UA93105C2 - Method of production of workpieces or articles from powder materials - Google Patents

Abstract

The invention relates to powder metallurgy, namely - to the process for manufacturing workpieces or articles from powder materials. A method of production of workpieces or articles from powder materials includes preparation of a charge mixture, its filling into forms, compacting, cold and hot pressing in a programmed mode of sintering. During preparing the charge mixture by mixing running of soft component of the powder particles is simultaneously carried out which is followed by magnetic separation, and pressing is carried out in programmed mode using the pressing equipment with several degrees of loading. Prior to magnetic separation drying of charge mixture is carried out at the temperature up to in vacuum or protective atmosphere or in air and then cooling and exposure under the same conditions. Cold pressing up to the relative density of 60-75 % is carried out by uniform increase of pressure to 300 MPa in the cross section perpendicular to the axial section, up to the relative density of 85-95 % is carried out by increasing pressure to 200-400 MPa, which is then reduced for 30-50 %, and then the pressure is increased and decreased for 2-7 times, respectively, to bring to the value of 400-800 MPa. Sintering is carried out by temperature increase to the value of 30-70 % of the melting temperature of fusible component of the powder material, and the vector of temperature gradient is directed toward the axis of the article. Hot pressing to the relative density of 100 % is carried out by increasing the pressure to 80-200 MPa, which is then reduced for 20-30 %, and then the pressure is increase and decreased for 2-4 times, respectively, to reach the value not exceeding 600 MPa, while the yield strength of the material exceeds the tensile strength at all stages of pressing. The compaction of mixture is carried out by impregnation of articles by molten material in vacuum or impregnation of pre-heated article by molten material in vacuum. The invention enhances quality of the articles by optimizing the shape of powder material particles and conditions of compaction, which leads to increased production yield and reduction of unit costs, and also contributes to the adaptability of the production process.

Description

Найбільш близьким за технічною суттю та ре- тю і призводить до суттєвих витрат на кожному зультатом, що досягається, до заявленого техніч- етапі виробництва. ного рішення є спосіб виробництва заготовок і ви- Крім того, відомий спосіб не дозволяє одержу- робів з порошкових матеріалів, який включає вати вироби з відношенням висоти до діаметру підготовку шихти, засипку її у форму, ущільнення, більше ніж 1,5, що обмежує його застосування. спікання, холодне і гаряче пресування (див. патент В основу винаходу поставлена задача удоско-It is the closest in terms of technical essence and results and leads to significant costs for each result that is achieved, to the declared technical stage of production. In addition, the known method does not allow the production of products from powder materials, which includes products with a ratio of height to diameter, preparation of the charge, pouring it into the mold, compaction, more than 1.5, which limits its application. sintering, cold and hot pressing (see patent The invention is based on the task of perfecting

РФ Мо2285583, заявл. 20.01.2005 р. опубл. налення способу виробництва заготовок або ви- 20.10.2006 р., МПК" В22ЕЗ/14). робів з порошкових матеріалів, в якому шляхомRF Mo2285583, application no. 20.01.2005, publ. pouring a method of production of blanks or products from powder materials, in which

У відомому способі підготовку шихти здійсню- введення нових операцій, нових режимів їх вико- ють подрібненням поетапно. Спочатку подрібню- нання і використовуваного обладнання, забезпе- ють порошок сталі до фракції менше 93 мкм, потім чується покращення якості виробів за рахунок оп- подрібнюють порошок тугоплавкого компонента до тимізації форми частинок порошкових матеріалів і фракції менше 40 мкм. Після чого порошки змішу- умов ущільнення, що призводить до підвищення ють у співвідношенні (9:1) - (7:3) за вагою і здійс- виходу придатної продукції і зниження питомих нюють остаточне подрібнення до фракції не біль- витрат, а також сприяє підвищенню технологічнос- ше 40 мкм. Шихту формують в оболонкові ті виробничого процесу. газопроникні форми, герметизують і проводять Поставлена задача вирішується тим, що в пресування гідростатичним методом при тиску способі виробництва заготовок або виробів з по- 300-1000 МПа. Потім ведуть відпал заготовки в рошкових матеріалів, який включає підготовку ши- ступінчастому режимі від температури спікання і хти, засипку її у форму, ущільнення, спікання, хо- забезпечують контрольовану швидкість охоло- лодне і гаряче пресування, новим, згідно дження. Відпал проводять безпосередньо після технічного рішення, що заявляється, є те, що при спікання, при охолодженні до 860"С витримують підготовці шихти змішуванням одночасно прово- 120"хвилин, охолоджують до 740"С зі швидкістю дять обкатку частинок м'якого компонента порошку 50-60"С в годину, знову витримують 120 хвилин, з подальшою магнітною сепарацією, а пресування потім охолоджують до 300"С зі швидкістю 150- ведуть в програмованому режимі з використанням 160"С, після чого охолоджують з піччю до 200"С і пресового обладнання з декількома рівнями нава- на повітрі до кімнатної температури. нтаження.In a known method, the preparation of the charge is carried out by introducing new operations, new regimes, they are forged by grinding in stages. First, grinding and the equipment used provide steel powder to a fraction of less than 93 μm, then an improvement in the quality of products is heard due to grinding the powder of the refractory component until the shape of the particles of powder materials and a fraction of less than 40 μm is heard. After that, the powders are mixed in the conditions of compaction, which leads to an increase in the ratio (9:1) - (7:3) by weight and the yield of suitable products and a decrease in the final grinding to a fraction that does not cause pain, and also contributes increasing technologically more than 40 μm. The charge is formed in the shells of the production process. gas-permeable forms, seal and conduct The task is solved by the fact that in pressing by the hydrostatic method at a pressure of 300-1000 MPa. Then they conduct the annealing of the workpiece in the sintering materials, which includes preparation in a six-step mode from the sintering temperature and heat, pouring it into the mold, compaction, sintering, cold and hot pressing at a controlled speed, according to the new system. Annealing is carried out directly after the technical solution, which is claimed, is that during sintering, when cooling to 860"C, the preparation of the charge by mixing is simultaneously carried out for 120" minutes, cooled to 740"C with a speed of rolling-in particles of the soft component of the powder 50 -60"С per hour, again held for 120 minutes, followed by magnetic separation, and the pressing is then cooled to 300"С at a speed of 150- run in a programmed mode using 160"С, after which it is cooled with an oven to 200"С and press equipment with several levels of outdoor air to room temperature.

