автореферат диссертации по металлургии, 05.16.06, диссертация на тему:Спеченные порошковые конструкционные материалы повышенной плотности и прочности для деталей бытовой техники

Министерство науки, высшей школы м технической политики РФ

Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт имени Серго Орджоникидзе

На правах рукописи БАГИ РОВ Джавид Атам оглы

УДК 621.762.4/5

Спеченные порошковые конструкционные

материалы повышенной плотности и прочности для деталей бытовой техники

Специальность 05.16.06 — «Порошковая металлургия и композиционные материалы»

Автореферат диссертации на сонскание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск 1992

Работа выполнена на кафедре «Материаловедение и технология материалов» Новочеркасском политехнического института (г. Новочеркасск).

Научный руководитель —доктор технических паук, профессор,

заслуженный деятель науки и техники" РСФСР Дорофеев Ю. Г-

Официальные оппоненты: — доктор технических паук, профессор Красииченко Л. В.; — кандидат технических паук, доцент Эркеиов А. Ч.

Ведущее предприятие — Всесоюзный научно-псследователь-

скип, проектно-технологичеекпн институт электроуголышх изделии (ВНИИЭИ)

Защита диссертации состоится » //^»т^ 1УУ2 года в 10.00 часов на заседании специализированного Совета К 003.30.10 по присуждению ученых степеней кандидата технических наук в Новочеркасском политехническом институте по адресу: 346400, г. Новочеркасск Ростовской обл.. ГС11-1, ул. Просвещения, 132.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан « » лр-е^^'а А Л 1992 года.

Ученый секретарь специализированною совета доцент, к.т.н.

Горшков С. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

актуальность теун. Определяющими условней современного технического прогресса являются внедрение процессов, обеспечивающих развитие средств производства, разработка и создание новых материалов с улучшенной свойствами, снижение материалоёмкости производства продукции. В' решении этих задач большая роль принадлежит порошковой металлургии, а среди пороговых материалов важное место занимают материалы конструкционного назначения. Улучшение их свойств чале всего достигается повышением плотности. Однако существующие способы повышения плотности, чаще зссго сло:хны и трудоёмки. Нахождение более приемлемых путей такого повышения позволит шире использовать эти материалы для изготовления средне- и тяжелонагрухенных конструкционных деталей.

Б этом аспекте наибольший интерес представляет технология холодного прессования и спекания. Интересным является рассмотрение вклада количества технологической сказки в шихте и уело-' вий дренажирования воздуха из прессовки в ходе прессования на эффективность уплотнения. Такой подход диктует необходимость переосмысления некоторых положений теории холодного формования металлических порошков, структурообразования и формирования свойств порошковых материалов при спекании и разработки на ос- ■ !ове концепции технологии производства высокоплотных и прочных • ;онструкционных спеченных изделий. .

Указанными обстоятельствами определяется актуальность те-и настоящей диссертационной работы и обуславливается необхо-.имость проведения специальных исследований, которые били вполцены в соответствии с заданием 02.06Т общесоюзной научно-ехнической программы 0.05.17, утвержденной Постановлением 573/137 ГКНТ СССР и Президиума АН СССР от 10.II.85 г.

Цель и задачи исследований. Целью работы является разра-отка технологии получения конструкционных порошковых матери-• нов и изделий с высокой плотностью и повышенными свойствами *кократным прессованием-спеканием, используя методы прессо-шия без введения а ¡пихту технологической смазки. Для дости-

яения этой цели решались■следующие задачи: '

- исследовать влияние содержания технологической смазки в шихте на свойства спеченных материалов;

- разработать вариант прессования без технологической смазки с использованием шихт, содержащих компоненты, позволявшие полностью или частично заменить функции технологической смазки и участвующие в формировании, структуры и свойств спеченных материалов;

- создать способ и устройство, обеспечивающие смазывание рабочей стенки матрицы пресс-формы в процессе автоматического прессования, и исследовать свойства полученных с их использованием спеченных материалов;

- изучить влияние содержания и дисперсности порошков, режимов прессования и спекания прессовок на физико-механические свойства спеченных материалов на основе железа. На основе полученных результатов разработать плотные и прочные спеченные материалы;

- сформулировать научно-обоснованные рекомендации, обеспечивавшие внедрение результатов исследований в производство деталей бытовой техники..

