Способ изготовления составных изделий
Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способам получения составных сложнопрофильных изделий, содержащих детали из порошкового материала. Предложен способ изготовления составных изделий, включающий раздельное прессование деталей из шихты тугоплавкого компонента, содержащей легкоплавкий компонент или его сплав в количестве, превышающем предел растворимости легкоплавкого компонента в материале детали, последующую сборку и спекание, причем детали прессуют с получением неравномерной пористости, а при спекании обеспечивают направление градиента капиллярных сил нерастворенного легкоплавкого компонента в зону соединения. Сборку проводят диффузионным спеканием с приложением внешней нагрузки для нагруженных изделий или без приложения внешней нагрузки для малонагруженных. Техническим результатом изобретения является снижение затрат на изготовление спеченных составных сложнопрофильных порошковых деталей. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения составных сложнопрофильных изделий, содержащих детали из порошкового материала.
Известны способы получения составных сложнопрофильных порошковых изделий, предусматривающие раздельное формование деталей изделия, сборку деталей и их последующее соединение. По одному из способов соединение происходит спеканием с одновременной диффузионной сваркой и инфильтрацией легкоплавким компонентом под давлением внешней нагрузки (см. патент РФ на изобретение 2123910 от 11.06.97). Способ позволяет получить прочное соединение, но при его реализации необходимы дополнительные затраты на прессование инфильтрующего брикета, который занимает полезный объем зоны регрева до проведения процесса инфильтрации. Кроме того, с готового изделия необходимо механически снимать остаток от пропитывающего брикета.
Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления составных порошковых изделий, включающий раздельное формование деталей из шихты на основе железа содержащей медь или сплав в количестве превышающем предел ее растворимости в материале детали (см. патент РФ на изобретение 2056973 от 13.04.93). Сборка происходит через промежуточный слой в виде суспензии мелкодисперсного порошка на основе железа. Соединяются детали в единое целое диффузионным спеканием.
К недостаткам данного способа относятся дополнительные затраты на использование дорогого дополнительного сырья промежуточного слоя и нанесение суспензии.
Целью изобретения является снижение затрат на изготовление спеченных составных сложнопрофильных порошковых деталей.
Цель достигается тем, что при изготовлении составных изделий, включающем раздельное прессование деталей изделия из шихты на основе более тугоплавкого компонента, содержащей легкоплавкий компонент или его сплав в количестве, превышающем предел его растворимости в материале детали, сборка происходит диффузионным спеканием при приложении внешней нагрузки для нагруженных изделий и без приложения для малонагруженных. При этом детали прессуют с неравномерной пористостью таким образом, чтобы при спекании градиент капиллярных сил расплавленного нерастворенного легкоплавкого компонента был направлен в зону соединения, тем самым обеспечивая плотный шов диффузионной сварки.
Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что при его реализации не требуется применения промежуточного слоя из мелкодисперсного порошка, также не требуется инфильтрующий легкоплавкий брикет. Соединение изделия, полученное диффузионным спеканием спрессованных деталей с приложением внешней нагрузки, можно применить для нагруженных изделий и без приложения внешней нагрузки для малонагруженных изделий. Кроме того, изделие обладает остаточной пористостью, которую можно использовать для придания дополнительных улучшающих гидрофобных, антикоррозионных, износостойких и др. свойств путем пропитки соответствующими составами.
На фиг. 1 показаны составные части изделия перед спеканием с наложенным грузом; на фиг.2 — готовое изделие.
Способ изготовления спеченных составных изделий показан на условной детали типа аппарата направляющего центробежного насоса. Односторонним прессованием для обеспечения неоднородной пористости раздельно сформовали из шихты на основе железного порошка с добавлением медного более 8% стакан 1 (см. фиг. 1), крышку 2, втулку 3. Наложили формовки друг на друга и установили внешнюю нагрузку 4. Груз применяли металлический через алундовую прокладку, чтобы не приварился к изделию при повышении температуры. Затем провели спекание. Получили готовую неразъемную деталь (см. фиг.2). Прочность на разрыв составила 300-400 МПа, что вполне достаточно для подобного изделия. Прочность изделия, спеченного без применения нагрузки 4, составила 200-300 МПа.
