автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Разработка, исследование и освоение комплексных технологий деформации высокоплотных порошковых материалов

§ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

,Ц ВОСТОЧНОУКРАИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

о УНИВЕРСИТЕТ

со

041 СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЙ УЧЕНЫЙ СОВЕТ К 18.02.03.

КУЗЬМИН ЛЕОНИД ЕФИМОВИЧ

УДК 621.73.043

Разработка, исследование и освоение комплексных технологий деформации высокоплотных порошковых материалов

Специальность 05.03.05 - Процессы и машины обработки давлением

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Луганск-1997

Диссертацией является рукопись.

Работа выполнена в Восточноукраинском государственном университете на кафедре "Кузнечно-прессовое производство и материаловедение" механического факультета.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Лещинский В.М., ВУГУ, заф. каф.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Шепельский Н.В., КИСМ; кандидат технических наук Бурко В.В., ВУГУ. Ведущая организация:

Донбасский горно-металургический институт, г.Алчевск, Луганской обл.

Защита состоится в \п часов " в " 1997 года

на заседании специализированного ученогосоветав Восточно-украинском государственном университете по адресу: 348034, г.Луганск, кв.Молодёжный, 20-а.

Справки по телефону: (0642) 46-67-88.

Специализированный ученый совет К 18.02.03.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Восточноукраинского государственного университета.

Автореферат разослан " ~ 7 ' 1997г.

Учёный секретарь специализированного ученого совета кандидат технических наук, доцент Рябичева Л.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Развитие технологий порошковой металлургии 1М) в ряде отраслей машиностроения в настоящее время осуществляется по ути применения новых порошковых материалов для различных деталей ус-эжненной формы и повышения их точности. В мировой практике испольэова-;ie металлических порошков постоянно растет и технологии ПМ развиваются ыстрее, чем другие отрасли металлообработхи, из-за очевидной экономиче-сой эффективности, расширения номенклатуры порошковых изделий массо-эго производства качественных деталей высокой точности (например, из же-яа и его сплавов). При этом на первый план встают задачи получения высо-1 плотных деталей повышенной надежности, которые до настоящего времени элностыо не решены. Технологии ПМ позволяют производить материалы, >торые весьма сложно получить обычными методами (композиционные, :евдосплавы и др.).

Получение изделий из псевдосплавов (ПС), которые обладают в ряде [учаев уникальными показателями прочности, износостойкости, коррозион-зй стойкости и позволяют обеспечить существенную экономию дорогостоя-их и дефицитных цветных металлов, является актуальным, особенно для про-ышленных предприятий Украины, т.к. стоимость материалов на современном .шке высокая. Однако имеется значительное количество нерешенных вопро->в технологии обработки давлением таких сплавов, ее влияния на их структу-/ и эксплуатационные свойства.

Несмотря на значительное количество опубликованных в литературе ра->т по достижению высокоплотного состояния, технология получения таких талей из порошковых материалов применяется редко. Таким образом, иссле-жанне технологических операций уплотнения и деформации при получении 1СОКОПЛОТИЫХ деталей с заданными свойствами из порошковых материалов ляется актуальным^

Цель работы. Исследование и разработка технологических принципов •лучения высокоплотных деталей из различных порошковых композиций на нове применения рациональных режимов пластической деформации.

Научная новизна.

- экспериментально установлены и теоретически обоснованы зависимости прочностных и пластических свойств спеченных порошковых композиций от режимов деформации и термообработки.

проведен комплексный ¿нализ физических моделей упрочнения Fe-Cu ПС с применением кинетической и дислокационной теорий, позволивший установить степень влияния режимов деформации на механические свойства материала. .

выявлены закономерности достижения высокоплотного состояния порошковых тел в зависимости от контактных условий и дегазации полости пресс-формы в процессе компактирования.

- предложена новая технология поэтапной деформации кольцевых заготовок с внутренним и наружным фланцем и определены рациональные значения основных параметров процесса, позволяющие обеспечить требуемые прочностные и пластические свойства изделий.

Практическая ценность и реализация результатов работы

- разработаны технологические методы комбинированной обработки ».талей из порошковых Fe-Cu композиций, обеспечивающие повышение пластических свойств материала на 40-50%.