Научная новизна.. Раскрыт"механизм повышения прочностных свойств спеченных материалов, полученных однократным, прессова нием-спеканием, заключающийся в обеспечении надёжной связи между частицами- в процессе формования, которая достигается ис ¡сличением технологической'смазки' яз состава шихты, обвалакивг ввей частицы и препятствующей .созданию юзенильного контакта между ними, варьированием содержания и дисперсности компонентов шихты металлической матрицы, давления прессования, а также оптимизацией условий внешнего трения и дренажирования га зов пихты в процессе прессования.

Определены наиболее эффективные направления повышения качества холоднопрессованных формовок-, определявшего-.плотность и свойства спеченных изделий: а) прессований с использованием "потевшей" матрицы, сущность которого заключается в -смазывании рабочей поверхности и дренажирования газов через её поры; б) использование.пихт с„ высокий содержанием компо-

нентов, отличавшихся пластичностью и смазывающими свойствами и обеспечивавших прессование без применения технологически смазки.

Показана возможность использования многомерных статистических методов анализа для выявления степени воздействия технологических факторов и классификация материалов по сочетанию ряда исследованных характеристик. Установлены аналитические зависимости изменения физико-механических свойств спеченного железа от содержания и дисперсности компонентов шихты металлической матрицы, технологической .и эксплуатационной смазки, режимов спекания, позволявшие прогнозировать качество спеченного материала. ' • .. • •

Практическая ценность работы. Разработанный метод прессования з "потесней" матрице позволил при однократном холодном прессовании получать заготовки с плотностью, близкой к беспористому состоянию, и высокими физико-механическими свойствами.

Разработана пихта для получения спеченного композиционно-' го материала на основе железа (Положительное решение № 4815853/ 02 ( 045018 от 27.03.91), содср:глшая легирушую пасту, позво-ляхгаув прессовать её без введения технологической смазки. Разработан технологический процесс изготовления цилиндра ротаци- ' онного компрессора бытового кондиционера, что позволило повы- . сить качество выпускаемой продукции, улучшить их надежность и сократить трудозатраты.. •. .■Реализация результатов работы. ■ Разработанные'материалы и технологические процессы получения порроковых изделий рекомендуется внедрить в научно-производственном объединении "Еакксн-циционер" с годовым экономическим эффектом 75497 рублей.

. Апробация работы. Основные положения - диссертационной ра-5оты долояекы и обсуядены на: 1У. региональной научно-техничес-{ой конференции "Современные методы повышения эффективности .•■ашиностроения" (г.Рубцовск, 1991 г.) ; на ежегодной научной сокференции профессорско-преподавательского состава, сотрудни-соз, студентов и аспирантов НИИ в 1991 г, ; ХУЛ Всесоюзной конференции по порошковой металлургии о участием' иностранных ene-

циалястов (г.Киев, 1991 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ и получено одно положительное решение о выдаче авторского свидетельства.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, обеих выводсы, списка литературы из 141 наименований и приложений, содер-аших акт внедрения результатов и расчёт экономической эффективности. Общий объём работы составляет 191 страницу, в том числе 61 рисунок, 24 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБ01У

Введение. Обосновывается актуальность диссертационной работа и формулируются основные положения, выносимые на защиту.

Раздел I. Показано, что в настоящее время разработано больеюе количество новых поросковых материалов и технологических приомоз повышения их свойств. Установлено, что известными приёмами однократного прессования и спекания невозможно получение изделий с низкой пористость» и прочностью, близкой к прочности компактных изделий.- Решение этой проблемы двухкратным прессованием-спеканием, горячим прессованием и стам-повкой, а также пропиткой обуславливает повышение трудоёмкоет изготовления изделий.

В настоящее время недостаточно изучена роль технологичзе кой смазки в ходе прессования и влияние её количества в пихте на формирование структуры и свойств высокоплотных композицион кых спеченных материалов. Аналогично состояние вопроса о влия нии размероз частиц металлических порошков и твердых смазок ь структуру и физико-механические свойства.материалов.

Анализируя взаимосвязь влияния вышеуказанных факторов I формирование свойств изделий, обоснована необходимость разработки технологии получения новых высокоплотных КОМПОЗИЦИСНН! материалов на основе железа, содержатся пластичные материалы позволяющие прессовать их без технологической смазки.

Раздел 2. Представлены характеристики исходных материалов, использованного оборудования и оснастки, описаш методики проведения экспериментов и обработки их результатов.

