[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2533578C1 - Method of making billets from metal and composite powders - Google Patents

Method of making billets from metal and composite powders Download PDF

Info

Publication number
RU2533578C1
RU2533578C1 RU2013113849/02A RU2013113849A RU2533578C1 RU 2533578 C1 RU2533578 C1 RU 2533578C1 RU 2013113849/02 A RU2013113849/02 A RU 2013113849/02A RU 2013113849 A RU2013113849 A RU 2013113849A RU 2533578 C1 RU2533578 C1 RU 2533578C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
punch
powder
counter
workpiece
container
Prior art date
Application number
RU2013113849/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013113849A (en
Inventor
Ринат Кадыханович Исламгалиев
Константин Михайлович Нестеров
Владимир Алексеевич Шундалов
Игорь Николаевич Михайлов
Альфред Васимович Шарафутдинов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет"
Priority to RU2013113849/02A priority Critical patent/RU2533578C1/en
Publication of RU2013113849A publication Critical patent/RU2013113849A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2533578C1 publication Critical patent/RU2533578C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: powder is arranged in working zone of the mould confined by pot, male die and female die to make both compact said powder. Processing is performed at temperature not higher than powder material recrystallisation temperature, in two steps. At first step, powder is compacted by creation of stress-strain state of 3D compaction and shear strain in planes making the angle 45°≤α≤90° with direction of compaction forces. At second state, compacted billet is calibrated and additionally compacted by male die and female die with end working surfaces perpendicular to direction of compaction forces. Thereafter, the billet is removed from the pot.
EFFECT: better mechanical properties owing to higher density and refined microstructure of material.
4 cl, 5 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления заготовок под последующую обработку давлением - ковку, штамповку, прессование, а также для изготовления деталей обработкой резанием.The invention relates to the field of powder metallurgy and can be used for the manufacture of blanks for subsequent pressure processing - forging, stamping, pressing, as well as for the manufacture of parts by cutting.

Известен способ получения деталей из порошка методом горячего изостатического прессования, включающий наполнение контейнера дегазированным порошком, герметизацию контейнера, размещение его в автоклаве с приложением к контейнеру давления и высокой температуры, удаление после компактирования порошка из контейнера, контроль, термическую и механическую обработку полученной детали [Деформация и свойства материалов для авиационной и космической техники. Труды международной конференции. Хоулдсворт. 1977. Перевод с англ. Под ред. проф. С.Г. Глазунова. Москва: «Металлургия», 1982. С.302-303].A known method of producing parts from powder by hot isostatic pressing, including filling the container with degassed powder, sealing the container, placing it in an autoclave with pressure and high temperature applied to the container, removing the powder from the container after compacting, control, thermal and mechanical processing of the obtained part [Deformation and material properties for aviation and space technology. Proceedings of the international conference. Houldsworth. 1977. Translation from English. Ed. prof. S.G. Glazunov. Moscow: Metallurgy, 1982. P.302-303].

К недостаткам этого способа следует отнести высокую стоимость получаемых деталей и низкую производительность технологического процесса в связи с необходимостью изготовления для каждой детали индивидуального контейнера.The disadvantages of this method include the high cost of the parts obtained and the low productivity of the process due to the need to manufacture an individual container for each part.

Известен также способ получения заготовок из порошковых материалов, включающий размещение порошка в рабочей зоне пресс-формы, ограниченной контейнером, пуансоном и контрпуансоном, последующее приложение уплотняющих усилий к пуансону и контрпуансону для консолидации порошка, который принят за прототип [Утяшев Ф.З. Современные методы интенсивной пластической деформации: учебное пособие. Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. Уфа: УГАТУ, 2008. С.246].There is also a method of producing blanks from powder materials, including placing the powder in the working area of the mold, limited by the container, punch and counter-punch, the subsequent application of sealing forces to the punch and counter-punch to consolidate the powder, which is taken as a prototype [Utyashev F.Z. Modern methods of intense plastic deformation: a training manual. Ufa state Aviation tech. un-t Ufa: USATU, 2008. P.246].

К недостаткам данного способа следует отнести невысокую плотность получаемых заготовок.The disadvantages of this method include the low density of the resulting workpieces.

Задачей изобретения является улучшение физико-механических свойств заготовки за счет повышения плотности заготовок и измельчения микроструктуры материала.The objective of the invention is to improve the physico-mechanical properties of the workpiece by increasing the density of the workpieces and grinding the microstructure of the material.