Недоліком відомого способу є низький вихід Новим є також те, що перед магнітною сепа- придатної продукції і висока енергоємність проце- рацією проводять сушку при температурі до 907С у су, а також низька технологічність виробничого вакуумі, або захисній атмосфері, або на повітрі, а процесу. потім охолодження і витримку в тих же умовах.The disadvantage of the known method is a low yield. It is also new that before magnetic separation of suitable products and high energy consumption, drying is carried out at a temperature of up to 907С in a dry place, as well as the low manufacturability of the production vacuum, or a protective atmosphere, or in air, and the process . then cooling and aging in the same conditions.

Пояснюється це таким. Новим є також те, що холодне пресування доIt is explained as follows. It is also new that cold pressing to

У відомому способі підготовку шихти ведуть відносної щільності 60-7595 ведуть рівномірним подрібненням в два етапи з додатковим змішуван- підвищенням тиску до 300 МПа в перетині, перпе- ням і подрібненням на третьому етапі. Частинки ндикулярному осьовому. порошку, що пройшли багаторазове дроблення і Новим є також те, що холодне пресування до подальше змішування шихти, містять домішки, відносної щільності 85-9595 ведуть підвищенням оскільки залізовмісні оксиди залишаються в розд- тиску до 200-400 МПа, який потім знижують на 30- робленому порошку. Частинки порошку, який 50905, а далі 2-7 разів підвищуючи і знижуючи тиск, утворює шихту, при такій підготовці мають відрос- відповідно, доводять його до 400-800 МПа. тки, що досягають 40-300 мкм, на яких утворюють- Новим є також те, що спікання ведуть підви- ся залізовмісні оксиди. Наявність відростків, на щенням температури до значення 30-7090 темпе- яких скупчуються залізовмісні оксиди, зменшує ратур плавлення легкоплавкого компонента поро- насипну щільність порошку, що призводить до гір- шкового матеріалу, при цьому вектор градієнта ших умов його пресування і не дозволяє набути температур направлений до осі виробу. заданих властивостей виробів на етапах його пре- Новим є також те, що гаряче пресування до сування, спікання, відпалу. відносної щільності 10095 ведуть підвищеннямIn a known method, the preparation of a charge with a relative density of 60-7595 is carried out by uniform grinding in two stages with additional mixing, increasing the pressure to 300 MPa in the cross-section, perpening and grinding in the third stage. Particles ndicular axial. of powder that has undergone multiple crushing and is also new that cold pressing before further mixing of the charge, containing impurities with a relative density of 85-9595 leads to an increase because iron-containing oxides remain in the solution- pressure to 200-400 MPa, which is then reduced by 30- made powder. Particles of the powder, which 50905, and then by increasing and decreasing the pressure 2-7 times, form a charge, with such preparation have growth, respectively, bring it to 400-800 MPa. tics, reaching 40-300 μm, on which they form- What is also new is that sintering is carried out by elevated iron-containing oxides. The presence of appendages, on which iron-containing oxides accumulate when the temperature rises to 30-7090, reduces the melting rate of the low-melting component, the powder density of the powder, which leads to a potted material, while the vector of the gradient of the conditions of its pressing and does not allow it to acquire temperatures directed to the axis of the product. given properties of products at the stages of its pre- It is also new that hot pressing before rolling, sintering, annealing. relative density 10095 lead to an increase

Використані у відомому способі газопроникні тиску до 80-200 МПа, який потім знижують на 20- форми, які необхідно герметизувати, не забезпе- 30905, а далі 2-4 рази підвищуючи і знижуючи тиск, чують захист порошкових матеріалів від попадан- відповідно, доводять його до значення, що не пе- ня на них енергоносія, наприклад води у момент ревищує 600 МПа, при цьому межа текучості ма- пресування. Крім того, збірка таких форм є трудо- теріалу перевищує межу міцності на всіх етапах місткою і вимагає великих витрат часу, що робить пресування. процес малопродуктивним і недостатньо надійним. Новим є також те, що ущільнення здійснюютьThe gas-permeable pressure used in the known method is up to 80-200 MPa, which is then reduced by 20- forms that need to be sealed do not provide 30905, but further by increasing and decreasing the pressure 2-4 times, they feel the protection of powder materials from impact, respectively, prove it to the value that the energy carrier does not foam on them, for example, water at the moment exceeds 600 MPa, while the yield point of compression. In addition, the assembly of such forms is labor-intensive, exceeds the strength limit at all stages and requires a lot of time, which makes pressing. the process is unproductive and not reliable enough. What is also new is that the sealing is done