Для исследований были использованы порошки: восстановленный железный марки 1ШРВ 2.200.28 ГОСТ 9349-86; железный производства Швеции марки Л5С 100.29, меди ПМС-1 ГОСТ 496075, никеля ПНК0Т1 ГОСТ 9722-71. В качестве технологической смазки использовался стеариновокпслый цинк ТУ 6-09-3537-75, а эксплуатационной - порошок графита марки ГК-3 ГОСТ 17022-76, тальк ГОСТ 19264-79 ; фторпд кальция ГОСТ 7167-83. Разработала также легирупаая паста, содержащая: пасту водную закиси меди ТУ 48-6-60-76, оксид нюселп ГОСТ 4331-76, этиленглико'ль ГОСТ 1056-1-75 и пасту "сюрприз" ОСТ 6-15-543-75, которая одновременно кокет выполнять роль технологической смазки.

Смешивание порошков проводилось в У -образном смесителе в течение 3,6 кс. Прессование проводилось на гидравлических прессах ГП-125 и з процессе прессования порошковой смеси, не . содертлшеГ: технологическую смазку или содержащей её в-минимальных количествах, при давлениях свыше 7С0 Ша для облегчения Быпрессовки брикетов из матрицы, стенки последней до заполнения шихтой сказывались маслом. Давление прессования изменяли в диапазонах 400-1000 Жа; Кроме того, прессование осуществляли в специально разработанной пресс-фсрме с "потеющей" матрицей, позволяющей прессовать-шихты без технологической смазки'. 3 качестве'смазки здесь использовались керосин осветительный к гасло л;,!-6. '■ .

'Спекание проводили в промышленных- условиях о печах конвейерного типа "Койо Ликдберг" при температуре 1150 бС с изотермической выдержкой 3,6 кс в среде эндотермического газа. 3 случаях исследования влияния температуры- и продолжительности спекания использовми печь 0'Ш £036. Спекание прессовок осуществляли в среде водсрода при температуре 1100-1250 °С И продо.тап'дльностыэ 3,6-10,8 кс.

Химический анализ спеченных материалов проводили по стандартным методикам. Пористость и плотность изделий определяли по ГОСТ 18898-73. Метачлспрзфкческий анализ проводили На ыик~

роскопад "Неофот-21н и 0LYHPUS ". Твердость образцов

определялась согласно. ГОСТ 9013-59, предел прочности при растяжении - ГОСТ 1497-73 ; предел прочности при изгибе - ГССТ 18228-78 ; ударная вязкость - ГОСТ SS54-78. Триботехнические характеристики изучали на стандартной машине СЩ-I по ГОСТ 26614-85.

Изучение противозадирных свойств материала "потеющей" матрицы осуществляли на специально разработанном устройстве.

В работе применялся целый ряд математических методов, используемых для выявления связи исследуемых характеристик и технологических факторов. Их мояно разделить на два класса -одномерные и многомерные статистические-методы. В одномерных методах рассматривается влияние одного или нескольких технологических факторов на калдое отдельно взятое сзойстао. Методами многомерного статистического анализа являются кластер-анализ, корреляционный анализ и некоторые другие, которые позволили учитывать весь комплекс свойств, характеризующий полученный материал, в их взаимосвязи. .

Все. задачи реализовались на персональном компьютере PC/AT с использованием пакета прикладных статистических программ ■ - 3TATBRAF" и "EUREKA

Раздел 3.. Описаны результаты - получения высокоплотного и прочного материала однократным•прессованием-спеканием. Определено,. что наличие- стеарата цинка (СЦ) в пихте отрицательно сказывается на формирование'физико-механических-свойств спеченных изделий-.. Наличие- технологической смазки в пихте, с одной стороны-, ум9уьп.<е?- Ене-ип.-;е.е.- ai^eriiie:^ а. е.-'другой- - приводит к увеличений пористости: в, стш с- к?:а;;рй,- сл.ода.ост.ь» и неспособность!) к сжатию,. дс::;э-при-нэбольао.м.--количестве (по массе). -В гтрессовках с СЦ между частицами- железного, пороска разметены его толстый слои. Последние, отсутствуют в структуре прессовок, спрессованных без технолрдиеской смазки, что говорит-об образовании юзенильного контакта мекду частицами nooozua. То есть наряду с тем, что СЦ ухукслет условия дрснаадрования газа из