Указанный технический результат достигается способом получения заготовок из порошковых материалов, включающим размещение порошка в рабочей зоне прессформы, ограниченной контейнером, пуансоном и контрпуансоном, последующим приложением уплотняющих усилий к пуансону и контрпуансону для консолидации порошка, в котором в отличие от прототипа обработку ведут при температуре, не выше температуры рекристаллизации материала порошка, в два этапа, при этом на первом этапе проводят консолидацию порошка путем одновременного создания в объеме получаемой заготовки схемы напряженно-деформированного состояния всестороннего объемного сжатия и деформации сдвига в плоскостях, составляющих угол 45°<α>90° с направлением уплотняющих усилий, а на втором этапе сконсолидированную заготовку, находящуюся в контейнере, калибруют и дополнительно уплотняют пуансоном и контрпуансоном с рабочими торцевыми поверхностями, перпендикулярными направлению уплотняющих усилий, после чего заготовку удаляют из контейнера.The specified technical result is achieved by the method of obtaining preforms of powder materials, including placing the powder in the working area of the mold, limited by the container, punch and counter-punch, followed by applying sealing forces to the punch and counter-punch to consolidate the powder, in which, unlike the prototype, processing is carried out at a temperature not above the temperature of recrystallization of the powder material, in two stages, while in the first stage, the powder is consolidated by simultaneously creating of the irradiated workpiece of the stress-strain state diagram of comprehensive bulk compression and shear deformation in planes making an angle of 45 ° <α> 90 ° with the direction of the sealing forces, and at the second stage, the consolidated workpiece located in the container is calibrated and additionally compacted with a punch and counter-punch with workers end surfaces perpendicular to the direction of the sealing forces, after which the workpiece is removed from the container.

Согласно изобретению на первом этапе обработку ведут в несколько циклов, при этом на каждом цикле перед приложением к пуансону и контрпуансону уплотняющих усилий их поворачивают относительно вертикальной оси на одинаковый угол, равный 5…180°.According to the invention, at the first stage, the treatment is carried out in several cycles, with each cycle before applying to the punch and counter-punch sealing forces they are rotated relative to the vertical axis by the same angle equal to 5 ... 180 °.

Согласно изобретению обработку ведут с возможностью выдавливания части объема заготовки в облой.According to the invention, the treatment is carried out with the possibility of extruding part of the volume of the workpiece into the flask.

Согласно изобретению в рабочую зону пресс-формы с размещенным в ней порошком перед его консолидацией подают среду, восстанавливающую окислы на поверхности частиц порошка, например, водород.According to the invention, a medium reducing oxides on the surface of the powder particles, for example, hydrogen, is fed into the working area of the mold with the powder placed in it before consolidation.

Способ иллюстрируется эскизами:The method is illustrated by sketches:

На фиг.1 представлено конструктивное исполнение пресс-формы и размещение порошка в ее рабочей зоне;Figure 1 shows the design of the mold and the placement of the powder in its working area;

на фиг.2 представлена схема консолидации порошка на первом этапе обработки;figure 2 presents a diagram of the consolidation of the powder in the first stage of processing;

на фиг.3 показаны переходы первого этапа в случае многоцикловой обработки;figure 3 shows the transitions of the first stage in the case of multi-cycle processing;

на фиг.4 изображена схема калибровки и дополнительного уплотнения заготовки на втором этапе;figure 4 shows a diagram of calibration and additional sealing of the workpiece in the second stage;

на фиг.5 представлена схема подачи восстанавливающей среды. Способ реализуют следующим образом.figure 5 presents the supply circuit of the reducing medium. The method is implemented as follows.

Для получения заготовок используют пресс-форму (фиг.1), состоящую из контейнера 1, пуансона 2, контрпуансона 3. В рабочей зоне пресс-формы размещают порошок 4.To obtain blanks use a mold (figure 1), consisting of a container 1, a punch 2, a counter punch 3. In the working area of the mold is placed powder 4.

Пресс-форму нагревают до температуры не выше температуры рекристаллизации материала порошка и прикладывают к пуансону 3 уплотняющие усилия Р для консолидации порошка 4 (фиг.2).The mold is heated to a temperature not higher than the temperature of recrystallization of the powder material and a sealing force P is applied to the punch 3 to consolidate the powder 4 (FIG. 2).