Гідростатичне пресування з подальшим спіканням просоченням розплавленим матеріалом у вакуумі. і відпалом з пониженням температури і проміжни- Новим є також те, що ущільнення здійснюють ми витримками не забезпечує керованості процесу просоченням заздалегідь нагрітого виробу розпла- при одержанні виробів заданої щільності, а питому вленим матеріалом у вакуумі. щільність, близьку до 10095, відомим способом Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю отримати взагалі не можливо. Тривалість процесу суттєвих ознак способу, що заявляється, і техніч- підготовки шихти, її завантаження в прес-форму з ним результатом, що досягається, полягає у тако- герметизацією, гідростатичне пресування і пода- му. льша тривала термообробка обмежують застосу- Те, що при підготовці шихти змішуванням од- вання відомого способу одиничною продуктивніс- ночасно проводятьHydrostatic pressing followed by sintering by impregnation with molten material in a vacuum. and annealing with a decrease in temperature and interme- What is also new is that we carry out compaction by exposures does not ensure the controllability of the process by impregnation of the pre-heated product during the production of products of a given density, but by the specific poured material in a vacuum. a density close to 10095 is not possible to obtain in a known way Cause and effect relationship between the population. The duration of the process of the essential features of the claimed method and the technical preparation of the charge, its loading into the mold with it and the result achieved is also sealing, hydrostatic pressing and feeding. long-term heat treatment limits the application of the well-known method, which is carried out at the same time

- обкатку частинок м'якого компонента порош- одержання зсувної деформації. Необхідна щіль- ку, ність забезпечується при менших зусиллях дефо- - потім проводять магнітну сепарацію, рмації за коротший період. - а пресування ведуть у програмованому ре- Те, що спікання ведуть підвищенням темпера- жимі з використанням пресового обладнання з тури до значення 30-7095 температур плавлення декількома рівнями навантаження, в сукупності з легкоплавкого компонента порошкового матеріалу, відомими ознаками забезпечує покращення якості а при цьому вектор градієнта температур направ- виробів за рахунок оптимізації форми частинок лений до осі виробу, забезпечує покращення якос- порошкових матеріалів і умов ущільнення, оскільки ті виробів за рахунок оптимізації форми частинок при обкатці відбувається відокремлення відростків порошкових матеріалів і умов ущільнення, оскільки з залізовмісними оксидами, при магнітній сепарації відбувається утворення гомогенної структури і відбувається очищення порошку і насипна щіль- міцного каркаса в об'ємі заготовок і виробів, що ність порошкового матеріалу збільшується в 2-2,5 підвищує їх механічні властивості і дозволяє вико- рази. Те, що пресування обробленого матеріалу ристовувати їх при тиску 10 та більше атмосфер. ведуть з використанням пресового обладнання з Те, що гаряче пресування до відносної щіль- декількома рівнями навантаження, дозволяє оде- ності 10095 ведуть підвищенням тиску до 80- ржати широкий асортимент виробів із заданими 200МпПа, який потім знижують на 20-3090, а далі 2- значеннями відносної щільності при нижчих зна- 4 рази підвищуючи і знижуючи тиск, відповідно, ченнях тиску і за коротший час. доводять його до значення тиску, що не переви-- running-in of the particles of the soft component of the powder - obtaining shear deformation. The necessary tightness is ensured with smaller deformation efforts - then magnetic separation is carried out in a shorter period. - and pressing is carried out in a programmed manner. The fact that sintering is carried out by increasing the temperature using pressing equipment from the tour to the value of 30-7095 melting temperatures by several levels of load, in combination with the low-melting component of the powder material, by known signs ensures an improvement in quality and at the same time the vector of the temperature gradient is directed towards the axis of the product due to the optimization of the shape of the particles of the product, which ensures the improvement of the quality of the powder materials and the conditions of compaction, because those products due to the optimization of the shape of the particles during running-in separate the processes of the powder materials and the conditions of compaction, since with iron-containing oxides, during magnetic separation, a homogeneous structure is formed and the powder is cleaned and a tight framework is filled in the volume of the blanks and products, which increases the powder material by 2-2.5, increases their mechanical properties and allows distortion. The fact that the pressing of the processed material is done at a pressure of 10 or more atmospheres. are carried out using press equipment with The fact that hot pressing to a relative thickness of several levels of load allows unit 10095 to increase the pressure to 80 to rust a wide range of products with a given 200MPa, which is then reduced by 20-3090, and then 2- values of relative density at lower pressure values and in a shorter time by increasing and decreasing the pressure 4 times, respectively. bring it to a pressure value that does not exceed

Те, що перед магнітною сепарацією проводять щує 600 МПа, при цьому на всіх етапах пресуван- сушку при температурі до 90"С у вакуумі, або за- ня межа текучості матеріалу перевищує межу міц- хисній атмосфері, або на повітрі, а потім прово- ності, забезпечує покращення якості виробів за дять охолодження і витримку в тих же умовах, за- рахунок оптимізації форми частинок порошкових безпечує покращення якості виробів за рахунок матеріалів і умов ущільнення, оскільки відбуваєть- оптимізації умов ущільнення порошкових матеріа- ся утворення гомогенної структури заготовок і ви- лів, оскільки забезпечується пасивація порошку, робів за рахунок дифузії, яка зростає при цьому в зниження його активності і здійснюється захист 50-100 разів. Одночасно одержують збалансовану порошку від загорання, вміст залізовмісних оксидів систему, в якій реалізується зсувна деформація. зменшується у складі більше ніж на 5095. Сушка в Вказані режими зміни тиску вибрані експеримен- таких режимах запобігає розшаруванню виробів тально і є оптимальними. Якщо після первинного при пресуванні, оскільки рідина не запресовується підйому тиску його знижувати більше, ніж на 30905, в структурі і усувається виникнення тріщин. то відбувається знеміцнення системи, а в одержа-What is carried out before magnetic separation is 600 MPa, while at all stages of pressing and drying at a temperature of up to 90"C in a vacuum, or when the yield point of the material exceeds the limit in a dense atmosphere, or in air, and then properties, ensures the improvement of the quality of products due to cooling and exposure in the same conditions, due to the optimization of the shape of powder particles, ensures the improvement of the quality of products due to the materials and conditions of compaction, since the optimization of the conditions of compaction of powder materials, the formation of a homogeneous structure of the workpieces and - left, because the passivation of the powder is ensured due to diffusion, which increases at the same time in reducing its activity and provides protection 50-100 times. At the same time, a balanced powder from ignition, the content of iron oxides, a system in which shear deformation is realized is obtained. It decreases in composition more than by 5095. Drying in the specified pressure change modes selected experimentally prevents delamination in and are optimal. If after the initial pressing, since the liquid is not pressed, the pressure rise should be reduced by more than 30905, and the occurrence of cracks in the structure is eliminated. then the weakening of the system occurs, and in the