а разработана технология компактирования высоксплотных порошковых материалов при рациональных контактных условиях, позволяющая достичь однократным прессованием относительной плотности 97% без введения смазки в шихту.

- разработаны новые конструкции формообразующего инструмента для по-стадийной деформации и компактирования порошковых изделий с одновременным регулированием контактных условий и дегазации полости пресс-

1 формы.

- разработаны и внедрены методика расчета и комбинированные технологнче-скне процессы калибровки и термообработки деталей запорной арматуры из Fe-Cu псевдосплавов, что позволило снизить себестоимость 1 кг изделии на 1.8-2.6 грн. в ценах 1997 года.

Технология изготовления деталей внедрена на малом предприятии "ПМ-Авто", г. Стаханов, 1ШФ "ЛОУД", АО "СПЭКС" г. Луганск. По данной технологии в 1995-1996 годах изготовлено 50 т изделий для Кролевецкого и Ду-наевецкого арматурных заводов и АО "Стахановмаш".

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на международной научно-технической конференции "Качество и долговечность зубчатых передач и редукторов" (г.Севастополь,1995 г.), Всемирном конгрессе по порошковой металлургии и композиционным материалам (г.Вашинггон, США, 1996 г.), международной конференции "Новые материалы и. технологии", (г.Магнитогорск, 1994 г.), научно-технических конференциях Восточноукранн-ского государственного университета (1993-1996 гг.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей и один доклад (в тезисах).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов,приложения, текстовый материал изложен на 104 стр., таблиц по тексту-11, рисунков-54, литературных источников-^8 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность проведенных исследований, изложены цель и задачи работы, а также пути их решения, научная новизна, прак-

тическая ценность работы, основные положения, вынесенные на защиту, информация об апробации и публикации основных результатов работы.

В первом разделе выполнен обзор работ, освещающих современные методы получения высокоплотных деталей. На основе проведенного анализа выделены наиболее перспективные направления - пропитка и прессование с оптимизацией контактных условии. Показано, что применение инфильтрированных железо-медных псевдосплавов (ПС) открывает широкие перспективы для получения широкого класса высокоплотных изделий самого различного назначения. Рассмотрение опубликованных экспериментальных и теоретических работ позволяет отметить, что применение в качестве исходных порошковых материалов взаимонасыщенных компонентов дает возможность повысить механические свойства псевдосплава'. Однако получение таких компонентов весьма трудоемко, при этом элементы являются взанморавновесными лишь при строго определенной температуре. Все это осложняет практическое применение данного метода. Кроме того, данные технологические методы не обеспечивают необходимую пластичность материалов.

Повышение плотности порошкового компакта в ряде случаев достигается путем дренажирования газов при формовании, однако наличие сил трения в очаге уплотнения не позволяют достичь равномерной прочности детали. О систематических исследованиях, направленных на изучение совместного влияния дегазации контактных условий на уплотнение порошкового тела нет сведений.

На основании сделанного анализа сформулированы следующие задачи работы.

1. Изучить существующие технологические схемы получения высокоплотных деталей из порошковых ксмпозигмй и выявить наиболее целесообразные композиции и методы их пластической обработки.

2. Исследовать и определить параметры деформации и термообработки, обеспечивающие высокую плотность механические свойства композиций на основе Fe-Cu.

3. Произвесги теоретический анализ иапряженно-деформированного состояния

и изменения механических свойств композитов в процессе пластической деформации и термообработки.

4. Учитывая преимущества комбинированной обработки разработать и исследовать эффективные технологические режимы получения высокоплотных кольцевых детален из порошковых композиций.

5. Изучить влияние технологических параметров обработки (контактных условий, дегазации пресс-формы) на формообразование высокоплотных деталей.

6. Осуществить промышленное освоение и внедрение результатов исследований.

Во втором разделе приведена методика исследования механических свойств инфильтрированных Fe-Си композитов, а также методика и установка для исследования процессов деформации заготовок.

Производились испытания на твердость, растяжение и осевое сжатие. И испытаний ка растяжение определялись механические характеристики мап риала и строились кривые упрочнения.

В качестве материалов для исследований и изготовления псевдосплаво использовались порошки Fe - ПЖРВ2.200.26 ГОСГ 4849-86, Си - ПМС-ГОСТ 4960-75 и стеарат цинка ТУ 04-17-262-88.