На первом этапе обработки в объеме консолидируемой заготовки (фиг.2) создается схема напряженно-деформированного состояния всестороннего объемного сжатия под воздействием нормального усилия Pn=Pcosα и происходит деформация сдвига в плоскостях, составляющих угол 45°<α>90° под воздействием сдвигающего усилия Pτ=Psinα. Деформация сдвига в объеме заготовки под воздействием усилия Pτ интенсифицирует процесс консолидации частиц порошка за счет более активного их перемещения относительно друг друга, а также способствует измельчению их микроструктуры. Критерием для выбора значения угла α является ресурс технологической пластичности материала сконсолидированной заготовки. При последующей калибровке меньшее значение угла α соответствует большей степени деформации заготовки.At the first stage of processing in the volume of the consolidated workpiece (Fig. 2), a diagram of the stress-strain state of comprehensive compression under the influence of a normal force P n = Pcosα is created and shear deformation occurs in planes making an angle of 45 ° <α> 90 ° under the influence of a shear force P τ = Psinα. Shear deformation in the volume of the workpiece under the influence of the force P τ intensifies the process of consolidation of the powder particles due to their more active movement relative to each other, and also contributes to the grinding of their microstructure. The criterion for choosing the angle α is the resource of technological plasticity of the material of the consolidated workpiece. In subsequent calibration, a smaller value of the angle α corresponds to a greater degree of deformation of the workpiece.

Затем проводят второй этап обработки, на котором без извлечения сконсолидированной заготовки, находящейся в контейнере, ее калибруют и дополнительно уплотняют (фиг.4) пуансоном 2 и контрпуансоном 3 с рабочими торцевыми поверхностями, перпендикулярными оси уплотняющих усилий Р, и удаляют ее из контейнера.Then, the second processing stage is carried out, where without removing the consolidated workpiece located in the container, it is calibrated and additionally compacted (Fig. 4) with a punch 2 and a counter punch 3 with working end surfaces perpendicular to the axis of the sealing forces P and removed from the container.

Для увеличения в заготовке 5 степени накопленной деформации на первом этапе обработку можно вести в несколько циклов (фиг.3), при этом на каждом цикле перед приложением к пуансону 2 и контрпуансону 3 уплотняющих усилий Р их поворачивают относительно оси прикладываемых усилий на одинаковый угол β, равный 5…180°. Большее значение угла поворота применяют для высокопластичных материалов, например, порошка меди, меньшее - для малопластичных, например, порошка железа.To increase the degree of accumulated deformation in the workpiece 5 at the first stage, processing can be carried out in several cycles (Fig. 3), and at each cycle, before applying to the punch 2 and counter-punch 3 sealing forces P they are rotated relative to the axis of the applied forces by the same angle β, equal to 5 ... 180 °. A larger value of the angle of rotation is used for highly plastic materials, for example, copper powder, lower for low-plastic materials, for example, iron powder.

Для повышения интенсивности перемещения частиц порошка относительно друг друга обработку ведут с возможностью выдавливания части объема заготовки 5 в облой.To increase the intensity of movement of the powder particles relative to each other, the treatment is carried out with the possibility of extruding part of the volume of the workpiece 5 into the flask.

С целью повышения плотности получаемой заготовки 5 перед консолидацией порошка в рабочую зону пресс-формы подают среду, восстанавливающую окислы на поверхности частиц порошка, например, водород (фиг.5). При этом для подвода восстанавливающей среды и отвода продуктов восстановительной реакции (паров) в контейнере 1 выполнены каналы 6.In order to increase the density of the obtained preform 5 before consolidating the powder, a medium reducing oxides on the surface of the powder particles, for example, hydrogen, is fed into the working zone of the mold (Fig. 5). Moreover, for supplying a reducing medium and removal of the products of the reducing reaction (vapors), channels 6 are made in the container 1.

Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.

В качестве обрабатываемого материала использовали порошок меди M1 с дисперсностью 140-180 мкм с размером микрозерна 120-140 нм и температурой рекристаллизации 180°C. Обработку проводили по способу - прототипу и по предложенному способу.As the processed material, copper powder M1 with a dispersion of 140-180 μm with a micro grain size of 120-140 nm and a recrystallization temperature of 180 ° C was used. The processing was carried out according to the method of the prototype and according to the proposed method.

В первом случае (по прототипу) была получена заготовка с плотностью 0,85 монолитного материала и микротвердостью Hv=2150 МПа.In the first case (according to the prototype), a workpiece with a density of 0.85 monolithic material and microhardness H v = 2150 MPa was obtained.