Те, що холодне пресування до відносної щіль- ному виробі виникають тріщини. Якщо після пер- ності 60-7595 ведуть рівномірним підвищенням винного підйому тиску його знижувати менше, ніж тиску в перетині, перпендикулярному осьовому, до на 2095, то подальший підйом тиску не призводить 300 МПа, забезпечує покращення якості виробів за до підвищення щільності, що економічно недоці- рахунок оптимізації форми частинок порошкових льно, оскільки зростають витрати енергії. Вказані матеріалів і умов ущільнення, оскільки забезпечу- режими програмованої зміни тиску пресування ється підвищення ступеня проникності виробів в 2- дозволяють забезпечити збалансованість систе- 7 разів і збільшується термін їх служби до 3-5 ро- ми, а зміна напрямку вектора прикладання тиску ків. забезпечує одержання зсувної деформації. Необ-The fact that cold pressing causes cracks in a relatively dense product. If, after the 60-7595 period, a uniform increase in the resulting increase in pressure reduces it to less than the pressure in the section perpendicular to the axis, up to 2095, then the further increase in pressure does not lead to 300 MPa, it ensures an improvement in the quality of products due to an increase in density, which is economical underestimation due to the optimization of the shape of particles of powdered linen, as energy consumption increases. The specified materials and conditions of compaction, as the modes of programmable change of pressing pressure provide an increase in the degree of permeability of products by 2, allow to ensure the balance of the system 7 times and increase their service life up to 3-5 times, and changing the direction of the vector of pressure application. provides shear deformation. Necessary

Те, що холодне пресування до відносної щіль- хідна щільність забезпечується при менших зу- ності 85-9595 ведуть підвищенням тиску до 200- силлях деформації за коротший період. 400 Мпа, який потім знижують на 30-5095, а далі 2- При цьому досягається утворення структури 7 разів підвищуючи і знижуючи тиск, відповідно, матеріалу з механічними властивостями заготовок доводять його до 400-800 МПа, покращує якість або виробів не нижче, ніж у заготовок і виробів з виробів за рахунок оптимізації форми частинок литих деформованих металів, час і тиск пресуван- порошкових матеріалів і умов ущільнення, оскільки ня яких значно вищі, ніж ті, що заявляються. забезпечується рівномірна контрольована щіль- Те, що ущільнення здійснюють просоченням ність заготовки або виробу при одночасному зни- виробу розплавленим матеріалом у вакуумі, за- женні тиску пресування більше ніж в два рази за безпечує покращення якості виробів за рахунок рахунок одержання збалансованої системи з реа- оптимізації форми частинок порошкових матеріа- лізацією зсувної деформації. Вказані режими зміни лів і умов ущільнення, оскільки забезпечує рівно- тиску вибрані експериментально і є оптимальни- мірне заміщення звільнених від повітря каналів ми. Якщо після первинного підйому тиску його матеріалами, що не з'єднуються з отриманим по- знижувати більше, ніж на 5095, то відбувається ристим каркасом структури матеріалів. знеміцнення системи, а в одержаному виробі ви- Те, що ущільнення здійснюють просоченням никають тріщини. Якщо після первинного підйому заздалегідь нагрітого виробу розплавленим мате- тиску його знижувати менше, ніж на 30905, то на- ріалом у вакуумі, забезпечує покращення якості ступний підйом тиску не призводить до підвищен- виробів за рахунок оптимізації форми частинок ня щільності, що економічно не доцільно, оскільки порошкових матеріалів і умов ущільнення, оскільки зростають витрати енергії. Вказані режими про- забезпечує рівномірне заміщення звільнених від грамованої зміни тиску пресування дозволяють повітря каналів розплавом матеріалів, підвищену забезпечити збалансованість системи, а зміна дифузію і забезпечує одержання заготовок або напрямку вектора прикладання тиску забезпечує виробів з необхідними хімічними, міцнісними і ва- здійснювали протягом 1-2 годин в барабані склад- говими параметрами. нообертовим рухом з додаванням куль і титановихThe fact that cold pressing to a relatively thin flow density is ensured at smaller 85-9595 zonities leads to an increase in pressure up to 200 forces of deformation in a shorter period. 400 MPa, which is then reduced by 30-5095, and further 2- At the same time, the formation of the structure is achieved by increasing and decreasing the pressure 7 times, respectively, the material with the mechanical properties of the blanks is brought to 400-800 MPa, improves the quality of products not lower than in blanks and products from products due to optimization of the shape of particles of cast deformed metals, time and pressure of pressed powder materials and compaction conditions, since their values are significantly higher than those declared. uniform controlled density is ensured. The fact that the compaction is carried out by impregnation of the workpiece or product while simultaneously reducing the product with molten material in a vacuum, increasing the pressing pressure by more than two times ensures the improvement of the quality of the products due to obtaining a balanced system for re-optimization the shape of powder particles by the materialization of shear deformation. The indicated regimes for changing the seals and sealing conditions, as they provide pressure equalization, were selected experimentally and are the optimal replacement of air-free channels. If, after the initial rise in pressure, its materials, which do not connect with the obtained one, reduce it by more than 5095, then the structure of the materials becomes rigid. weakening of the system, and cracks appear in the resulting product. If, after the initial rise of the preheated product with the molten material, the pressure is reduced by less than 30905, then the narial in a vacuum ensures an improvement in quality. , because of powder materials and compaction conditions, because energy consumption increases. The specified regimes provide uniform replacement of freed from grammed changes in pressing pressure allow air channels with molten materials, increased ensure the balance of the system, and the change in diffusion and ensures the receipt of blanks or the direction of the vector of pressure application provides products with the necessary chemical, strength and va- was carried out within 1- 2 hours in the drum with compositional parameters. no-rotational movement with the addition of balls and titanium ones