1. Способ изготовления составных изделий, включающий раздельное прессование деталей из шихты тугоплавкого компонента, содержащей легкоплавкий компонент или его сплав в количестве, превышающем предел растворимости легкоплавкого компонента в материале детали, последующую сборку и спекание, отличающийся тем, что детали прессуют с получением неравномерной пористости, а при спекании обеспечивают направление градиента капиллярных сил нерастворенного легкоплавкого компонента в зону соединения.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сборку проводят диффузионным спеканием с приложением внешней нагрузки для нагруженных изделий или без приложения внешней нагрузки для малонагруженных.
Источник
Способ изготовления составных деталей
Изобретение относится к способу изготовления составных деталей, полученных литьем под давлением порошкообразных материалов. Сущность изобретения: литьем под давлением порошкообразного материала изготавливают первую деталь, наносят литьем под давлением разделительный слой из искусственного материала, изготавливают литьем под давлением порошкообразного материала вторую деталь, осуществляют удаление связующего и спекание порошкообразного материала. При этом удаляется разделительный слой. Если толщина разделительного слоя точно соответствует усадке второй детали, то детали соединяются с плотной посадкой, если толщина слоя больше величины усадки второй детали, между деталями образуется зазор. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к способу изготовления составных деталей, полученных литьем под давлением порошкообразных материалов.
Известен способ изготовления составных деталей, включающий изготовление первой детали, нанесение на нее разделительного слоя, изготовленного литьем под давлением материала второй детали, удаление разделительного слоя (патент Японии N 49-28286 кл. F 16 C 33/02, 1974).
Литье под давлением порошкообразных материалов применяется как для изготовления деталей из металла, так и керамических деталей.
Так например, смешивается металлический порошок с необходимыми легирующими добавками также в порошкообразном виде.
В нагреваемом смесителе эта порошкообразная смесь пластифицируется с помощью полимерного органического связующего (воска, искусственного материала) и затем гранулируется, после чего становится возможной ее обработка на обычных машинах для литья под давлением.
В качестве формы служит инструмент для литья под давлением такой же конструкции, как и инструмент для литья под давлением заготовки, для удаления связующего помещаются в печь. В процессе удаления связующего разрушаются молекулярные цепочки связующего путем термического или химического разложения.
Фасонные детали, полученные литьем под давлением заготовки, для удаления связующего помещаются в печь. В процессе заготовки удаления связующего разрушаются молекулярные цепочки связующего путем термического или химического разложения.
Одновременно происходит предварительное спекание металлических фасонных деталей, придающие им достаточную стабильность.
При спекании, которое может проводиться в вакууме или защитном газе, металлические детали, полученные литьем под давлением, приобретают свои окончательные свойства.
При этом плотность сильно увеличивается, а размеры получают усадку до 20% Вследствие высокой усадки до сих пор не удалось изготовить вставляемые друг в друга детали в процессе литья под давлением порошкообразных материалов.
В основу изобретения положена задача создать способ, который позволяет изготовить вставляемые друг в друга детали в процессе литья под давлением порошкообразных материалов, не имеющий упомянутых недостатков.
Решение этой задачи осуществляется за счет того, что по меньшей мере, одну деталь изготавливают литьем под давлением порошкообразного материала, разделительный слой наносят литьем плод давлением искусственного материала и толщиной, соответствующей, по меньшей мере, усадке второй детали, после литья второй детали осуществляют процессе удален5ия связующего и спекания порошкообразного материала с одновременным удалением разделительного слоя.
При этом обе детали могут изготовляться литьем под давлением порошкообразного материала, и изготовление деталей и нанесение разделительного слоя можно осуществлять на двух или трех компонентой машине литья под давлением с соответствующими инструментами для много компонентного литья.
Если толщина разделительного слоя точно соответствует усадке, после окончания способа получается зажимная посадка, если толщина разделительного слоя больше величины усадки, между вставляемыми друг в друга деталями образуется зазор. Деталь из искусственного материала, служащая разделительным слоем, в процессе удаления связующего расплавляется или химически выделяется вместе со связующим, содержащимся в порошкообразной смеси.
Способ подходит как для керамики (Ceramic Injection molding CIM), так и для металлов (Metal Injection Molding MIM).
В обоих случаях для удаления связующего может применяться катализатор, который ускоряет деполимеризацию искусственного материала, применяемого в качестве связующего.
Способ согласно изобретению обеспечивает, таким образом, соединение двух вставляемых друг в друга с геометрическим замыканием деталей, из которых, по меньшей мере, одна изготавливается литьем под давлением порошкообразных материалов.