он абсорбируясь поверхностями частиц при смеппзании, препятствует образованию ввенпльного контакта меуду частицами

при прессовании. УЬеЖче»№е давлений ГфЪЬЬЪЪШГя. 1'000 Ша ггрн условии исключения из прессуемой Ийх'тЛа ^ёХНоЗюгйческой смазки или минимализация её содержания по'зйоляют резко повысить физико-механические свойства материала* Так, прочностные свойства спеченного Железа с пористостью 5-5,2 %, спрессованного без применения 'технологической смазки, 'значительно превосходят таковые поропковой малоуглеродистой стали Й110 и СИЗО соответствугоей пористости я адекв'а'тИУ свойствам- этих сталей с пористостью ^ 2,0 Иными слобаШ* "При раЫййс количествах пор заготовки, .полученные из шихта, Нв С&Дёр?.айе!1 технологическую смазку, оказываются, более пр'очнЫШ* "Чей bi.ro-тозки полученные из шихты содерхааей ее. • : •

Проведённый кластер-анализ материалов; ЬедёрЯаайх 0^2,0 мае.% СЦ и спеченных при•температуре 1100-1250 °С, йоКазал, что с повстением'температуры спекания и уу.еНЫпеж$&$ содержания СД в пихте номер класса уменьшается и евййс'ТЁй растут» Наиболее высоким« сни оказались у материала, не содержащего СЦ, спечённого при любой исследованной температуре (класс I), а самыми низкими (класс б) - при 2,0 % СЦ и температуре спекания 1100-1200 °С. Изменение содержания СЦ в Пределах 0,5-1,0 иа.с.% и температуре спекания 1150-1250 иС несущественно влияет ' на свойства спеченного железа (класс 2). .

С помощью многомерного регрессионного анализа Получена статистическая зависимость бе • и П0£ СКеЧенНйго железа от температурь; спекания 11 содержания с?ей.рй.та цинкй:

/СX, СЦ) - К,-Т- + ку СЦ * '} (1)

где^Т.^-^'и'П^;. . ; '■ ' Т - температура спекания, С ; Щ - содер;г.акие стеарата циккй> ;

К, ; К2 ; - коэффициенты уравнения.

Увеличение продолжительности СПСШ-ГИЯ от I До 3 Ч температуре 1200 °С приводит к тому, что псрИс'гбс^Ь образцов, получение ив шихты, еедеряа&йй 0,3 СЦ б^аНбвитсй меньше порис?ое?и аналогичных обра&цов, но е&дёрлйшм Сд, сйё" ченкьг: при 'Г а I ч. Б общем увеличение продолжительности спо--= канпл позволяет снизить открытую к обяу» пористость, слёДйва«

тельно, компенсировать снижение механических свойств, наблюдаемое при введении стеарата цинка.

На основании опытных данных получены уравнения для расчета физико-механических свойств от содержания стеарата цинка и продолжительности спекания.

4(Т,СЦ)^а-Г+ё-Ш2+С-СЦ + и, (2)

где Т, СЦ) - исследуемое свойство спеченного железа ;

Т - продолжительность спекания, ч;

О. I £ , С , & - коэффициенты уравнения. Близким уровнем свойств характеризуются материалы из шихт с содержанием СЦ 0,5-2,0 мае.52, спрессованные при давлении 400 МПа, то есть содержание технологической смазки незначительно влияет на свойства спеченного материала, спреесозаниого при низких давлениях. Повышение давления прессования призодит к возрастанию влияния технологической смазки на формирование физико-механических свойств спеченного материала. Увеличенио давления прессования приводит к повышению свойств лишь ,з случае снижения содержания СЦ до 0,5'мае.% или исключении его из шихты. Причем для получения схожих свойств с материалом, не содержащим СЦ, при его содер:ханитл 0,5 мас.% понадобилось уве-личе!1из давления прессования с 700 до'1000 ЫПа (рисЛ)..