Оптимізація форми частинок порошкових ма- стрижнів, які завантажували до 40-5095 по масі. теріалів і умов ущільнення дозволяє підвищити Таким чином, проводили обкатку компонентів по- насипну щільність використовуваного порошку, що рошку, потім після витримки на повітрі при кімнат- забезпечує зниження габаритів прес-форми і об- ній температурі здійснювали магнітну сепарацію ладнання в цілому, понизити їх металоємність і залізовмісних оксидів із швидкістю подачі 300 кг/ч. провести процес при зниженні енергоємності бі- Далі, на пресовому обладнанні на першому рівні льше, ніж в два рази у порівнянні з відомим. навантаження здійснювали пресування в програ-Optimizing the shape of the particles of the powder templates, which were loaded up to 40-5095 by mass. of materials and conditions of compaction allows to increase Thus, running-in of the components was carried out bulk density of the used powder, which, after exposure to air at room temperature, provides a reduction in the dimensions of the mold and temperature, carried out magnetic separation of compatibility in general, to lower them metal capacity and iron-containing oxides with a feed rate of 300 kg/h. to carry out the process while reducing the energy intensity of bi- Then, on the press equipment at the first level, less than two times compared to the known. loads were pressed in the program

Все викладене вище призводить до підвищен- мованому режимі. ня виходу придатної продукції і зниження питомих При виготовленні труб з відносною щільністю витрат, а також сприяє підвищенню технологічнос- 60-7595, тиск холодного пресування в перетині, ті виробничого процесу. перпендикулярному осьовому, рівномірно підви-All of the above leads to an elevated mode. yield of suitable products and reduction of specific In the production of pipes with a relative density of costs, and also contributes to the increase of technological 60-7595, pressure of cold pressing in the cross-section, those of the production process. perpendicular to the axial, uniformly elevated

Заявлений спосіб реалізується таким чином. щували до 150 МПа.The claimed method is implemented as follows. were tested up to 150 MPa.

Спосіб виробництва заготовок або виробів з При виготовленні труб з відносною щільністю порошкових матеріалів, наприклад, брикетів, труб, 85-95906, при холодному пресуванні тиск спочатку інших конструкційних виробів включає підготовку підвищували до 200 МПа, потім знижували на шихти, при якій в барабані складнообертовим ру- 40905, тобто на 80 Мпа, а далі двічі підвищуючи і хом одночасно із змішуванням проводять обкатку знижуючи тиск, доводили його до 400 МПа. частинок м'якого компонента порошку з наступною Вказані режими зміни тиску вибрані експери- магнітною сепарацією, а потім ведуть пресування ментально і є оптимальними. Якщо після первин- в програмованому режимі з використанням пресо- ного підйому тиску його знижувати більше, ніж на вого обладнання з декількома рівнями наванта- 5095, то відбувається знеміцнення системи, і в ження. одержаному виробі виникають тріщини. Якщо піс-The method of production of blanks or products from In the manufacture of pipes with a relative density of powder materials, for example, briquettes, pipes, 85-95906, during cold pressing, the pressure of other structural products, including preparation, was first increased to 200 MPa, then reduced to charges, in which the drum with a rotating ru- 40905, i.e. by 80 MPa, and then by increasing the pressure twice and at the same time as mixing, break-in is carried out, reducing the pressure, bringing it to 400 MPa. of particles of the soft component of the powder with the following The specified modes of pressure change are selected by experimental magnetic separation, and then pressing is carried out mentally and are optimal. If, after the first, in the programmed mode using the pressure rise, it is reduced more than on the equipment with several load levels 5095, then the weakening of the system occurs, and the use. cracks appear in the product. If the writing

Перед магнітною сепарацією при вологому ля первинного підйому тиску його знижувати мен- змішуванні проводять сушку при температурі до ше, ніж на 3095, то подальший підйом тиску не 90"С у вакуумі, або захисній атмосфері, або на призводить до підвищення щільності, що економі- повітрі, а потім охолодження і витримку в тих же чно недоцільно, оскільки зростають витрати енер- умовах. гії. Вказані режими програмованої зміни тиску пре-Before magnetic separation, during the initial rise in pressure, it should be reduced by mixing, drying is carried out at a temperature up to 3095, then the further rise in pressure is not 90"C in a vacuum, or a protective atmosphere, or leads to an increase in density, which is economical. air, and then cooling and holding in the same conditions is impractical, as energy costs increase. The indicated modes of programmed pressure change pre-

