способ производства цилиндрических поковок из скомпактированных спеченных заготовок металлических порошков

Формула изобретения

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, h ₁ - высота исходной заготовки и поковки соответственно;

- относительная радиальная деформация заготовки, d ₀, d₁ - диаметр исходной заготовки и поковки соответственно;

- относительная плотность заготовки, ₀, _м - плотность заготовки и металла порошка соответственно;

- относительная плотность поковки, ₁ - плотность поковки.

Описание изобретения к патенту

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 · _i=const,

где V_i - объем заготовки или поковки; - относительная плотность заготовки или поковки; - плотность заготовки или поковки; - 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:

,

где - относительное торцевое обжатие заготовки,

h_0, h₁ - высота исходной заготовки и поковки соответственно;

- относительная радиальная деформация заготовки,

d₀, d₁ диаметр исходной заготовки и поковки соответственно;

₀₌ - относительная плотность заготовки,

₀ - плотность заготовки;

₁₌ - относительная плотность поковки,

₁ - плотность поковки.

Из данного условия определяются размеры получаемой поковки: высота h ₁₌(1- )·h₀ и диаметр d₁=(1+ _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 , полученные компактированием и спеканием из медного порошка ПМС-1, имели массу m=117,5 г и плотность . При известной плотности меди _m=8,96г/см³ относительная плотность заготовки составила .

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

.

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 h ₁=10,3 мм и диаметром d₁=42,5 мм. Средняя плотность поковок составила ₁=7,9744г/см³ и ее относительная величина ₁=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.