Способ производства цилиндрических поковок из скомпактированных спеченных заготовок металлических порошков

Способ производства цилиндрических поковок из скомпактированных спеченных заготовок металлических порошков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано для производства цилиндрических поковок заданной плотности из скомпактированных спеченных заготовок металлических порошков.

Уровень техники

Известен способ горячей штамповки поковок, который включает нагрев исходной заготовки, штамповку в закрытом штампе осадкой в торец, извлечение поковки из штампа и охлаждение [Ковка и штамповка: Справочник. В 4-х т. - М.: Машиностроение, 1986. - Т.2. Горячая объемная штамповка / Под ред. Е.И. Семенова, 1986. - С.171].

Известен также принятый заявителем за наиболее близкий аналог способ горячей штамповки цилиндрических поковок, включающий нагрев исходной цилиндрической заготовки, штамповку в закрытом штампе осадкой в торец, извлечение поковки из штампа с использованием выталкивателя и охлаждение [Охрименко Я.М. Технология кузнечно-штамповочного производства. - Изд. 2-е. - М.: Машиностроение, 1976. - С.261-262, 279-280].

Недостаток известных способов заключаются в следующем.

Размеры исходной монолитной заготовки определяются из условия постоянства объема. Однако данное условие неприменимо при использовании пористой порошковой заготовки, так как не обеспечивает производство поковки с требуемой плотностью.

Указанный недостаток не позволяет определять деформационные условия штамповки, гарантирующие получение поковки с заданной плотностью, что не обеспечивают необходимую конструктивную прочность детали, изготавливаемой из такой поковки.

Описание изобретения

Техническая задача данного изобретения - получение цилиндрических поковок с использованием скомпактированных спеченных цилиндрических заготовок из металлических порошков с заданной плотностью.

Технический результат изобретения достигается предварительным определением необходимых парных значений высотной и радиальной относительных деформаций цилиндрической заготовки при штамповке в закрытом штампе осадкой в торец.

На чертеже изображена схема производства поковок, где 1 - исходная заготовка, 2 - штамп, 3 - поковка, 4 - выталкиватель.

Отличительные признаки

Способ отличается от известного тем, что для процесса пластического деформирования композиционных спеченных порошковых материалов в закрытом штампе используется условие сохранения постоянства массы:

V_i·ρ_i=const,

где V_i - объем заготовки или поковки; ρ i γ i γ м - относительная плотность заготовки или поковки; γ i - плотность заготовки или поковки; γ m - плотность металла, из которого изготовлен порошок.

Способ работает следующим образом.

Нагретую исходную цилиндрическую заготовку 1 штампуют в закрытом штампе 2 осадкой в торец. При этом деформационное условие процесса штамповки определяется по выражению:

( 1 − ε ) ( 1 + ε r ) 2 = ρ 0 ρ 1 ,

где ε r = h 0 − h 1 h 0 - относительное торцевое обжатие заготовки,

h_0, h₁ - высота исходной заготовки и поковки соответственно;

ε r = d 1 − d 0 d 0 - относительная радиальная деформация заготовки,

d₀, d₁ диаметр исходной заготовки и поковки соответственно;

ρ₀₌ γ 0 γ m - относительная плотность заготовки,

γ₀ - плотность заготовки;

ρ₁₌ γ 1 γ m - относительная плотность поковки,

γ₁ - плотность поковки.

Из данного условия определяются размеры получаемой поковки: высота h₁₌(1-ε)·h₀ и диаметр d₁=(1+ε_r)·d.

Затем поковку 3 с использованием выталкивателя 4 извлекают из штампа 2 и охлаждают.

Данный способ производства обеспечивает получение цилиндрических поковок с заданной плотностью, гарантирующей необходимый комплекс физико-механических свойств изготавливаемых из них деталей.

Способ может быть реализован на промышленном агрегате, например гидравлическом прессе, укомплектованном нагревательной печью и закрытым штампом с выталкивателем.

Пример реализации.

Исходные цилиндрические заготовки высотой h₀=13,9 мм, диаметром d₀=38,1 мм и объемом V 0 = π ⋅ d 0 2 4 ⋅ h 0 = 15839,241 м м 3 = 15,839 с м 3 , полученные компактированием и спеканием из медного порошка ПМС-1, имели массу m=117,5 г и плотность γ 0 = m v 0 = 7,4189 г / с м 3 . При известной плотности меди γ_m=8,96г/см³ относительная плотность заготовки составила ρ 0 = γ 0 γ m = 7,4189 8,96 = 0,828 .

Для получения цилиндрической поковки диаметром d₁,=42,5 мм посредством штамповки в закрытом штампе осадкой в торец с заданной относительной плотностью ρ₁=0,900 радиальная относительная деформация будет ε r = 42,5 − 38,1 38,1 = 0,115 . Тогда деформационному условию удовлетворяет значение относительного обжатия ε=0,260:

( 1 − 0,260 ) ( 1 + 0,115 ) 2 = 0,828 0,900 = 0,92 .

Штамповку с ограничением высотных и диаметральных размеров поковок в закрытом штампе производили на универсальной гидравлической испытательной машине РМ-20 при скорости деформирования 3 мм/с. Получили десять цилиндрических поковок высотой h₁=10,3 мм и диаметром d₁=42,5 мм. Средняя плотность поковок составила γ₁=7,9744г/см³ и ее относительная величина ρ₁=0,89 (с отличием от заданной величины на 1,1%).

За счет соблюдения деформационного условия штамповки в закрытом штампе из скомпактированных спеченных цилиндрических заготовок металлических порошков производятся цилиндрические поковки с заданной плотностью, что гарантирует получение из них деталей с необходимым комплексом физико-механических свойств.

Способ производства цилиндрических поковок из скомпактированных спеченных заготовок из металлических порошков, включающий нагрев исходной цилиндрической заготовки, ее штамповку в закрытом штампе осадкой в торец, извлечение полученной поковки из штампа с использованием выталкивателя и охлаждение, отличающийся тем, что штамповку осуществляют с соблюдением следующего соотношения: ,где - относительное обжатие заготовки, h_0, h₁ - высота исходной заготовки и поковки соответственно; - относительная радиальная деформация заготовки, d₀, d₁ - диаметр исходной заготовки и поковки соответственно; - относительная плотность заготовки, γ₀, γ_м - плотность заготовки и металла порошка соответственно; - относительная плотность поковки, γ₁ - плотность поковки.