Исходные брикеты под инфильтрацию изготавливались из шихты дву типов: шихта № 1 - железный порошок и 0.6 % стеарата цинка; шихта № имела квазиравновесный состав, который получали гомогенизирующим сп< канием брикета из смеси Fe + 5% Cu при температуре 900-950°С в течение 8 mí сов.. Исследования влияния технологии на свойства ПС проводились по дву; схемам: первая - предварительная деформация, отжиг, испытание на растяж< ние; вторая - предварительная деформация, отжиг, испытание на сжатие. Пр этом окончательное сжатие производилось как по направлению предварител! ной деформации, так и в перпендикулярном направлении. Проводилась стап стическая обработка экспериментальных данных.

В третьем разделе приведены результаты экспериментального исследова ния влияния технологических режимов деформации и последующей тсрмооС работки на механические свойства Fe-Cu ПС.

Результаты испытаний на растяжение показали, что применение предва риггельной деформации и последующего отжига позволило существенно попы сить пластические характеристики псевдосплава. В результате испытании и сжатие также выявлено повышение пластических свойств материала, подпер! нутого предварительной деформации. Было установлено, что максимальна пластичность имеет место, после отжига при температуре отжига 800°С. По этому для данной температуры было проведено детальное исследование влня ния предварительной деформации в интервале Ьц. = 5...15%. В результате обна ружено (рисунок 1), что при растяжении у возрастаег в среднем на 40% по от ношению к нецеформированному состоянию. Возрастание ер при сжатии нахс дится в пределах 30-40%. Видно, что максимальная пластичность соблюдаете при степени деформации около 10%, при этом максимум кривых сжатия сме щен в сторону более низких Епр. Очевидно, что механические свойства ПС н зависят от морфологии Си и Fe фаз, которые формируются из частиц Fe порошка и расплава Cu-фазы, заполняющего поры Fe-каркаса при инфильтра цин. Аналогично Тучинскому JI.H. предлагается структуру Fe-Cu I1C рассмат ривать как два взаимопроникающих каркаса. Рассмотрение механизмов де формации, регламентирующинх пластичность и прочность Fe-Cu I1C показа ло, что экспериментальные данные подчиняются закону Холла-Петча. о, = <т«, + (1).

где о, - напряжение течения;

о» - интерполированный предел текучести; dj - размер зерна;

к* - коэффициент трудности скольжения от зерна к зерну. Данное соответствие косвенно подтверждает адекватность выбранной структурного элемента с точки зрения макроповедения ПС при деформации.

Рисунок 1 - Характеристики пластичности композитов при различных схемах деформации.

1 - направления предварительной деформации и деформации испытания

Совпадают

2 - направление деформации испытания перпендикулярно направлению

предварительной деформации.

Исследование деформационного упрочнения ПС производилось на основании наиболее обоснованной степенной аппроксимации кривых упрочнения

ai = о. + Nej« (2)

где о. - нижний предел текучести;

Ci - истинная деформация;

N,n- константы кривых упрочнения.

В результате соответствующей обработки экспериментальных данных по кривым упрочнения ПС,_§ыли определены константы упрочнения п и N. По соотношению N = с rç G V b/f d3-'2. где с = 1 - комбинация ориентационных факторов; ri - параметр, характеризующий однородность распределения дислокаций; G - модуль сдвига; b - вектор Бюргерса; f = L/d,; была определена длина свободного пробега дислокации L, которая адекватна диаметру области частицы, относительно свободной от дефектов в отличие от приграничных областей, которые вследствие легирования межчастичных контактов Си-фазой имеет повышенную дефектность, что отрицательно сказывается на ili.iV шчно-сти композита.

Приведенные расчеты свидетельствуют о том, что коэффициент деформационного упрочнения N уменьшается с увеличением содержания меди в ПС. Более того, N снижается в 2 раза с применением предварительной деформации и отжига. Параметр L увеличивается при введении предварительной деформации. Найдены режимы, обеспечивающие получение после отжига более совершенной структуры с высокими пластическими свойствами.