За счет этого создается возможность, например, нанести на стальной болт с участком меньшего поперечного сечения, к концу которого примыкает разжимной конус, аксиально надвигаемую на этот участок металлическую разжимную втулку способом литья под давлением порошкообразных материалов.
В этом примере разжимной болт может быть изготовлен обычным способом токарной обработки или холодной деформацией и затем в качестве вставляемой детали может вводиться в инструмент для литья под давлением.
Однако является также возможным изготовить обе вставляемые друг в друга детали способом литья под давлением порошкообразных материалов.
В этом случае после получения способом вспрыска разделительный слой и обе детали совместно проходят обработку по удалению связующего си спеканию в одну или две стадии.
Осуществление процесса удаления связующего и спекания в две стадии рекомендуется, прежде всего, в тех случаях, когда обе детали имеют разный состав материалов и/или разное связующее.
Для уменьшения цикла при изготовлении вставляемых друг в друга деталей и нанесения разделительного слоя целесообразно применять двухкомпонентные или трехкомпонентные машины для литья под давлением с соответствующими инструментами для литья под давлением.
На фиг. 1 схематически показана форма для нанесения способом вспрыска разделительного слоя на металлический болт вкладываемой детали; фиг. 2 форма для получения способом вспрыска на разделительный слой второй металлический детали; фиг. 3 металлический болт с установленной разжимной втулкой после процесса удаления связующего и спекания.
На фиг. 1, 2 и 3 схематически, в виде эскизов, показан принцип осуществления стадий способа при изготовлении вставляемых друг в друга деталей, на примере разжимного анкера. Металлический болт 2, изготовленный обычным путем или в процессе литья металла под давлением, укладываемый в форму 1, имеет участок 3 уменьшенного поперечного сечения, к которому примыкает разжимной конус 4.
Для нанесения состоящего из искусственного материала разделительного слоя 5 на участок 3 уменьшенного сечения, форма имеет полость 6, окружающую участок с уменьшенным сечением. Эта полость заполняется в процессе вспрыска через канал 7.
После укладки болта 2, снабженного разделительным слоем 5, в форму 8 (см. фиг. 2), в полость 9 через канал 10 впрыскивается порошкообразная смесь, дополненная связующим.
За счет этого получается соединение с геометрическим замыканием следующей детали, выполненной в виде разжимной втулки 11, на участке 3 с уменьшенным сечением болта 2.
Затем проводят процесс удаления связующего и спекания, во время которого выделяется как связующее, так и разделительный слой. Полость, образующаяся за счет толщины разделительного слоя 5, дает возможность усадки разжимной втулки 11, возникающей при удалении связки и спекании. Толщина разделительного слоя 5 в представленном примере выполнения определяется таким образом, что между разжимной втулкой 11 и участком 3 с уменьшенным поперечным сечением болта 1 остается зазор, дающий возможность осевого смещения. Втулка 11 может быть снабжена одной или несколькими продольными прорезями 12, дающими возможность разжатия при введении разжимного конуса 4 в разжимную втулку 11.
Болт 2 может быть также изготовлен способом литья под давлением металлического порошка (способ М1N). В этом случае болт 2 изготавливают предшествующим способом литья под давлением в третьей форме, как описано при изготовлении разжимной втулки 1. После этого следуют другие операции способа, показанные на фиг. 1 и фиг. 2.
В этом случае толщина разделительного слоя может быть меньше, так как в процессе удаления связующего и спекания болт 2, изготовленный способом M1N, подвергается усадке.
Для обеспечения экономического изготовления является целесообразным применять в процессе изготовления двухкомпонентные или трехкомпонентные машины для литья под давлением с соответствующими впрыскивающими инструментами для многокомпонентного литья под давлением.
1. Способ изготовления составных деталей, включающий изготовление первой детали, нанесение на нее разделительного слоя, изготовление литьем под давлением второй детали, удаление разделительного слоя, отличающийся тем, что по меньшей мере, одну деталь изготавливают литьем под давлением порошкообразного материала, разделительный слой наносят литьем под давлением искусственного материала и толщиной, соответствующей, по меньшей мере, усадке второй детали, после литья второй детали осуществляют процесс удаления связующего и спекание порошкообразного материала с одновременным удалением разделительного слоя.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обе детали изготавливают литьем под давлением порошкообразного материала.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что изготовлением деталей и нанесение разделительного слоя осуществляют на двух или трехкомпонентной машине литья под давлением с соответствующими инструментами для многокомпонентного литься.
