Дополнительное легирование заготовок

Поскольку возможность легирования железного порошка перед спеканием заготовки в рассматриваемом технологическом процессе весьма ограничена, используют насыщение уже спеченной заготовки графитом. Для этого на заготовку перед выдавливанием наносят графитосодержащее покрытие. Для создания покрытия порошок графита смешивают в равных долях с порошком стеарта цинка. При последующем выдавливании материал покрытия заполняет поры в поверхностном слое заготовки и при последующей термообработке выдавленной детали достигается науглероживание материала основы; механические характеристики детали повышаются.

Нанесение на заготовку покрытия осуществляется помещением заготовки в матрицу, имеющую больший диаметр, чем диаметр заготовки. В свободное пространство в матрице вокруг заготовки засыпается смесь порошка графита с порошком стеарта цинка, и проталкивается заготовка в участок матрицы, имеющий диаметр, равный диаметру заготовки с покрытием. При проталкивании под действием давления смесь порошка графита с порошком стеарта цинка превращается в компактную оболочку, прочно удерживающуюся на поверхности спеченной заготовки.

Выдавливание деталей из заготовок в оболочке проводится так же, как из обычных. Давление материала на стенку матрицы составляет 1000…1500 МПа. При таком давлении материал оболочки вдавливается в поры на поверхности заготовки. Происходит насыщение поверхностного слоя спеченной железной заготовки графитом и при этом уменьшается удельная сила на выталкивающем пуансоне. Предварительно матрицу целесообразно подогревать. При нагреве до 280 °С при выдавливании заготовок в графитовой оболочке при одновременном снижении плотности заготовки до 85 % уменьшается сила выдавливания более, чем на 23 %. При последующем отжиге заготовки углерод из пор поверхностного слоя вступает в химическую реакцию с материалом изделия. В результате улучшаются служебные свойства изделия, такие как, например, стойкость. Поскольку поверхностный слой изделия легирован углеродом, при его охлаждении может быть осуществлена термообработка - закалка.

 

Холодное формование высокоплотных деталей из порошковых сталей с последующим спеканием.

Холодное формование порошка в закрытой матрице с последующим спеканием состоит в том, что из приготовленной порошковой шихты в закрытой матрице формуют деталь сразу требуемой формы, которую затем подвергают спеканию в защитной атмосфере и, возможно, закалке. Этот способ в отличие от выдавливания с активными силами трения имеет применение при производстве деталей из порошковых сталей. Его преимуществом является практически неограниченная возможность легирования железного порошка порошками других металлов. Поскольку операция спекания следует после операции, выполняемой в штампе, легирование практически не влияет на величину удельной силы штамповки.

При формовании деталей непосредственно из легированного железного порошка с последующим спеканием необходимы меньшие удельные силы, чем при выдавливании спеченных порошковых заготовок. Однако при достижении относительной плотности, равной 83…88 % от плотности компактного материала, в заготовке образуются расслоенные трещины. Такие трещины не "залечиваются" при дальнейшем деформировании. Невысокая плотность не позволяет использовать преимущества легирования.

Для получения высокоплотных деталей непосредственно из порошковой шихты необходимо осуществлять деформирование в условиях, при которых в заготовке происходят интенсивные сдвиги между частицами. Наиболее надежно чистую поверхность частиц можно получить при их сближении благодаря растяжению поверхности контакта. Хрупкие пленки при растяжении поверхности частиц лопаются, и в трещины выходят свежие не окисленные объемы металла, которые и участвуют в диффузии.

Достигается это при совмещении уплотнения давлением всестороннего сжатия со сдвигом частиц относительно друг друга.

При формовании порошков с интенсивными сдвигами между частицами увеличивается процент обновленной, свободной от оксидных пленок поверхности частиц. Лучше заполняются поры между частицами, улучшаются условия для протекания диффузионных процессов при спекании.

 

Формование тонкостенных втулок из железного порошка.

При формовании втулок из железного порошка активные силы трения создаются путем перемещения оправки со скоростью V навстречу матрице, движущейся со скоростью V₀. Порошок как бы "затягивается" силами трения в тонкую часть стенки. В результате в этой наиболее тонкой части втулки имеются наибольшие плотность и прочность. В этом состоит преимущество этого способа перед обычными способами формования, в которых порошок в тонкой части втулки остается неуплотненным. Недостаток, имеющий место при обычных способах и заключающийся в образовании расслоений при относительной плотности 80…85 %, здесь устранен созданием сдвигов слоев в заготовке. В результате достигнута относительная плотность 92 %. При выполнении этой технологической операции порошок засыпают со стороны тонкой части полости между оправкой и матрицей.

 

Отделочные операции.

При необходимости спеченные металлокерамические изделия подвергают отделочным операциям: калиброванию, обработке резанием, термической и химико-термической обработке, повторному прессованию.

При калибровании спеченное изделие продавливают через определенное отверстие в стальных пресс-формах специальной конструкции. При этом происходит не только уточнение размеров, но и полировка поверхности и некоторое снижение пористости.

Механической обработке подвергают заготовки для получения деталей сложных форм (твердосплавные вставки и матрицы штампов, волоки и т.д.), для нарезания наружных и внутренних резьб, для получения малых по диаметру, но глубоких отверстий и т.д.

Особенности механической обработки связаны с остаточной пористостью материалов, высокой твердостью и возможностью расслоения. Электроискровой и электроимпульсный методы применяют для получения деталей сложной формы. Черновое шлифование, резку и заточку твердосплавного режущего инструмента проводят карборундом. Чистовое шлифование и иногда резку осуществляют алмазными кругами. Твердосплавным режущим инструментом обрабатывают мягкие металлические материалы и детали из них.

Химико-термическую обработку металлокерамических изделий (азотирование, хромирование, цианирование и т.д.) проводят так же, как и для металлов.

Повторное прессование применяют для получения деталей сложной формы, для достижения более точных заданных размеров.