Увеличение давления прессования от 400 до 1000 МПа приводит к резкому возрастанию усилия выталкивания прессовок из матриц при доведении содержания СЦ.до 0,5 иас.% и менее, что нарушает ритмичность этого процесса. Годные прессовки получаются лишь при дазлении прессования' ^ 700 «Па. Повышение содержания СЦ приводит к резкому снижению Р2 , причём оно а тем меньшей степени зависит от величины, давления прессования, чем больше содержание СЦ в шихте» '

На основании опытных данных получены, уравнения для расчета механических свойств спеченного- материала в зависимости от давления прессования и содериашщ СЦ & слхте:

4(Р.сц,) = а-Рг+, ■ (3)

где 4(Р. СЦ) _ характеристика материала ;

Р - давление прессования (400-1000 151а) ;

Рис Л. Зависимость прочности при растяжении стали ЖГрО,ОД2Н1 от СЦ и Р.

Зависимость твердости (1,2,3) и прочности при растяжении (4,5,6) спеченных материалов (Т=П50 0С,'£'=1 ч), спрессованных в "потёю-иеп" матрице, от Р. 1,4 - ПЖРЬ2.200.28 ; 2,5 -/?ЗС 100.29 ; 3,6- _>1ГрО,ЦДЗ.

- iU -

СЦ '-'содержание стеарата цинка в шихте (0-2,0 мае.>5) ;

О. , ё С £ - коэффициенты уравнений.

Одним из вариантов технического решения проблемы сокращения технологической смазки в шихте монет являться введение в в неё твердой смазки, не требушей удаления перед спеканием. Введение 0,6-1,2 иа.с.% графита приводит к повышению прочностных свойств при заметном снижении пластичности. Железографит (KTpI) при пористости ~ 6,0% имеет прочности при изгибе и растяжении больше, чем соответствующий железографит аналогичной пористости, полученный из пихты, содержащей стеарат цинка. Однако при этом снижение P¿ обеспечивалось только в случае применения новых и хорошо отполированных 'инструментов. Дале при незначительном износе матриц или появления следов холодной сварки существенно повышалось P¿ и ухудшалось качество поверхности прессовок. Смазывающие характеристики талька и фторида кальция оказались значительно нике, чем графита. Увеличение их количества Солее 1,0 мас.% недопустимо из-за резкого снижения механических свойств материала, причем тальк более резко снижает их. Это объясняется тем, что включения талька располагаются по граница:/, зерен, тогда как фторид кальция располагается в виде скоплений на отдельных участках, что менее резко снижает механические свойства спеченного материала.

При уменьшении дисперсности яелезного порошка механические свойства спеченного материала неуклонно сниглются. Прочностные свойства значительно больше у образцов, содержащих 1,0 мас./Ь графита в связи с eiro растворением в железе, а пластические - у 'содержащих тальк или фторид кальция. Увеличение дисперсности железного порошка до -50 мкм позволяет получить материал, содержащий 1,0 мае.%.фторида кальция, по уровню свойств не уступавший спеченному железу, спрессованному без технологической смазки под давлением 1000 Hila.

Прочностные'свойства железографита ЖГр1, полученного из пихты без технологической смазки с применением мелкого железного порошка (-50 мкм), находятся на уровне компактной порошковой стали СП-90-4 и значительно превосходят свойства.! материалов ЖГр1 или СП-90-3 аналогичной пористости, полученных

, использованием технологической' смазки.

Увеличение дисперсности железного- порошка, приводит почти линейному повышению механических свойств материала, содеряа-его 1,0 мас.% талька. Изменение дисперсности, твердых смазок е приводит к существенным изменения:* механических свойств ма-ериала. Однако в случае использования мелких фракций1 твердых мазок достигаются более высокие прочностные свойства спечен-ого материала.

Учитывая негативные аспекты влияния технологической смази на формирование структуры и свойств спеченных материалов и е,удовлетворительную смазывающую способность катдой отдельно зятой твердой смазки, предложен принцип выбора пихт без пла-гификатора, содержащих такие компоненты, которые заменили

полностью или частично технологическую смазку и участвовал в формировании структуры и свойств спеченных материалов, рнмерсм является шихта, содержащая, % масс: 1,0 - графита, ,0-3,0 - легирующей ласта, остальное железо.

Другой причиной, сдеркива&зей эффективное уплотнение при 1ло:кении высоких давлений является захлопывание з закрытых ;рах сжатого воздуха. Дегазация порошковой шихты в процессе зессозакия ткет привести к дальнейшему уменьшению пористос-i образцов.