Произведен термоактивационный анализ процессов структурообразова-ния по макроскопическим параметрам деформации композита, который показал, что практически во всех случаях наблюдается линейный характер функций ln (КВ, Оо, 6)=f (Î/T).- Последнее свидетельствует о том, что они подчиняются закону Аррениуса, А = А0ехр (-Q/RT); (А - соответствующий термически активируемый параметр (свойство материала), А0 - константа, Q - энергия активации, R - универсальная газовая постоянная, Т - абсолютная температура), что подтверждает диффузионный характер процессов структуро-образовашгя при отжиге деформированного композита. Характерно, что все указанные зависимости аппроксимируются двумя прямыми в интервалах температур 500-600 и 600-800сС. В зависимости от исходных компонентов (чистых или взаимонасыщенных) меняется взаимное положение прямых. Однако угол их наклона в первом приближении остается одинаков. Это говорит об идентичности диффузионного процесса формирования соответствующих свойств как для чистых, так и для равновесных порошковых композиций.

По результатам обработки экспериментальных данных рассчитаны соответствующие энергии активации процессов структурообразоваиия для низкотемпературного (500-600) и высокотемпературного (600-800°С). Сравнение значений энергии активации показало, что они идентичны для функций In ИВ = f (1/Т) и Ina, = f (1/Т) и составляют в среднем 10-12 кДж/моль для температур 600-800°С и 3-5 кДж/моль для температурного интервала 500-600°С. В то же время энергия активации функции 1п 6= f( 1/Т) колеблется в пределах 20-25 кДж/моль для всего температурного интервала. Таким образом, практически отсутствует разница для низко и высокотемпературных об-

ластей ln 5 = f(I/T). Последнее свидетельствует о том, что природа диффузионных механизмов, которые диктуют характер изменения пластических свойств композита при отжиге, слабо зависит от температуры в исследуемом интервале. Энергия активации диффузии Fe в фазу на основе Cu, находится в пределах 2-2,5 кДж/моль дня всего интервала 100-6003С. Исходя из этого следует, что процессы, обуславливающие соответствующий уровень прочносгных свойств композита в основном определяются характером диффузии Си в фазу на основе Fe. При этом практически не чувствуется влияние на прочность диффузии Fe в фазу на основе Си, по-видимому, вследсгвие относительно небольшого содержания последней в композите.

Таким образом, анализ экспериментальных данных по исследованию совместного влияния деформации и термообработки свидетельствует о существенном влиянии предварительной деформации на процессы структурообразо-вания Fe-Cu псевдосплавов.

. Сравнение влияния схем деформирования перед отжигом на окончательные механические свойства показало, что наиболее эффективно применение таких схем, которые обеспечивают относительно однородное накопление дефектов, что в результате последующей термообработки обеспечивает существенное увеличение пластичности. При этом найдена оптимальная степень предварительной деформации, которая находится в пределах 8-12%. Механические свойства псевдосплавов главным образом определяются структурой и состоянием межфазных границ, а также величиной межчастичной прослойки, и с помощью вышеуказанных схем обработки происходит направленное воздействие на толщину и структуру этой прослойки.

В четвертой главе проведен анализ механики контактных взаимодействий уплотняемого порошка с поверхностью пресс-инструмента, который показал, что для их адекватной оценки необходимо прямое измерение сил трения и других параметров деформации, которые можно использовать дня расчета гидростатического давления, коэффициента бокового давления и характеристик трения. С этой целью были проведены экспериментальные исследования на установке (рисунок 2), которая состоит из матрицы, верхнего пуансона и нижнего пуансона, который опирался на неподвижный блок. Матрица помещалась в подвижный узел, соединенный со штоком гидроцилиндра. На установке определялось усилие стягивания Q при фиксированном давлении прессованна Р, которое обуславливало соответствующую пористость брикета. Испытания производились при различных контактных условиях. Характеристики применяемых смазок приведены о таблице 1.

Таблица!. Применяемые смазки.

Ht смазки Характеристика смазки Примечание

1 Дисульфид молибдена Мо $2 Наносилась вручную

2 Масло трансформаторное Т-750 (ГОСТ 982-80) с содержанием покола в качестве актмокнелительной присадки - 90% , олеиновая кислота -10%. Наносилась вручную, а также подавалась под давлением

Рисунок 2 - Схема установки доя прямого определения сил трения. 1- верхний пуансон; 2- матрица: 3- верхний фланец; 4- колонки; 5- верхняя плита; б- стакан; 7- нижняя плита; 8- гнцроцилиндр; 9,10- манометры; 11 - нижний пуансон; 12- нижний фланец; 13- кольца упорные.

