИБЭЮТ С порош ком меди из расчета получения шихты с содержанием 0.11,2 стеариновой кислоты, в течение 10-40 мин прессуют цилиндрические заготовки до плотности 7085. Прессовки предварительно опекают при 250600 С в течение 10-60 мин и оконча 10тельно опекают при 8501070 С в течение 10-100 мин.Результаты исследований приведены в табл. 1-3.для исследований использовали порошок меди марки ПМС-1.Приготовление лигатуры осуществляют в подогреваемом смесителе. Подогрев смеси осуществляется и другими методами. например за счет механического трения шихты в лопастном смесителе. Равномерность распределения стеариновой кислоты в шихте определяют методом отбора проб для химического анализа и визуально. Прессовки спекают в защитной атмосфаре. тИз примера 1 табл. 1 видно, что температура смешивания 50 С недостаточна для получения лигатуры с равномерным распределением стеариновой кислоты. Содержание стеариновой кислоты в различных участках шихты после просева неравномерное и колеблется от 1 до 01. Во время просеивания большая часть стеариновой кислоты в виде комков была удалена из шихТЫ.Из примера 2 видно. что время смешивания 20 мин недостаточно для получения однородной шихты. Содержание стеариновой кислоты колеблется от 10 до 01.В примерах 3 и 4 в табл. 1 приведены оптимальные режимы смешивания (предлагаемый способ) стеариновой кислоты с медью при приготовлении лигатуры. Лигатура после просева в виде порошка с равномерным распределением стеариновой кислоты. Количество введенной стеариновой кислоты соответствует количеству стеариновой кислоты. полученной в просеянной лигатуре. СВ примере 6 низкая температура лигатуры при просеивании приводит к схватыванию шихты и затрудняет ее просев. Высокая температура смешивания (9 ОС. пример 8) приводит к выгоранию стеариновой кислоты и отвердению лигатуры.Из примера 5 видно. что высокая температура просеивания (60 С) приводит к слипанию частиц и невозможности ихВ примере 7 также из-за большого колиЧСТВЭ СТЭрИНОЕОЙ КИСЛОТЫ В ШИХТБ ПНГЭТУра не просеивается. а при ОХПЗЖДЕНИИ ЗЭСТЬЕБЭВТ В БИДЕ КОМКОВ.Не позволяет получить шихту с равномер НЫМ Распределением стеариновой кислоты. Дальнейшее смешивание в течение 15. 30 и40 мин (примеры 2-5) позволяет получить шихту с равномерным распределением стеариновой кислоты.Смешивание в течение 30 мин гарантирует качественное смешивание шихты. позтому дальнейшее смешивание не имеет смысла и удлиняет технологический процесс.На основании изложенного можно сказать, что лигатура с 540 стеариновой кислоты (примеры З и 4. табл. 1) является оптимальной для получения шихты с 0.11,2 стеариновой кислоты, Время смешивания лигатуры 30-90 мин, температура смешивания БО-80 С. температура просеивания 15-50 С являются оптимальным для получения качественной лигатуры. Получение качественной однородной шихты возможно при смешивании лигатуры и меди в течение 15-30 мин (примеры 2-4. табл. 2).В табл. 3 (примеры 4 и 5) приведены свойства заготовок. полученных по предлагаемому способу. По этим режимам получены наиболее высокие физико-механические свойства спеченной меди. Из примера 1 и 2 видно. что введение 0.136 стеариновой кислоты приводит к заклиниванию рабочего инструмента при прессовании. введение 12 стеариновой кислоты снижает физико-механические свойства изделий. Наиболее оптимальным является 033-1 стеариновой кислоты в шихте. Из примера 3 видно. что увеличение времени спекания до 100 мин не приводит (по сравнению с примерами 4 и 5) к увеличению прочности материала.Увеличение плотности исходных прессовок в примере Б до 85 приводит к разбуханию прессовок после спекания и их короблению. Снижение плотности прессовок до 70 (пример 7) вызывает падение свойств заготовок. Для достижения высоких свойств в изделии оптимальной является исходная плотность прессовок, лежащая в пределах 73-80. Увеличение температуры предварительного спекания до 6 О 0 С снижает механические свойства заготовок (пример 8). Снижение температуры предварительного спекания до 250 С. уменьшение времени предварительного спекания до 10 мин (примеры 9 и 10) вызывает рост. разбухание прессовок. коробление их. образование газовых пузырей и раковин. что недопустимо. Низкая температура окончательного спекания (пример 11) снижает свойства