Раздел 4.. Описаны результаты исследований' по* разработке r/.т,. прессование которых зозмошо без технологическоif смазки. :слрдрванаг возможность использования' легируюсюг добавок,. вы-■лнягаих две- функцип- а)' замена технологической! смазшг^ легирование-- аоноаьг ;,-атзр;гола.\. НЬввг разработала; легкрушая .ста, содер;::зэагс nzzSr. пасту водную- закиси' кеда- (89,35. %), сед никеля (0,5 fi)',. этиленгликоль (10 %) и пасту "сюрприз", _вводили s шихту-l:iEpI в: количество 1,0-12,0 мас.З.

Установлено, что наиболее резкое снижение происходит и введении ¿,0-5,0 мас.% лепфуюзвй пасты, которая поззоля-не только заменить техтюлопгсескую смазку, ко и легировать зову материала кедьа и никелем.'3 процессе спекания нроисхо-г восстановление их оксидов, что активирует спекание и гсмс— тигация сплава, что способствует повыяони» его прочностных

СВОЙСТВ.

Максимальные механические свойства спеченного материала при низких усилиях выталкивания и удовлетворительном качестве поверхности были достигнуты при использовании 1,0-3,0 мас.^ легирующей пасты. Дальнейшее увеличение её содержания приводит к существенному снижению ударной вязкости к относительного удлинения спеченного материала, поскольку в структуре спеченного материала все более отчетлизо наблюдаются включения избыточной меди.'Микроструктура'образцов состоит из перлита и феррита, а структурно-свободный цементит отсутствует, что связано с наличием меди и никеля, которые способствуют графити-зации.

Изучали влияние дисперсности медного порошка и темпера- . туры спекания прессовок на пористость и механические свойства материала. Установлено, .что она существенно влияет на механические свойства материала ЖГртЦЗ, спеченного при 1050-1100 °С. Использование модного порошка дисперсностью менее 45 мкм приводит к некоторому снижению прочностных свойств, объясняемому повышенной диффузионной пористостью. Использование более крупного медного порошка'(+100 мкм) приводит к усилению гетерогенности структуры'спеченного материала. Наиболее высокие механические свойства получены при использовании медного порошка дисперсностью +45 -100 мкм.

Повышение температуры' спекания приводит к росту прочностных свойств спеченного материала и снижений влияния дисперсности медного порошка на эти свойства вследствии образования яекдкой фазы. Однако даг.е при температуре спекания 1150 °С наблюдается некоторое снижение прочностных свойств при дисперсности медного порошка менее 45 мкм.

Статистической обработкой результатов экспериментов кластер-анализа установлено, что применение медного порошка дисперсностью +45 ... -100 мкм в ряде случаев позволяет снизить температуру спекания с JI0Q до 1050 °С с сохранением урозня механических свойств получаемого материала.

Раздел 5. Впервые предложен новый принцип прессования порошковой шихты без стеарата цинка и устройство для его осу-

— ю —

сестзления. Предложено использовать для этой цели пористую "потешуи" матрицу из нового материала, содержшего твердую смазку в виде талька, обладавшего высокими антизадирными свойствами. Она обеспечивает эффективное удаление газов из шихты в ходе прессования, а после удаления сформованной заготовки из неё - подачу жидкости на поверхность трения. Смазывание рабочей поверхности матрицы осуществляется через открытые поры порошкового материма с помощью керосина, подача которого обеспечивается гидронасосом.

Показано, что применяя новый принцип прессования металлических порошков, мотто достичь высокую плотность прессовок на уровне 7,4-7,7 г/см3 при давлениях прессования 700-1000 .'.Па. Образцы, спрессованные под давлением 1000 Ша, при низкой пористости (П0(5!3 = 3-г5 %) имеют высокую долю закрытых пор, что позволяет создать практически герметичные спеченные материалы на основе -елеза методом однократного прессования-спекания. Изучение усилия выталкивания преосозск из пористой матрицы показало, что оно незначительно и несколько растет с увеличением давления прессования. Максимальные значения нипе, чем для шихты со стеаратом цинка.

Прочность и твердость ЖГрГДЗ ( = 560 Ша, НВ = 1760 УЛа), спрессованного я "потестей" матрице под давлением 1000 !.'Ла, не нн.те таковых материала СП90ДЗ-4, полученного горячей штамповкой пористых заготовок. Следовательно, технология холодного статического прессования з "потеюшей" матрице с последующим спеканием является успешной альтернативой технологии горячей'штамповки пористых заготовок (рис.2). .

