Вид РИД
Изобретение
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:
Vi·ρi=const,
где Vi - 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,
h0, h1 - высота исходной заготовки и поковки соответственно;
- относительная радиальная деформация заготовки,
d0, d1 диаметр исходной заготовки и поковки соответственно;
ρ0= - относительная плотность заготовки,
γ0 - плотность заготовки;
ρ1= - относительная плотность поковки,
γ1 - плотность поковки.
Из данного условия определяются размеры получаемой поковки: высота h1=(1-ε)·h0 и диаметр d1=(1+εr)·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 γm=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 ρ1=0,900 радиальная относительная деформация будет . Тогда деформационному условию удовлетворяет значение относительного обжатия ε=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 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 h - высота исходной заготовки и поковки соответственно; - относительная радиальная деформация заготовки, d, d - диаметр исходной заготовки и поковки соответственно; - относительная плотность заготовки, γ, γ - плотность заготовки и металла порошка соответственно; - относительная плотность поковки, γ - плотность поковки.