Учитывая, что боковое давление связано с давлением прессования через оэффициент бокового давления Е, (Рбп, = Р ^), коэффициент трения цоп-еделяли из соотношения Q = ц £ Р S. где S - поверхность трения.

Экспериментальные результаты по влиянию различных смазок на уплот-яемость порошка Н4Д2М показали, что наиболее эффективна смазка M0S2. IpuMcueniie этой смазки позволяет повысить плотность в среднем на 0.4 'см1 при одном и том же усилии хомпактирования. Кроме того, обе смазки ущественно снижают усилие прессования. В интервале повышенных плотно-гей 6.6-7.2 г/см1 давление прессования снижается на 30-45%.

Контактное касательное напряжение т, = Q/S резко уменьшается при назывании боковой поверхности пресс-формы. Когда относительная плот-ость v достигает величины 0.88-0.9, что соответствует давлению прессования 00-900 МПа в зависимости от контактных условий, т, снижается примерно в 4 аза для смазки № 1 и в 2.2 раза для смазки № 2.

По экспериментальным значениям т, были рассчитаны коэффициенты рения ц. Коэффициент трения возрастает примерно на 0.03 с увеличением от-осительмой плотности ( а следовательно, давления компактировапня) как со лазкой, гак и без нее. Смазка № 1 снижает коэффициент трения более чем в 2 m во всем диапазоне плотностей. Эффективность смазки № 2 несколько ниже нижение коэффициента трения в 1.7-1.8 раза). Однако существует возмож-эсть автоматической подачи этой смазки в пресс-форму, что более техноло->чно.

На основании полученных результатов предложена технологическая схе-а компактирования, в которой за счет смазки контактных поверхностей мож-> избежать использования смазки в пихте.

Как известно, смазка в шихте улучшает ее плотность за счет облегчения гжчастичных сдвигов на начальной стадии прессования от исходной пористо-и и = 0.8 до и = 0.4. После этого уплотнение происходит только за счет Зъемной деформации частиц. Смазка на этом этапе оказывает влияние только 1 трение на контактных поверхностях. В то же время наличие смазхи в шихте эиводит к ряду нежелательных эффектов, так, она способствует закупорке пор 1 ранних сгадиях прессования, что затрудняет истечение газов из порошково-I тела. При дальнейшей деформации это приводит к возрастанию внутрнпо->вого давления и необходимости значительного увеличения удельных усилий >ессования при попытках доепшения высокой плотности порошковой заго-1вки. Кроме этого, выгорание смазки при спекании приводит к росту порис->сти и снижению прочности межчастичных контактов. Поэтому была прове-на оценка раздельного влияния контактного трения, межчастичного трения эффекта дегазации па уплотняемость порошкового материала.

Установлено, что вакуумирование ведет к существенному снижению по-1СТОСТИ при гидростатическом сжатии, что свидетельствует о значительном ;нянии внутрипорового давления. Для оценки этого влияния был произведен счет внутрипорового давления по соотношению Сегала В.М.

(TS = РМ - 2У31пи +2А(2^3)г'(1-и)П[1(и0(1-о))/И1-ио))]ш1]П/(Зг.о5), гдеР-дростатическое давление; р0 - внутрипоровое давление; щ\ и - исходная и

конечная пористость; а5 . условное исходное сопротивление течению твердой фазы; А, п - константы функции упрочнения.

Сравнение результатов деформирования в условиях гидростатического сжатия с прессованием без смазки показало, что конечная пористость без ваку-умирования почти в два раза выше при прессовании без смазки по отношению к гидростатическому сжатию. Это свидетельствует о сильном влиянии трения о стенки пресс-формы на уплотнясмость порошкового материала.

Проведенные исследования по изучению влияния вакуумирования на уп-лотняемость порошкового тела позволили достичь существенного повышения на 20-30% плотности брикета при дегазации полости пресс-формы.