изделия после спекания. Превышение температуры окончательного спекания до 1070 С (пример 19) приводит к оплавлению заготовок и следовательно неисправимому браку. Недостаточное время окончательного спекания (10 мин. пример13) не позволяет сформировать прочный межчастичньий контакт и снижает свойства заготовок. На основании изложенного оптимальными режимами для получения высоких свойств в заготовках являются (примеры 4 и 5) температуры предварительного спекания ЗБО-БООС. время предварительного спекания 20-60 мин, температура окончательного спекания 950-1050 С. время окончательного спекания 20-90 мин,Оптимальное содержание стеариновой кислоты О.3-1 .Следует отметить. что оптимальные режимы получения заготовок (предлагаемый способ) из порошка меди приведены в формуле изобретения и примерах 3 и 4(табл. 2). 2 и 4 (табл. 2) и 4 и 5 (табл. 3) должны рассматриваться и применяться в совокупности. Отклонение одного из параметров приведенных оптимальных режимов от нормы приводит либо к снижению физико-механических свойств, либо к появлению брака.Протирали стеариновую кислоту через сита с размерами ячеек 0.05 и 1 мм. Протереть стеариновую кислоту через сито 0.05 мм не удалось. Сито забивалась стеариновой кислотой. Порошок меди смешивали с 0.3-3 стеариновой кислоты, протертой через сито 1 мм. Далее все операции проводили как в предлагаемом способе.Прессование шихты, полученной по способу-прототипу. содержащей 0.34 стеариновой кислоты. протертой через сито 1 мм, показало, что заготовки имеют задиры на поверхности. а рабочий инструмент заклинивает (примеры 14 и 15. табл. З). Это говорит о том. что стеариновая кислота с размером частиц 1 мм в количестве 0.31 34 не обеспечивает необходимое содержание частиц в объеме меди. обеспечивающее устранение заклинивания рабочего инструмента и образование задиров на поверхности прессованных заготовок.Введение 1.54 стеариновой кислоты,протертой через сито 1 мм. позволило прессовать заготовки с чистой гладкой поверхностью без заклинивания рабочего инструмента. Введение 15-З стеариновой кислоты (примеры 16 и 17) предотвращает налипание меди на рабочий инструмент. но снижает ее физико-механические свойства по сравнению с предлагаемым способом.Предлагаемый способ позволяет в процессе смешивания измельчать вводимую стеариновую кислоту и более равномерно распределять ее по объему прессовки. что дает возможность прессовать шихту с со 9 1726131держанием стеариновой кислоты 0.3- 1 без заклинивания пуансонов и образования задиров на поверхности прессовок. Предлагаемые оптимальные режимы прессования. предварительного и окончательного спекания способствуют удалению стеариновой кислоты из заготовок и получению спеченных заготовок с качественной гладкой поверхностью и высокими физикомеханическими свойствами (примеры 4 и 5,табл. 3) по сравнению с прототипом (примеры 14-17, табл. 3). Вместе с повышением качества поверхности и физико-механических свойств предлагаемый способ позволяет снизить расход стеариновой кислоты с 3Формула изобретения 1. Способ изготовления спеченных из делий из металлических порошков. преимум едн ых.смешивание порошка со стеариновой кислотой, прессование полученной шихты и спеканиеотп ичаю щийся тем,чтос цепью повышения физико-механических свойств и качества поверхности. смешиваНИЭ осуществляют в два этапа сначала смешивают порошок с 540 стеариновой кислоты при 60-80 С до получения лигатуры. а затем порошок смешивают с лигатурой до получения шихты с содержанием 03-1034,стеариновой кислоты. прессуют шихту до плотности 73-8034, от теоретической плотности и опекают в два этапа предварительно при 3505 О 0 С и окончательно при 95 о 1 о 5 ос.2. Способ поп. Ъотличающийся тем. что порошок меди смешивают со стеариновой кислотой в течение 30-90 мин. а с лигатурой - 15-30 мин, предварительное спекание осуществляют 20-60 мин, а окончательное - 20-90 мин.Температу- Время сме- Температу- РаспредеМедь Стеарино- Па смеши- шивания. ра просеи- пение стеау вая кислота вания. С мин вания, С риновой кислоты 95 5 50 30 20 Неравно д мерное 2 95 5 60 20 20 Неравномерное 3 95 5 60 д 30 15 предъагае- мый способ 4 90 д 10 80 ъ 90 50 Равномерное 5 90 10 80 90 60 Склеивание лигатуры 10 80 д 90 10 Не просеи вается 15 во 90 50 Комкование