Якщо холодне пресування ведуть до відносної сування дозволяють забезпечити збалансованість щільності 60-7595, то його здійснюють рівномірним системи, а зміна напрямку вектора прикладання підвищенням тиску в перетині, перпендикулярному тиску забезпечує одержання зсувної деформації. осьовому, до 300 МПа. Досягнення необхідної щільності забезпечуєтьсяIf cold pressing leads to relative displacement, it is possible to ensure a balanced density of 60-7595, then it is carried out by a uniform system, and a change in the direction of the application vector by increasing the pressure in the cross section, perpendicular to the pressure, ensures the shear deformation. axial, up to 300 MPa. Achieving the required density is ensured

Якщо холодне пресування ведуть до відносної при менших зусиллях деформації за коротший щільності 85-9595, то його здійснюють підвищен- період. ням тиску до 200-400 МПа, який потім знижують на При виготовленні труб з відносною щільністю 30-5095, а далі 2-7 разів підвищуючи і знижуючи до 10095 додатково здійснювали гаряче пресуван- тиск, відповідно, доводять його до 400-800 МПа. ня. При цьому, спочатку підвищували тиск доIf cold pressing leads to relative deformation at lower forces for a shorter density 85-9595, then it is carried out in an increased period. pressure to 200-400 MPa, which is then reduced to When manufacturing pipes with a relative density of 30-5095, and then 2-7 times increasing and decreasing to 10095, hot pressing was additionally carried out, respectively, bringing it to 400-800 MPa. not At the same time, initially the pressure was increased to

У разі потреби після холодного пресування 180МпПа, потім його знижували на 2095, тобто на ведуть спікання підвищенням температури до зна- 36 МПа, після чого двократним підвищенням і зни- чення 30-7090 температур плавлення легкоплавко- женням тиску доводили його до 200 МПа. го компонента порошкового матеріалу, при цьому Спікання виробу вели до температури., що на вектор градієнта температур прямує до осі виробу. 30-4096 нижче за температуру плавлення легкоп-If necessary, after cold pressing 180MPa, then it was reduced to 2095, i.e. during sintering by increasing the temperature to 36 MPa, after which it was brought to 200 MPa by a two-fold increase and destruction of 30-7090 melting temperature by low-melting pressure. th component of the powder material, while the sintering of the product led to a temperature that on the vector of the temperature gradient goes towards the axis of the product. 30-4096 below the melting point of light

Якщо необхідне одержання виробів з віднос- лавкого компонента. Спікання ведеться при рівно- ною щільністю 10090, то ведуть гаряче пресування мірному нагріві так, що вектор градієнта темпера- до підвищення тиску до 80-200 МПа, який потім тури направлений по осі виробу. Якщо спікання знижують на 20-3095, а далі 2-4 рази підвищуючи і вести при вищій температурі, то матеріал перехо- знижуючи тиск, відповідно, доводять його до зна- дить в інший агрегатний стан - рідку фазу, зміню- чення, що не перевищує 600 МПа, при цьому межа ється структура, виріб відбраковується. При тем- текучості матеріалу перевищує межу міцності на пературах, нижче заявлених, процес всіх етапах пресування. сповільнюється, знижується його економічна ефе-If it is necessary to obtain products from the relevant component. Sintering is carried out at a uniform density of 10090, then hot pressing is carried out with measured heating so that the vector of the tempera- to increase the pressure to 80-200 MPa, which is then directed along the axis of the product. If sintering is reduced by 20-3095, and then increased by 2-4 times and conducted at a higher temperature, then the material is subjected to lower pressure, accordingly, it is brought to another aggregate state - a liquid phase, a change that does not exceeds 600 MPa, while the structure is limited, the product is rejected. When the fluidity of the material exceeds the strength limit at temperatures below those declared, the process is at all stages of pressing. slows down, its economic effect decreases

Ущільнення виробу просоченням здійснюють ктивність. розплавленим матеріалом у вакуумі, якщо просо- У разі потреби здійснювали просочення у ва- чують полімерним матеріалом. куумі розплавом полімерів.Sealing of the product by impregnation is carried out by activity. molten material in a vacuum, if impregnation with polymer material was carried out if necessary. kuumi polymer melt.

Ущільнення виробу просоченням здійснюють В деяких випадках, коли просочення у вакуумі розплавленим матеріалом у вакуумі, причому ви- здійснювали розплавленими металами або спла- ріб заздалегідь нагрівають, якщо просочують ме- вами, наприклад, алюмінієм, оловом, вироби за- талом або сплавом. здалегідь нагрівали до температури розплаву.Sealing of the product by impregnation is carried out In some cases, when impregnation in a vacuum with molten material in a vacuum, and it was carried out with molten metals or solder is heated in advance, if impregnation with mev, for example, aluminum, tin, products with zatal or alloy. heated to the melting temperature from afar.