Таким образом использование технологических процессов, состоящих в применении чистой шихты (без введения сухой смазки) и совмещении смазывания контактных поверхностей с вакууМированием уплотняемого конгломерата позволило получить детали высокой плотности (96-97%) однократным прессованием при удельных усилиях формования до 800 МПа.

В пятой главе на основании проведенных исследований дано описание технологии получения высокоплотных деталей запорной арматуры. Была принята следующая технологическая цепочка:

1. Приготовление шихты. 2. Прессование инфильтрируемого каркаса и медных пропиточных брикетов. 3. Гомогенизирующее предварительное спекание каркаса. 4. Окончательное спекание - инфильтрация. 5. Деформирование (повторное прессование) в чистовой размер. 6. Отжиг.

Шихта для основных брикетов и брикетов для инфильтрации приготавливалась по стандартной процедуре. Поскольку ранее было определено, что квазиравновесный состав инфильтрируемого брикета обеспечивает более высокие механические и технологические характеристики, брикет изготавливался из шихты следующего состава: железный порошок ПЖРВ 2.200.26 + 5% медного порошка ПМС-1 +0.6% стеарата цинка.

Форма брикета для калибровки выбиралась из соображений, обеспечения необходимой величины радиальной деформации, которая составляла 8-10%. Дпя обеспечения оптимальной схемы течения материала при калибровке применялся составной формообразующий инструмент с "плавающими" элементами. При деформации фиксировалось перемещение верхнего пуансона, а также усилия на всех пуансонах с построением индикаторных диаграмм. По индикаторным диаграммам строились зависимости удельного усилия от перемещения Руд=Г(ДЬ).

Установлены следующие особенности деформации кольцевых заготовок с фланцем - стадийность процессов деформации: стадия осадки тонкостенной части заготовки и стадия высадки фланца; резкий рост усилия деформации на второй стадии при заполнении углов пресс-формы. Данные особенности выражены менее ярко по сравнению с процессом деформации компактного материала, так как пластическое течение инфильтрированной заготовки характеризуется взаимной деформацией отдельных фаз и некоторым доуплотнением. Причиной такого явления является наличие по меньшей мере 2-3% пор в рассмотренных пссвдосплавах с одной стороны и существенное различие в проч-

ностных ii пластических свойствах материала каркаса (Fe) и инфильтрирующего материала (Си).

Экспериментально определено, что процесс деформации имеет условно две стадии: первая - деформирование нижней части колец и вторая - деформирование фланца. При этом для детали "кольцо в корпус" первая стадия сводится к задаче осадки полого цилиндрического кольца с соотношением b/h < 1 в матрице или осадке кольца с соотношением b/h > 1.

Анализ напряженно-деформированного состояния при штамповке фланца заготовок проведен методом верхней оценки (МВО). Сравнение теоретических и экспериментальных данных показало, что МВО дает весьма заниженные значения отношения Р„ /2т, при b/h < 5. Поэтому по результатам обработки экспериментальных данных была введена соответствующая аппроксимация, что позволило получить соотношение для определения силовых параметров процесса калибровки Fe-Cu ПС.

- Рп/2т$ = 1/4 (2а3 + а2хс+1 + 2ах2с + х'3*-')), где х = b/h, а и с - константы материала.

По разработанной технологии были изготовлены промышленные партии комплекту ющих деталей для ряда арматурных заводов Украины.

После сборки задвижки подвергались полному циклу заводских испытаний (на герметичность, износостойкость, коррозионную стойкость).

Испытания показали, что, применение Fe-Cu псевдосплавов целиком оправдано для изготовления уплотшпельных элементов задвижек, которые при достаточно высокой прочносги должны обладать коррозионной стойкостью и повышенной пластичностью. Получение деталей запорной арматуры с использованием открытых схем калибровки и последующего отжига позволило достичь оптимального соотношения прочностных и пластических свойств. Это дало возможность успешно производить завершающие деформационные операции (запрессовка, раскатка) при сборке герметизирующих узлов. Гидравлические испытания показали их абсолютную надежность. Испытания на износостойкость показали, что устойчивость после износа Fe-Cu ПС в 1.3-1.6 раза выше, чем у применяемых ранее литых сплавов.