Отличительны:.} признаком нового принципа прессования является то, что с увеличением давления прессования пихты до высоких значений порядка 700-1000 Ша, эффективность уплотнения материала- сохраняется, что свидетельствует о благоприятных условиях дренажирования воздуха из пресс-материала по всей высоте пористой матрицы.

Приведены данные о результатах испытания на износостойкость цилиндра ротационного компрессора, изготовленного из ПГр1 с добавлением 1,0 мае.% лагирупвей пасти взамен техноло-

гической смазки. Испытания проводились в специально разработанном узле к машине СМЦ-2, для испытаний деталей компрессора в натурном виде. Определено, что линейный износ паза цилиндра образцов, изготовленных из спеченного материала, меньше по сравнению с чугунными и вполне удовлетворяет требованиям на компрессор.

Технология изготовления цилиндров ротационного компрессора включает в себя холодное прессование (800 Ша), спекание (1150 °С; 3,6 кс).

Обоснована экономическая целесообразность применения спеченных цилиндров из разработанной пихты. Экономическая эффективность от внедрения спеченных цилиндров ротационного компрессора на НПО "Баккондиционер" составляет 75,5 тыс. рублей в год за счет сокращения'трудозатрат и снижения металлоёмкости изделия.

ОБЩИЕ ШБОДЫ ■

1. Определены направления работ по повышению физико-механических свойств спеченных материалов, полученных однократным прессованием-спеканием, сводящиеся к увеличению их плотности и улучшению качества межчастичного контакта, что достигается варьированием содержания и дисперсности компонентов шихты металлической матрицы, технологической и эксплуатационной смазок, давления прессования, а также оптимизацией условий внешнего трения и дренажирования газов из шихты в процессе прессования. Наиболее эффективными из них являются:

а) прессование с использованием "потеющей" матрицы, сущность которого заключается в смазывании рабочей поверхности и дренажирования газов через её поры; б) использование шихт, со-держадщх высокое количество компонентов, отличавшихся пластичность» и смазывавшими свойствами и обеспечивающих прессование без применения технологической смазки.

2. Показана возможность использования многомерных статистических методов анализа для выявления степени воздействия технологических факторов и классификации материалов по сочетанию ряда исследованных ¿характеристик, выбирая группы

образцов с оптимальными физико-механическими свойствами, а внутри каждой - тот комплекс технологических условий, который наиболее выгоден. Регрессионным анализом установлены аналитические зависимости изменения механических свойств спеченного железа от технологических факторов, позволяющие прогнозировать -качество спеченного материала.

3. Установлено, что наличие стеарата цинка в шихте при

700 Ша отрицательно сказывается на формировании физико-

механических свойств спеченных изделий, поскольку он, адсор-бируясь поверхностями частиц при смешивании, препятствует образованию ювенильного контакта мевду частицами. При Р >/ 1000 Ша и исключении из шихты технологической смазки получен плотный (5-7 % пористости) материал с высокими физико-механическими свойствами, которые значительно превосходят таковые для сталей СПЮ и СПЗО соответствующей пористости и адекватны свойствам этих сталей с пористостью 4 2,0 % получетных из пихты, содержащей смазку.

4. Твердые смазки - фторид кальция и тальк отрицательно влияют на механические свойства спеченных изделий, частично выполняя функцию технологической смазки в слоте, причем смазывающие характеристики их существенно ниже, чем графита. Однако увеличивая дисперсность железного порошка до -50 мкм .возможно получение материала; содержащего 1,0 мае./5 фторида кальция, по уровню свойств не уступающего спеченному железу спрессованному из шихты не содержащей технологическую смазку при давлении прессования 1000 Ша. Прочностные свойства неле-зографита ££Гр1, полученного из шихты без технологической смазки с применением мелкого железного порошка (-50 мкм),' находятся на уровне компактной порошковой стали СП-90-4 и значительно превосходит КГр1 или С11-90-3 аналогичной пористости, полученный из шихты, с.одерзглшей смазку;

'5. Разработана шихта для получения композиционного спеченного материала, содержащая порошки железа, графита и легирующую пасту состоящую из водной закиси меди, оксида никеля, этиленгликоля и пасты "сюрприз", что позволило исключить технологическую смазку при эффективном снижении.усилия выгадай-

в алия прессовок из матрицы и повысить механические свойства спеченного материала за счет легирования медью и никелем, восстанавливаемыми из оксидов (положительное решение на выдачу изобретения от 27.03.91 г.).

