КАПСУЛА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ

Полезная модель относится к порошковой металлургии для изготовления заготовок, преимущественно из порошка быстрорежущей стали, методом горячей деформации, главным образом путем горячей экструзии.
Уровень данного вида техники характеризуется следующими аналогами. Известна капсула для получения деформированных заготовок из быстрорежущей стали (Гиршов В.Л. Процессы порошковой металлургии. Порошковая металлургия высоколегированных сплавов. Уч. пособие, СПб, изд. СПбГПУ, 2003, с.80, 81. Заполненная порошком капсула выполнена из обечайки с приваренными к ее торцам нижней и верхней крышками. В данной капсуле отсутствует геттер, что приводит к повышенному содержанию кислорода в деформированном металле и снижению механических свойств металлорежущего инструмента. Кроме того изготовление самой капсулы требует дополнительных затрат на вакуум-термическую дегазацию капсулы.
Капсула, описанная в авторском свидетельстве СССР №884859, B22F 3/20, 1980 г., включает обечайку, нижнюю и верхнюю крышки, геттер в виде титановой губки, размещенный под крышками. Данная капсула выбрана авторами в качестве прототипа. Недостатком капсулы является прямой контакт материала геттера с металлическим порошком. При нагреве капсулы до 1000-1150°С происходит частичное оплавление титановой губки и образование эвтектики на поверхности порошка, прилегающей к геттеру, что приводит к образованию трещин и пор в процессе горячей экструзии в тех зонах заготовки, куда проникла жидкая эвтектическая фаза. В результате снижается выход годных изделий и увеличивается количество бракованных заготовок.
Задачей полезной модели является повышение выхода годного и качества экструдированных заготовок.
Поставленная задача решается за счет того, что капсула, содержащая обечайку, нижнюю и верхнюю крышки, геттер в виде титановой губки, размещенный под верхней крышкой, снабжена разделительным слоем из пористого кремнийорганического материала, например из стеклоткани, расположенным между геттером и порошком. Стеклоткань предохраняет титановую губку от прямого контакта с металлом, что предотвращает образование эвтектики. Наличие пор (ячеек) в стеклоткани обеспечивает взаимодействие титана с газообразными продуктами восстановления и их поглощение.
В частных случаях реализации полезной модели отличия заключаются в том, что геттер размещен под верхней крышкой в виде равномерного слоя по всему диаметру обечайки, а также в виде шара или таблетки, обернутых в стеклоткань и зафиксированных по центру верхней крышки. При этом элемент фиксации геттера в крышке может быть выполнен в виде выточки по конфигурации, соответствующей форме геттера. Фиксация предусмотрена в целях исключения перемещения геттера в процессе технологической цепочки от изготовления капсулы до ее горячей экструзии.
Заявляемое устройство поясняется чертежом, где на фиг.1 показан общий вид капсулы, а на фиг.2 и 3 - варианты фиксации геттера на верхнее крышке. Капсула содержит обечайку 1, нижнюю 2 и верхнюю 3 крышки, металлический порошок 4, геттер 5 и разделительный слой 6.
Для оценки эффективности заявляемой конструкции было изготовлено пять капсул из малоуглеродистой листовой стали диаметром 100 мм и высотой 160 мм с геттером, помещенным в стеклоткань, и такое же количество капсул по прототипу - без промежуточного слоя. Все капсулы заполнили порошком быстрорежущей стали марки 10Р6М5 с размером частиц 80-100 мкм.
В качестве промежуточного слоя использовали сетку фильтровальную из стекловолокна марки ССФ-1,0-0 (90) ТУ 5952-038-00204961-2002 с размером ячеек 1×1 мм - изготовитель ОАО «Полоцк-Стекловолокно», г.Полоцк, Витебская обл., Беларусь.
Подготовленные таким образом капсулы нагревали и экструдировали через очко матрицы диаметром 30 мм со степенью деформации около 90%. В таблице приведены результаты оценки качества экструдированных заготовок (пруток) - предел прочности и выход годного по данным ультразвукового контроля.
Таблица
№№ капсул
Наличие и характер дефектов
Предел прочности (изгиб), МПа
Выход годного, %
Заявляемая капсула
1-1
Дефекты не обнаружены
4040
86
1-2
Имеются отдельные мелкие поры
4030
84
1-3
Дефекты не обнаружены
4050
87
1-4
Дефекты не обнаружены
4100
87
1-5
Имеются отдельные мелкие поры
4020
85
Капсула-прототип
2-1
Трещины длиной 50-70 мм, скоплен, крупных пор
-
Брак
2-2
Мелкие трещины до 10 мм, скопление мелких пор
3900
60
2-3
Отдельные мелкие поры
4010
82
2-4
Трещины длиной до 20 мм, скопление пор
3500
54
2-5
Отдельные мелкие поры
4010
83
Из таблицы видно, что использование полезной модели обеспечивает более высокие значения прочности и выхода годного, повышение стойкости изготовленного из порошковых заготовок режущего инструмента и экономию материала.