Во втором случае обработку проводили согласно изобретению в два этапа. На первом этапе консолидацию порошка вели при температуре прессформы t=140°C с приложением уплотняющего усилия P к пуансону и контрпуансону с обеспечением воздействия его составляющих Pn и Pτ под углом α=75° к поверхности заготовки. Для этого использовали пуансон и контрпуансон с наклонными торцевыми поверхностями, составляющими угол α=75° относительно их вертикальных осей (фиг.2). Обработку проводили в 3 цикла с одновременным поворотом пуансона и контрпуансона на угол β=45° между циклами (фиг.3).In the second case, the processing was carried out according to the invention in two stages. At the first stage, the powder was consolidated at the mold temperature t = 140 ° C with the application of a sealing force P to the punch and counter-punch with the action of its components P n and P τ at an angle α = 75 ° to the workpiece surface. For this, a punch and a counter punch with inclined end surfaces making an angle α = 75 ° relative to their vertical axes were used (FIG. 2). The processing was carried out in 3 cycles with simultaneous rotation of the punch and counter-punch at an angle β = 45 ° between cycles (figure 3).

На втором этапе проводили при той же температуре калибровку и дополнительное уплотнение заготовки пуансоном и контрпуансоном с торцевыми поверхностями, перпендикулярными их вертикальным осям.At the second stage, the workpiece was calibrated and additionally compacted with a punch and counter punch with end surfaces perpendicular to their vertical axes.

В результате обработки получили заготовку с плотностью 0,96 монолитного материала и микротвердостью Hv=2150 МПа.As a result of processing, a workpiece with a density of 0.96 monolithic material and microhardness H v = 2150 MPa was obtained.

Таким образом, предложенное изобретение позволяет улучшить эксплуатационные характеристики заготовки из порошкового материала за счет повышения плотности и измельчения микроструктуры материала.Thus, the proposed invention allows to improve the operational characteristics of the workpiece made of powder material by increasing the density and grinding of the microstructure of the material.

Claims (4)

1. Способ получения заготовки из порошкового материала, включающий размещение порошка в рабочей зоне пресс-формы, ограниченной контейнером, пуансоном и контрпуансоном, последующее приложение уплотняющих усилий к пуансону и контрпуансону для консолидации порошка, отличающийся тем, что обработку ведут при температуре, не выше температуры рекристаллизации материала порошка, в два этапа, при этом на первом этапе проводят консолидацию порошка путем одновременного создания в объеме получаемой заготовки схемы напряженно-деформированного состояния всестороннего объемного сжатия и деформации сдвига в плоскостях, составляющих угол 45°≤α≤90° с направлением уплотняющих усилий, а на втором этапе сконсолидированную заготовку, находящуюся в контейнере, калибруют и дополнительно уплотняют пуансоном и контрпуансоном с рабочими торцевыми поверхностями, перпендикулярными направлению уплотняющих усилий, после чего заготовку удаляют из контейнера.1. A method of obtaining a blank of powder material, including placing the powder in the working area of the mold, limited by the container, punch and counter-punch, the subsequent application of sealing forces to the punch and counter-punch to consolidate the powder, characterized in that the treatment is carried out at a temperature not higher than the temperature recrystallization of the powder material, in two stages, while at the first stage the powder is consolidated by simultaneously creating a stress-strain circuit with comprehensive compression and shear deformation in planes making an angle of 45 ° ≤α≤90 ° with the direction of the sealing forces, and at the second stage, the consolidated workpiece located in the container is calibrated and additionally compacted with a punch and counter-punch with working end surfaces perpendicular to the direction of the sealing efforts, after which the workpiece is removed from the container. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на первом этапе обработку ведут в несколько циклов, при этом на каждом цикле перед приложением к пуансону и контрпуансону уплотняющих усилий их поворачивают относительно вертикальной оси на одинаковый угол, равный 5-180°.2. The method according to claim 1, characterized in that at the first stage the processing is carried out in several cycles, with each cycle before applying to the punch and counter-punch sealing forces they are rotated relative to the vertical axis by the same angle equal to 5-180 °. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку ведут с возможностью выдавливания части объема заготовки в облой.3. The method according to claim 1, characterized in that the treatment is carried out with the possibility of extruding part of the volume of the workpiece in the flask. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в рабочую зону пресс-формы с размещенным в ней порошком перед его консолидацией подают среду, восстанавливающую окислы на поверхности частиц порошка, например, водород. 4. The method according to claim 1, characterized in that the medium reducing the oxides on the surface of the powder particles, for example, hydrogen, is supplied to the working area of the mold with the powder placed in it before consolidation.
RU2013113849/02A 2013-03-27 2013-03-27 Method of making billets from metal and composite powders RU2533578C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013113849/02A RU2533578C1 (en) 2013-03-27 2013-03-27 Method of making billets from metal and composite powders

