СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
METHOD OF PRODUCTS RECEIVING MADE OF HARD ALLOYS

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления изделий из твердых сплавов.
Известен способ получения изделий из твердых сплавов, при котором шихту помещают в пресс-форму и подвергают воздействию давления пуансоном с последующим спеканием. Это метод прямого прессования (см. Муха И.М. Твердые сплавы в мелкосерийном производстве. Киев: Наукова думка, 1981, стр.46-50).
Способ имеет тот недостаток, что максимальное уплотнение прессовки может быть не более 50% от теоретического (см. там же, стр.46-50). К тому же невозможно достичь равномерной плотности прессованных заготовок с удлинением свыше 4-х.
Известен также способ получения изделий из твердых сплавов, при котором шихту помещают в контейнер-форму и подвергают давлению пуансоном с одновременным наложением ультразвуковых колебаний, повышая их до ультразвуковых (см. Муха И.М. Твердые сплавы в мелкосерийном производстве. Киев: Наукова думка, 1981, стр.46-50). Этот способ частично устраняет недостаток предыдущего способа в части достижения оптимальной плотности, но только 80% от теоретической. Существенным недостатком этого способа является неравномерная плотность по длине у длинномерных заготовок.
Целью изобретения является повышение плотности и возможность получения качественных длинномерных изделий.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения изделий из твердых сплавов, в том числе нанодисперсных, включающем в себя прессование шихты, помещенной в пресс-форму с одновременным наложением звуковых колебаний в направлении, перпендикулярном направлению прессования с последующим спеканием, согласно предложенному способу частоту звуковых колебаний повышают до ультразвуковых пропорционально возрастанию плотности прессовки таким образом, что собственная частота системы «пресс-форма-прессовка» совпадают с частотой налагаемых ультразвуковых колебаний с сохранением резонанса пропорционально уплотнению заготовок.
Предложенный способ иллюстрируется чертежом, где представлена схема устройства для прессования.
Способ осуществляется следующим образом.
В пресс-форму 1 засыпают шихту твердого сплава и прессуют заготовку 2 при помощи гидравлического пресса, нажимая пуансон 3. Одновременно с помощью излучателей 4, подсоединенных к боковой стенке пресс-формы, возбуждают ультразвуковые колебания в прессовке, плотность которой возрастает. Пропорционально уплотнению возрастает усилие, развиваемое прессом. При этом с помощью системы слежения повышают звуковые колебания до ультразвуковых до тех пор, пока собственная частота системы «пресс-форма-прессовка» не совпадает с частотой наложенных ультразвуковых колебаний и наступит резонанс, при котором происходят наиболее благоприятные условия для получения равномерной плотности и прочности заготовок.
Пример. При прессовании предложенным способом твердосплавной заготовки диаметром 8 мм и длиной 72 мм с отверстием по оси 3 мм (удлинение равно 28,8) отклонение плотности от концов заготовки к середине составляет не более 3-5%. При прессовании с нал оженим ультразвука без резонанса у заготовки втулки в спеченном виде диаметром 8 мм и длиной 72 мм с толщиной стенки 2,5 мм, (удлинение 28,8) образуется «талия» 0,5…0,6 мм. Диаметр спеченной заготовки на краях составляет 8 мм, а в центральной части - 7,7…7,4 мм. Для определения физико-механических свойств были произведены замеры твердости, плотности, предела прочности и ударной вязкости на образцах, изготовленных тремя способами. Данные сведены в таблицу.
Таблица
Характеристика материала
Твердость HRA
Плотность, г/см<sup>3</sup>
Предел прочности при поперечном изгибе, МПа
Ударная вязкость, кгм/см<sup>2</sup>
ВК8, стандартный
88
14,6
1560
1,2
ВК8, по предложенному способу
90
14,8
1760
7,2
ВК8УДП, по предложенному способу, с добавлением наночастиц карбида вольфрама (1,6%)
91
14,9
2050
9,0
Из таблицы видно, что предложенный способ обеспечивает максимальные значения твердости, плотности, предела прочности и ударной вязкости.
Определение требуемого изменения частоты ультразвуковых колебаний от начала прессования до его завершения осуществляют следующим образом. Определяют в соответствии с ГОСТ 19440 насыпную плотность шихты. Производят опытное прессование без наложения ультразвуковых колебаний и определяют гидростатическим способом по ГОСТ 20018 плотность прессовки. Находят отношение плотности прессовки к насыпной плотности - так называемую степень уплотнения i. Опытная прессовка должна иметь удлинение, то есть отношение характеристического диаметра к высоте в диапазоне 0,8…1,2, чтобы не вносить искажений в результаты опыта от межчастичного трения и трения прессовки о стенки пресс-формы. Поскольку в резонирующей системе частота собственных колебаний пропорциональна плотности компонентов системы, то рассчитывают изменение частоты налагаемых ультразвуковых колебаний в соответствии с долей изменения плотности прессовки, пропорционально ее массе в системе.
Например, если масса прессовки m, а суммарная масса компонентов системы: матрицы, пуансонов, проводников колебаний (до излучателей) - М, то
Таким образом, если масса прессовки составляет, например, 20 г, а масса пресс-инструмента составляет 500 г, то при прессовании твердого сплава ВК8 со степенью уплотнения 1,5 требуемое изменение частоты при прессовании составит  Если начало прессования ведется с частотой наложенных колебаний 20 кГц, то завершить прессование следует с частотой 21,2 кГц.
Таким образом предлагаемое изобретение позволяет получать твердосплавные длинномерные заготовки, в том числе нанодисперсные, с одинаковой по длине плотностью и повышенными физико-механическими свойствами.