Приклад 1. Методом порошкової металургії, Приклад 2. Методом порошкової металургії, застосовуючи запропонований спосіб виробництва застосовуючи запропонований спосіб виробницт- заготовок або виробів з порошкових матеріалів, ва, одержували заготовки або вироби з порошко- одержували заготовки труб діаметром 10-150 мм і вих матеріалів, наприклад, брикети, труби, інші завдовжки 300-1000 мм. У якості шихти використо- конструкційні вироби. Як шихту використовували вували порошок міді з фракцією 40-60 мкм і титану титановий порошок і відсів губчастого титану з з фракцією від 0,18 до 0,63 мм. Підготовку шихти фракцією від 0,18 до 0,63 мм. Підготовку шихти здійснювали протягом 3-4 годин в барабані склад- ва, одержували заготовки або вироби з порошко- нообертовим рухом з додаванням куль і титанових вих матеріалів, наприклад, брикети, труби, інші стрижнів, які завантажували до 6095 по масі. В конструкційні вироби. Як шихту використовували процесі підготовки шихти вологість в барабані не суміш порошків цирконію і титану з фракцією від перевищувала 1595. Таким чином проводили обка- 0,18 до 0,63 мм. Підготовку шихти здійснювали тку компонентів порошку, потім здійснювали сушку протягом 2 годин в барабані складнообертовим сухою парою у вакуумі при температурі 907С, після рухом з додаванням куль і титанових стрижнів, які чого охолоджували до кімнатної температури і завантажували до 5095 по масі. В процесі підготов- витримували за тих же умов. Магнітну сепарацію ки шихти вологість в барабані не перевищувала залізовмісних оксидів проводили із швидкістю по- 20905. Таким чином проводили обкатку компонентів дачі 100-500 кг/ч. Далі, на пресовому обладнанні порошку, потім здійснювали сушку сухою парою в здійснювали пресування в програмованому режи- захисній атмосфері - аргоні при температурі 907С, мі. після чого охолоджували до кімнатної температу-Example 1. By the method of powder metallurgy, Example 2. By the method of powder metallurgy, using the proposed method of production, using the proposed method of production of blanks or products from powder materials, blanks or products from powder were obtained, pipe blanks with a diameter of 10-150 mm and other materials , for example, briquettes, pipes, other 300-1000 mm long. Structural products were used as the charge. As a charge, copper powder with a fraction of 40-60 μm and titanium, titanium powder and sifting of spongy titanium with a fraction of 0.18 to 0.63 mm were used. Preparation of the charge fraction from 0.18 to 0.63 mm. The preparation of the charge was carried out for 3-4 hours in the drum of the warehouse, receiving blanks or products with a powder-rotating movement with the addition of balls and titanium materials, for example, briquettes, pipes, other rods, which were loaded up to 6095 by mass. In structural products. As a charge, the humidity in the drum was not a mixture of zirconium and titanium powders with a fraction exceeding 1595. The preparation of the charge was carried out by mixing the components of the powder, then drying was carried out for 2 hours in a drum with rotating dry steam in a vacuum at a temperature of 907C, after movement with the addition of balls and titanium rods, which were then cooled to room temperature and loaded to 5095 by weight. In the process of preparation, they were kept under the same conditions. Magnetic separation of the charge was carried out at a speed of 20905. The humidity in the drum did not exceed ferrous oxides. In this way, the components were run-in at a rate of 100-500 kg/h. Further, on the press equipment of the powder, drying with dry steam was then carried out in the programmed mode of pressing in a protective atmosphere - argon at a temperature of 907C, min. after which it was cooled to room temperature

При виготовленні виробів з відносною щільніс- ри і витримували за тих же умов. Магнітну сепара- тю 60-7590, тиск холодного пресування в перетині, цію залізовмісних оксидів проводили із швидкістю перпендикулярному осьовому, рівномірно підви- подачі 500 кг/ч. Далі, на пресовому обладнанні щували до 200 МПа. здійснювали пресування в програмованому режи-During the manufacture of products with a relative density and kept under the same conditions. Magnetic separation of 60-7590, cold pressing pressure in the cross-section, tion of iron-containing oxides was carried out at a speed perpendicular to the axial, uniformly sub-yielding 500 kg/h. Then, on the press equipment, pressure was applied to 200 MPa. pressed in a programmed mode

При виготовленні виробів з відносною щільніс- мі. тю 85-9595 тиск холодного пресування спочатку При виготовленні виробів з відносною щільніс- підвищували до 300 МПа, потім знижували на тю 60-7595 тиск холодного пресування в перетині, 3095, тобто на 90 МПа, а далі три рази підвищуючи перпендикулярному осьовому, рівномірно підви- і знижуючи тиск, доводили його до 600 МПа. Вка- щували до 300 МПа. зані режими зміни тиску вибрані експерименталь- При виготовленні виробів з відносною щільніс- но і є оптимальними. Якщо після первинного під- тю 85-9595 при холодному пресуванні тиск спочат- йому тиску його знижувати більше, ніж на 5095, то ку підвищували до 400 МПа, потім знижували на відбувається роззміцнення системи, а в одержа- 5095, тобто на 200 МПа, а далі сім разів підвищую- ному виробі виникають тріщини. Якщо після пер- чи і знижуючи тиск, доводили його до 800 МПа. винного підйому тиску його знижувати менше, ніж При виготовленні виробів з відносною щільніс- на 3095, то подальший підйом тиску не приводить тю до 10095 додатково здійснювали гаряче пресу- до підвищення щільності, що економічно недоці- вання. При цьому спочатку підвищували тиск до льно, оскільки зростають витрати енергії. Вказані 200 МПа, потім його знижували на 3095, тобто на режими програмованої зміни тиску пресування 60 Мпа, після чого чотирикратним підвищенням і дозволяють забезпечити збалансованість систе- зниженням тиску доводили його до 600 МПа. ми, а зміну напрямку вектора прикладеного тиску Спікання виробу вели до температури., що на забезпечує одержання зсувної деформації. Досяг- 7095 нижче за температуру плавлення легкоплав- нення необхідної щільності забезпечується при кого компонента. Спікання вели при рівномірному менших зусиллях деформації за коротший період. нагріві так, що вектор градієнта температури на-When manufacturing products with relative density. tyu 85-9595 pressure of cold pressing at first When manufacturing products with a relative density - increased to 300 MPa, then reduced to tyu 60-7595 cold pressing pressure in the cross section, 3095, i.e. by 90 MPa, and then increasing three times perpendicular to the axial, uniformly raised - and lowering the pressure, brought it up to 600 MPa. They pumped up to 300 MPa. These modes of pressure change are selected experimentally and are optimal when manufacturing products with relative density. If after the initial compression of 85-9595 during cold pressing, the initial pressure should be reduced by more than 5095, then the pressure was increased to 400 MPa, then it was reduced as the system was strengthening, and in the obtained 5095, that is, by 200 MPa, and then cracks appear in the product raised seven times. If after pepper and reducing the pressure, it was brought to 800 MPa. due to the increase in pressure, it should be reduced less than When manufacturing products with a relative density of 3095, the further increase in pressure does not lead to 10095, hot pressing was additionally carried out to increase the density, which is economically underestimated. At the same time, they first increased the pressure to the flax, as energy consumption increases. The indicated 200 MPa, then it was reduced to 3095, i.e. to the modes of programmable change of the pressing pressure of 60 MPa, after which it was brought to 600 MPa by a four-fold increase and allows to ensure the balance of the system by lowering the pressure. we, and the change in the direction of the vector of the applied pressure Sintering of the product led to the temperature, which provides shear deformation. Achieving 7095 lower than the melting temperature of easy melting of the required density is ensured when the component. Sintering was carried out with uniformly lower deformation forces for a shorter period. heating so that the vector of the temperature gradient on

