способ изготовления составных изделий

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОСТАВНЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий раздельное прессование деталей изделия из шихты на основе железа, сборку деталей через промежуточный слой и совместное диффузионное спекание, отличающийся тем, что прессование деталей осуществляют из шихты на основе железа, содержащей медь или медный сплав в количестве, превышающем предел ее растворимости в материале деталей, а промежуточный слой перед сборкой наносят на соединяемые поверхности в виде суспензии мелкодисперсного порошка на основе железа.

Описание изобретения к патенту

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 деталей осуществляют путем их горячего прессования через промежуточный порошкообразный слой [1]

Недостаткaми этого способа являются трудоемкость и сложность технологии получения изделий.

Известен способ соединения деталей путем пайки через пастообразный припой, наносимый на соединяемые поверхности деталей перед сборкой (Лашко С.В. Лашко М.Ф. Пайка металлов. М. Машиностроение, 1988, с.17-18).

Недостатком этого способа является большая площадь непропаев, вызванных как отсосом припоя в поры изделия, так и неравномерностью зазоров в составном изделии из-за коробления сложнопрофильных деталей при их предварительном спекании. Это ухудшает прочность изделия. Кроме того наличие припоя в зоне соединения создает химическую неоднородность и затрудняет проведение равномерной пропитки изделия медью, что снижает коррозионную и эрозионную стойкость материала деталей.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления составных порошковых изделий, включающий раздельное формование деталей из шихты на основе железа, сборку заготовок деталей через промежуточный слой на основе меди и совместное диффузионное спекание [2] По этому способу вначале раздельно формуют и прессуют детали из порошков на основе железа и заготовку связующего материала (промежуточный слой) из порошка на основе меди с добавлением смеси порошков никеля и титана. Укладывают промежуточный слой между составными деталями и спекают в вакууме.

Недостатками известного способа являются низкая точность изготовления изделий, так как толщина промежуточного слоя должна быть не менее 1 мм и в процессе спекания этот слой имеет большую усадку; сложность технологии получения изделий вследствие необходимости закрепления деталей при спекании, а также применения вакуумного спекания; ограниченные технологические возможности, так как способ не обеспечивает получения изделий, имеющих охватывающие соединения деталей; неоднородность получаемых изделий по химическому составу.

Цель изобретения обеспечение таких условий спекания, при которых достигалось бы заполнение пор промежуточного слоя медью (медным сплавом) за счет ее перетекания из объема деталей под действием капиллярных сил.

Цель достигается тем, что при изготовлении составных изделий, включающем раздельное прессование деталей изделия, их сборку через промежуточный слой и совместное диффузионное спекание, в процессе которого заполняют место соединения деталей медью (медным сплавом), в шихту, из которой прессуют детали, вводят порошок меди (медного сплава) в количестве большем, чем предел ее растворимости в материале деталей, а промежуточный слой перед сборкой наносят на соединяемые поверхности деталей в виде суспензии мелкодисперсного порошка на основе железа.

Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что за счет образования между двумя соединяемыми поверхностями мелкопористого слоя происходит в процессе спекания перетекание жидкой фазы (меди) из объема деталей в зону соединения, так как капиллярный потенциал этой зоны выше. Это обеспечивает прочное соединение и высокую точность изготовления изделий, так как промежуточный слой (слой суспензии) достаточно тонкий и усадка минимальна. Так как объем вновь заполняемых медью зон мал по сравнению с общим ее количеством, находящимся в соединяемых деталях, то плотность последних в процессе спекания практически не изменится и, следовательно, величина и распределение пористости в них будут такими же, как в исходных прессовках, т.е. достаточно равномерными. Кроме того способ позволяет упростить технологию получения изделий и расширить технологические возможности за счет получения изделий с охватывающими соединениями деталей.

На чертеже показаны части (детали) изделия перед сборкой. Поверхности деталей, на которые наносят суспензию металлического порошка, выделены толстыми линиями.

Направляющий аппарат погружного насоса содержит стакан 1, крышку с лопатками 2 и втулку 3.

На гидравлическом прессе из смеси состава, мас. медный порошок (марки ПМС-1) 15; графит (марки С1) 1; железо (марки ПЖР) остальное двухсторонним прессованием раздельно сформовали стакан 1, крышку с лопатками 2 и втулку 3 направляющего аппарата погружного насоса. Перед сборкой на соединяемые торцовые поверхности между стаканом 1 и крышкой с лопатками 2 и на охватывающие поверхности между крышкой 2 и втулкой 3 методом шликерного литья нанесли суспензию мелкодисперсного порошка на основе железа (марки Р-10). Детали собрали, провели сушку шликера при комнатной температуре в течение 24 ч, уложили собранные изделия в контейнер, заполнили оставшийся объем контейнера засыпкой, содержащей 99% окиси алюминия и 1% графита. Далее провели спекание в среде водорода при 1150^оС в течение 2 ч.

Прочность на разрыв полученного в данных условиях торцового соединения составила 250-300 МПа.

Усилие, необходимое для распрессовки втулки от крышки с лопатками, после спекания составило 30 кН при площади контакта 580 мм².

Коробление аппарата и отслоение лопаток от стакана и втулки от крышки не наблюдается.

Предлагаемый способ осуществим также при изготовлении изделий, содержащих кроме порошковых деталей детали из компактных материалов, например, изготовленных методом литья. В качестве материала для пропитки порошковых деталей могут быть использованы сплавы на основе меди, например бронза, латунь и др.

Настоящее изобретение наилучшим образом может быть использовано для изготовления методами порошковой металлургии составных сложнопрофильных изделий, например рабочих органов погружных насосов и блоков звездочек для цепных передач.