При проведении коррозионных испытаний установлено, что детали из Fe-Cu ПС обладают такой же коррозионной стойкостью, как и бронзовые.

Снижение себестоимости при изготовлении колец по разработанной технологии составило 1.8-2.6 гривен на 1 кг изделий в ценах 1997 года.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 .Экспериментально установлены зависимости прочностных и пластических свойств высокоплотных спечсных Fe-Cu ПС от режимов деформации и термообработки. Найдены рациональные режимы, деформации, обеспечивающие повышение пластичности ПС на" 50-60 %.

2.В результате комплексного анализа физических моделей процессов упрочнения Fe-C'u ПС установлена степень влияния режимов деформации на механические свойства материала и определены диффузионные константы процесса.

3.Выявлены закономерности достижения высокоплотного состояния пс рошковых материалов при варьировании контактных условий в сочетании вакуумировапием полости пресс-формы в процессе компактирования.

4.На основании анализа напряженно-деформированного состояния пр деформации кольцевых заготовок получены зависимости параметров технолс гии от геометрии заготовки, в результате чего предложена новая технологи поэтапной деформации кольцевых заготовок с внутренним и наружным флаи цем.

5.Разработана комплексная технология штамповки и отжига Fe-Cu ПС обеспечивающая повышение пластичности материала на 40-50 % при высоко) уровне прочностных свойств (о. =350 МПа, а,=520 МПа).

6.Предложена технология компактирования с вакуумировапием порошко вых материалов при рациональных контактных условиях, в результате чеп достигнута плотность заготовок до 97 % однократным прессованием без введе mm смазки в шихту.

7.Разработаны и опробованы новые конструкции формообразующего ин струмента, обеспечивающие постадийную деформацию сложных по форме за готовок, применение которого позволило реализовать в производственных ус ловиях технологию калибровки кольцевых деталей запорной арматуры.

8.Предложен штамп для компактирования порошковых изделий с одно временным регулированием контактных условий и вакуумировапием полосп пресс-формы.

9.Разработаны технические условия и методика расчета комбинированны) процессов калибровки и термообработки деталей запорной арматуры из Fe-Ci ПС. Внедрена технология получения герметизирующих элементов гидрозадвижек из вышеуказанных композиций, что позволило повысить надежность м долговечность запорных узлов. При этом снижение себестоимости 1 кг деталей доставило 1,8-2,6 грн в ценах 1997 года.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В РАБОТАХ

1.Кузьмин JI.E. Механизмы деформационного упрочнения Fe-Cu псевдосплавов //Ресурсосберегающие технологии получения и обработки давлением материалов в машиностроении. Вестник Восточноукраинского университета. Выпуск №1. - Луганск: Изд-во ВУГУ. -1997. - С. 14-20.

2.Кузьмин Л.Е., Мархайчук П.И., Стоянов A.A. Парадный М.Е. Получение герметизирующих элементов запорной арматуры из порошковых композиций //Ресурсосберегающие технологии получения и обработки давлением материалов в машиностроении. Вестник Восточноукраинского университета. Выпуск №1.-Луганск: Изд-во ВУГУ. -1997. - С.156-161.

3.Volf М. Leshchinsky, Gennady S. Kalyuzhny, Mark M. Lvovsky, Leonid Ef. Kiizmin. Optimization of Contact Conditions in the Process of Compacting Highly Dens; Products //Proceedings of PM2 TEC'96 World Cogress on Powder Metallurgy and Particulate Materials. - Princenton, N.J. -1996.

4.Лещинскнй В.М., Вейнерт X., Кузьмин Л.Е. Влияние контактных условий на уплотнение порошковой среды //Ресурсосберегающие технологии получения и обработки давлением материалов в машиностроении. Вестник Восточноук-раинского университета. Выпуск №1. - Луганск: Изд-во ВУГУ. -1997. - С.62-72.

5.Кузьмин Л.Е., Цыркин А.Т., Стоянов A.A. Парадный М.Е. Термоакти-вацнонный анализ изменения механических свойств инфильтрированных материалов на основе железа //Ресурсосберегающие технологии получения и обработки давлением материалов в машиностроении. Вестник Восточноукраинско-го университета. Выпуск №1. - Луганск: Изд-во ВУГУ. - 1997.- С.33-36.