При виготовленні виробів з відносною щільніс- правлений по осі виробу. Якщо спікання вести при тю до 10095 додатково здійснювали гаряче пресу- вищій температурі, то матеріал переходить в ін- вання. При цьому, спочатку підвищували тиск до ший агрегатний стан - рідку фазу, змінюється стру- 150 МПа, потім його знижували на 2595, тобто на ктура, виріб відбраковується. 38 МПа, після чого трикратним підвищенням і зни- У разі потреби здійснюють просочення у ваку- женням тиску доводили його до 300 МПа. умі розплавом полімерів. В деяких випадках, колиWhen manufacturing products with relative density, the product is aligned along its axis. If sintering is carried out at a temperature of up to 10095, hot pressing is additionally carried out at a higher temperature, then the material goes into invation. At the same time, at first the pressure was increased to 150 MPa, then it was reduced to 2595, i.e., the product is rejected. 38 MPa, after which the pressure was brought up to 300 MPa by increasing and decreasing the pressure three times. umi polymer melt. In some cases, when

Спікання виробу вели до температури, що на просочення у вакуумі здійснюють розплавленими 6095 нижче за температуру плавлення легкоплав- металами або сплавами, наприклад, алюмінієм, кого компонента. Спікання проведене при рівномі- міддю, оловом, титаном, вироби заздалегідь нагрі- рному нагріві так, що вектор градієнта температу- вають до температури розплаву. ри направлений по осі виробу. Промислове використання заявленого способуSintering of the product was carried out to a temperature that impregnation in a vacuum is carried out with molten 6095 below the melting temperature of light-melting metals or alloys, for example, aluminum, which component. Sintering was carried out with uniform copper, tin, titanium, the product was preheated so that the gradient vector was heated to the melt temperature. ry is directed along the axis of the product. Industrial use of the claimed method

У разі потреби здійснювали просочення у ва- виробництва заготовок і виробів, з порошкових куумі розплавом полімерів. матеріалів здійснюється на серійному обладнанніIf necessary, impregnation was carried out in the manufacture of blanks and products made of powdered kuumi with molten polymers. materials is carried out on serial equipment

В деяких випадках, коли просочення у вакуумі підготовки шихти, зокрема, в сепараторі барабан- здійснювали розплавленими металами або спла- ного типу або 2 ВК-5В. Сушка здійснювалася в вами, наприклад, алюмінієм, міддю, оловом, виро- сушильній шафі ЦВШ. Як пресове обладнання з би заздалегідь нагрівали до температури розпла- декількома рівнями навантаження використовува- ву. лися гідравлічний прес ПММ-500 і ПО 433. ДляIn some cases, when the impregnation in the vacuum of charge preparation, in particular, in the drum separator, was carried out with molten metals of either the planed type or 2 VK-5V. Drying was carried out in you, for example, with aluminum, copper, tin, a drying cabinet of the Central and Eastern Europe. As press equipment with several levels of load, it is pre-heated to the melting temperature. hydraulic press PMM-500 and PO 433. For

Приклад 3. Методом порошкової металургії, відпалу може використовуватися вакуумна піч ОКБ застосовуючи запропонований спосіб виробницт- 704 або ОКБ 704А, або ЕВТ-15.Example 3. The method of powder metallurgy, annealing can be used vacuum furnace OKB using the proposed method of production - 704 or OKB 704A, or EVT-15.

Комп'ютерна верстка 0. Гапоненко Підписне Тираж 26 прим.Computer layout 0. Gaponenko Signature Circulation 26 approx.

Міністерство освіти і науки УкраїниMinistry of Education and Science of Ukraine

Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, УкраїнаState Department of Intellectual Property, str. Urytskogo, 45, Kyiv, MSP, 03680, Ukraine

ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601SE "Ukrainian Institute of Industrial Property", str. Glazunova, 1, Kyiv - 42, 01601