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013113849/02A RU2533578C1 (en) 2013-03-27 2013-03-27 Method of making billets from metal and composite powders

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013113849A RU2013113849A (en) 2014-10-10
RU2533578C1 true RU2533578C1 (en) 2014-11-20

Family

ID=53379701

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013113849/02A RU2533578C1 (en) 2013-03-27 2013-03-27 Method of making billets from metal and composite powders

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2533578C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2657894C2 (en) * 2016-11-09 2018-06-18 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова Российской академии наук (ИСМАН) Method of manufacturing slabs of ceramic and composite materials

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1315136A1 (en) * 1986-01-06 1987-06-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский Инструментальный Институт Die-casting mould for moulding metal powder
RU2070843C1 (en) * 1986-05-30 1996-12-27 Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита Apparatus for straight-through extrusion of powder products
US6440357B1 (en) * 1996-05-09 2002-08-27 Stackpole Limited Compacted-powder opposed twin-helical gears and method
US6536305B2 (en) * 2000-07-14 2003-03-25 Plansee Tizit Aktiengesellschaft Cutting plate and method of pressing a cutting plate

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1315136A1 (en) * 1986-01-06 1987-06-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский Инструментальный Институт Die-casting mould for moulding metal powder
RU2070843C1 (en) * 1986-05-30 1996-12-27 Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита Apparatus for straight-through extrusion of powder products
US6440357B1 (en) * 1996-05-09 2002-08-27 Stackpole Limited Compacted-powder opposed twin-helical gears and method
US6536305B2 (en) * 2000-07-14 2003-03-25 Plansee Tizit Aktiengesellschaft Cutting plate and method of pressing a cutting plate

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2657894C2 (en) * 2016-11-09 2018-06-18 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова Российской академии наук (ИСМАН) Method of manufacturing slabs of ceramic and composite materials

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013113849A (en) 2014-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104889186B (en) A kind of positive and negative Compound Extrusion manufacturing process of ZrTiAlV alloys electric field-assisted
US20170066054A1 (en) Powdered metal compacting
EP2242601B1 (en) Method of making a cutting insert with a hole for clamping
JP4849609B2 (en) Plant material molding method and molded body thereof
KR20160094435A (en) Method and plant for producing extrusion billets
JPH0119441B2 (en)
JP5500541B2 (en) Method for producing molded body of plant material and molded body thereof
CN103331444A (en) Compression forming mold for sintered metal product, application thereof and forming mold release method
CN110919006B (en) Controllable back pressure metal powder equal-channel angular extrusion device and method
RU2533578C1 (en) Method of making billets from metal and composite powders
CN105414233A (en) Backward extrusion die with back pressure and processing technology adopting same
CN109226772B (en) Thermal shaping method of high-yield-strength powder metallurgy product
RU2504455C1 (en) Method of making billets from metal powders
RU208277U1 (en) DEVICE FOR PRESSING THIN-WALLED CERAMIC PLATES
Rajendran et al. The FEM simulation of continuous rotary extrusion (CRE) of aluminum alloy AA3003
RU2657894C2 (en) Method of manufacturing slabs of ceramic and composite materials
CN103556121A (en) Preparation method of molybdenum niobium 10 target material
CN204638848U (en) A kind of high accuracy blanking die
RU137215U1 (en) DEVICE FOR MANUFACTURE OF TWO-LAYER Billets from NON-FORMING POWDERS OF CARBIDE MATERIALS IN THE COMPLEX SHAPED CASING
CN107671225A (en) A kind of moulding process of special-shaped bent axle
CN209206073U (en) The semi-solid blank processing unit (plant) of magnesium-based composite material
CN104959518A (en) Method for preparing flange plate through die forging technology
CN102941344A (en) Technology for forming component by virtue of super-plastic hot-pressing and diffusion-bonding for titanium alloy powder
JPS5884632A (en) Closed die forging method with superplastic metal
JP2010012481A (en) Method for forming molded article

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150328