Источник
Методы изготовления деталей
На сегодняшний день на российских предприятиях распространены различные методы изготовления деталей. Самые известные из них – это ковка, штамповка, литье и механообработка. На выбор наиболее подходящего из них влияют такие параметры, как тип детали, ее размер и назначение. Каждый из перечисленных методов изготовления деталей имеет свои особенности, обладает определенными преимуществами и недостатками. Самые распространенные из них мы и рассмотрим подробнее.
Литейное производство
Литейная обработка – один из наиболее распространенных методов изготовления деталей. В данном случае подразумевается изготовление формы, которую затем заполняют расплавленным металлом. Возможности данного способа несколько ограничены, поэтому чаще всего литье используют для создания заготовок, затем обрабатываемых на токарном станке. Если Вам необходимы конструктивно сложные заготовки – лучше попробовать прочие методы изготовления деталей. В противном случае получившиеся изделия надо дорабатывать на фрезеровочном станке.
Несмотря на эти недостатки, литье отлично подходит для создания сложных отливок – например, полых, которые трудно производить путем механической обработки. Данный способ подходит для деталей абсолютно любого веса. Для литья можно использовать как формовочные смеси («землю»), так и металлические формы.
Обработка резанием
Обработка резанием – основной метод изготовления деталей машин, использующий несколько видов заготовок: например, прокат, отливки и штамповки.
Процедура резания предельно проста: она формирует новые поверхности за счет деформирования и отделения верхних слоев материала, при этом образовывается стружка. При обработке металла снимают некоторую его часть – припуск.
Резание не так популярно, как остальные методы изготовления деталей. За счёт повышения точности исходных заготовок общий объем металлов, обрабатываемых резанием, заметно уменьшается.
Существует несколько технологий резания: сверление, протягивание, фрезерование и точение. Их общая черта – необходимость использования заготовки, форма которой должна быть близка к готовому изделию. Для этого задействуют различные типы станков – токарные, сверлильные, фрезеровочные.
Сварка деталей
В общем смысле сварка – это процесс объединения двух металлических деталей для получения третьей. Сварка занимает особое место среди остальных методов изготовления деталей. Она подходит для изготовления большинства деталей, необходимых для машиностроения, но целесообразность использования сварки в других областях зависит от конструктивных особенностей желаемой детали. В их числе:
- характер расчленения детали,
- метод получения заготовок,
- качество обработки.
Стоит учитывать и трудоёмкость реализации сварки. Если Вас не устраивает необходимость выполнения сборочно-сварочных операций, осуществить механизацию процесса нет возможности, а готовые детали затем надо обрабатывать дополнительно – обратите внимание на остальные методы изготовления деталей в поисках подходящего.
Обработка давлением
Обработка давлением – самый обширный из методов изготовления деталей. В него входит огромное количество технологий и способов обработки. За счет хороших показателей пластичности металлу может быть придана любая форма. Структура материала при этом не нарушается, поэтому на обработку металлов давлением есть стабильный спрос.
Существует пять основных процедур с задействованием высокого давления, используемых для изготовления деталей.
Обработка давлением идеально подходит, если необходимо максимально снизить стоимость производства. Детали при этом изготавливают в большом количестве и в минимальные сроки. Недостаток данного метода – более высокий процент брака по сравнению с другими технологиями. Обрабатываемая заготовка также может потрескаться и расколоться.
Механическая обработка
Механообработка подразумевает срезание металла с поверхности заготовки поэтапно. Комплекс используемых технологий (в том числе – задействование различных типов станков), позволяет:
- придать детали любую нужную форму,
- просверлить необходимое количество отверстий,
- обеспечить ей эстетичный внешний вид путем шлифования и строгания.
За счет этих плюсов прочие методы изготовления деталей, как правило, уступают механообработке.
Данный метод позволяет изготавливать изделия в небольших количествах. Это как раз тот случай, когда использовать другие технологии невыгодно. Минимальный процент брака при механообработке делает её отличным вариантом для производства высококачественных деталей.
Механическая обработка деталей с использованием станков ЧПУ – одна из основных направлений компании «Борис-88». Специалисты нашей компании используют современное универсальное высокоточное оборудование, что гарантирует высокое качество готового продукта.
Источник