6. Установлено, что дисперсность медного порошка существенно влияет на механические свойства материала НГрХДЗ спеченного при 1050-1100 °С. Наиболее высокие свойства и возможность снижения температуры спекания до 1050 °С обеспечиваются при использовании медного порошка дисперсностью -н4о ... -100 мкм. Повышение температуры спекания выше 1100 сС приводит к росту прочностных свойств и снижению влияния дисперсности медного порошка вследствие образования жидкой фазы.

7. Показано, что холодное прессование в "потеющей" матрице молет обеспечить высокую плотность прессозок на уровне 7,4-7,7 г/см3 при давлениях 700-1000 МПа за счет дренахирова- • ния воздуха из пресс-материала по всей высоте пористой матрицы. Прочность и твердость >!!Гр1ДЗ (<э4 = 560 МПа, НВ = 1760 МПа), спрессованного в "потеющей" матрице под давлением 1000 (Л 1а, не ниже таковых для материала СПёОДЗ—1, полученного горячей штамповкой пористых заготовок.

8. Разработан технологический процесс изготовления спеченного цилиндра ротационного.компрессора из шихты 5КГр1 с добавлением 1,0 мас.% легирующей пасты взамен технологической смазки. Экономическая эффективность от внедрения цилиндра ротационного компрессора в производстве бытовых кондиционеров в НПО "Баккондиционер" составляет 75,5 тыс. рублей в год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Мамедов А.Т., Гулиев Л.Л., Багиров Д.А., Самедов Х.А. Устройство для оценки противозадирных свойств материалов пресс-форм: Обзор, информ. - Баку: АзНШШ, 1991. - 3 с.

2. Дорофеев Ю.Г., Багиров Д.А. Влияние содержания твердых смазок на параметры получения спсченных изделий высокой плотности и формирования их физико-механических свойств // Проблемы контактного взаимодействия, трения и износа: Тез. докл. выездкой сессии (19 ... 21 июня 1990 г.) - Ростов-на-

—Дону, 1990. —С. 38.

3. Положительное решение ВН11ИГПЭ Лв 4815^53/02 (.0-15018) от 27.03.91 о выдаче авторского свидетельства на «Ши.хту для получения спеченного композиционного материала на основе железа»/ 10. 1. Дорофеев, А. Т. Мамедов, Д. А. Багиров, С. А. Ашурова.

-1. .Мамедов А. Т., Багиров Д. А., Джаббаров Т. Г., Аббасов Д. Г. Влияние содержания *'а1;., на .ход получения и механические свопстзл спеченных изделий высокой плотности: Обзор информ.-—Баку: АзПИПИТП,

1990. —2 с.

5. .Мамедов А. Т., Багиров Д. А., Джаббаров 'Г. Г., Аббасов а. Г. Влияние содержании твердых смазок на ход получения и формирования физико-механических свойств спеченных изделий высокой плотности: Обзор. информ. —Баку: АзШПШТП, 1990. —3 с.

(>. Дорофеев Ю. Г., .Мамедов А. Т., Башров Д. А. Влияние содержания легирующей насты на свойства спеченных изделии //Консфукцпоп-ные, ппсфуметальиие порошковый п компо шнпонные материалы; 1ез. докл. науч.-техн. копф. (1—5 нюня 1991 г.)— ,'кчипг,рад, 1991. — С. 35.

7. Багиров Д. А., Мамедов А. Т. Опыт применения вероят ностпо-ста-гпстпчеекпх методов при исследовании фнзико-мечаничсских свойств спеченных материалов //Там же.

3. Горшков С. А.. .Мамедов А. Т., Багиров Д. А. Исследование процессов получения высокоплогного .материала на основе железа методом однократного прессования-спекания /Термическая обработка стали (Кюрия, технология, техника ькспернмента): Межвуз. сб. — Ростов-на-дону,

1991. — С. 85 — 90.

У. Дорофеев Ю. Г., Горшков С. А., .Мамедов А. Т , Багиров д. А. Использование статистических методов анализа влияния содержания технологической смазки и температуры спекания на свойства спечепшл< п?-делий //Там же.

Подписано к печати ¿0.02.92 г. Объем 1,0 пл. Тираж 100 экз. За к Л"» 190. Тип. 11III'. ЗйЙООГПГочочеркаеск, ГСТТТТТ'л.* Пр^с: .и !, ¡о2