6. Кузьмин Л.Е., Лещинскнй В.М., Стоянов A.A. Влияние технологии пластической деформации на размерную точность порошковых шестерен. // Материалы международной научно-технической конференции "Качество и долговечность зубчатых передач и редукторов". - Харьков. -1995. - С.38.

А Н ОТА ЦIЯ

Кузьмш Л.Ю. Розробка, дослщжсння, та освоения комплексних технолопй деформування високощшьних порошкових матер|'шив. - Рукопис.

Дисертащя на здобуття вченого ступеня кандидата техшчних наук за спещалымстю 05.03.05-процеси та машинн обробки тиском. СхщноукраТнський держапний ужверсггет, Луганськ, 1997.

Захншаються 6 наукових праць, hk¡ м1стять в co6i експерментально-теоретнчш дослщження вщносно залежносп мщностних та пластичностних властивостсй Fe-Cu псевдосплав!в вщ режим!в деформацп та термообробки; ступень впливу деформацшних режни'в на мехашчш bíjactuboctí матер1алу; за-KOHOMÍpHOCTÍ набування високощшьного стану порошкових матер1алт з варь-юванням контактиих умов в сполучеши з вакуумуванням порожннни прес-форми в npoueci ущитьненя; залежносп параметр1в технологи вщ геометрп заготовки.

Запропонована технолопя компактування порошкових MaTepianiB при рашоналышх контактиих умовах з вакуумуванням, в результат! якоТ досягнута 1ць'Г1»н1сть до 97 % однократним прессуванням без введения мастила в шихту.

На п¡детаni результате досшдження розроблеш та ocbocjií технологи от-римання гермегизуючнх елсметтв засувноТ арматури з Fe-Cu компознцш. •

Km040B¡ слова: компактування, псевдосплав, щшынсть, контакт!» умови, вакуумування, засувна арматура, деформування.

АННОТАЦИЯ

Кузьмин Л.Ю. Разработка, исследование, и освоение комплексных технологий деформации высокоплогных порошковых материалов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.03.05-процессы и машины обработки давлением. - Восточно-украинский государственный университет, Луганск, 1997.

Защищаются 6 научных работ, которые содержат экспериментально-теоретические исследования относительно зависимости прочностных и пласги-

ческих свойств Fe-Cu псевдосплавов от режимов деформации и термообработки; степень влияния деформационных режимов на механические свойства материала; закономерности достижения высокоплотного состояния порошковых материалов при варьировании контактных условий в сочетании с вакуумиро-ванием полости прессформы в процессе уплотнения; в зависимости параметров технологии от геометрии заготовки.

Предложена технология компактирования порошковых материалов при рациональных контактных условиях с вакуумнрованием, в результате которой достигнута плотность до 97% однократным прессованием без введения смазки в шихту.

На основе результатов исследования разработаны и освоены технологии получения герметизирующих элементов запорной арматуры из Fe-Cu композиций.

Ключевые слова: компактиропание, псевдосплав, плотность, контактные условия, вакуумирование, запорная арматура, деформирование. :

ANNOTATION

Kuzniin L.Yef. Development, investigation & introduction of the complex technologies of deformation of highly dense powder materials into the practice. -Manuscript.

The thesis for the degree of Candidate of technical sciensies (Ph. Dr.) on spesiality 05.03.05 - Processes & machines for plastic metal working. - East-Ukrainian State University, Lugansk, 1997.

6 scitntific works arc presented to defend. They contain the experimtntal-theoreiical investigation of the interrelation of strength and plasticity properties of Fb-Cu pseudoalloys from the regimes of deformation and heat treatment; the degree of influence of deformational regimes on mechanical characteristics of the material; regularities of obtaining high density state of thé material when changing contact conditions combined with vacuum processing of mold cavity; interrelation between tecnological parameters of the process and preform configuration.

Compaction technology of powder materials using rational contact conditions together with vacuum processing has been proposed. It enables to achieve density of the product up to 97 % by single compaction avoiding application of technological lubricants in the mixture. On a basis of the investigation results the technology of manufacturing the seal elements of stop valves from Fe-Cu compounds has been developed and int. oduced into the practice.

Key words: compaction, pseudoalloys, density, contact conditions, vacuum processing, stop valves, deformation.