автореферат диссертации по металлургии, 05.16.06, диссертация на тему:Технология производства трехслойных композиционных материалов с порошковыми рабочими слоями на плоской основе и теоретические предпосылки их получения

РГБ ОД

О одч '¿С^Ц На правах рукописи

" 0 НИ

ШЕВЧЕНКО Валерий Васильевич

Технология производства трехслойных композиционных материалов с порошковыми рабочими слоями на плоской основе и теоретические предпосылки их получения

Специальность 05.16.06 — «Порошковая металлургия и

композиционные материалы»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

НОВОЧЕРКАССК 1995

Работа выполнена в Новочеркасском государственном техническом университете на кафедре «Материаловедение и технология материалов».

Научные руководители — доктор технических наук, профессор Дорофеев В. 10.; кандидат технических наук, доцент Бабец Н. В.

Официальные оппоненты — доктор технических наук,

профессор Жердицкий Н. Т.; кандидат технических наук Стопченко А. Ю.

Ведущее предприятие: Всероссийский научно-исследовательский институт электровозостроения.

Защита состоится « » ^/ЛО^ 1995 г. на

заседании диссертационного совета К 063.30.10 в Новочеркасском государственном техническом университете по адресу: 346428, г. Новочеркасск Ростовской обл., ул. Просвещения, 132.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан 1995 г.

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

Горшков С. А.

- ШШ ХАРЛШНЮЖА РАБОТЫ

Актуальность темы. Научно-технический прогресс настоятельно требует создания современных материалов и технологий, обеспечивающих экономное расходование материальных, трдаовых к энергетических ресурсов. В значительной степени этим требованиям удовлетворяет порошковая металлургия (ПМ), по сеоой научной направленности также определяющая возможности и пути создания новых материалов, области применения которых расширяются ках в традиционном, так и специальном машиностроении.

Особое место в области создания новых материалов занимают технологии получения би- и триметаллов, большая потребность в которых обусловлена тем, что за счет сочетания свойств различных металлов или сплавов удаётся объединить нужные эксплуатационные качества компонентов. В результате обеспечивается получение изделий со свойствами, отсутствующими у отдельно взятых металлов. Наибольший интерес в этой области представляют материалы, имеющие плоские основы из монолитных материалов и рабочие слои, представляющие собой порошковые композиции. Можно предположить, что наиболее перспективным методом получения таких материалов может стать метод ПП, как наиболее простой и экономичный. Но при этом возникают трудности, связанные с необходимостью создания прочной и надежной связи порошковых частиц с подложкой, что затруднено из-за чрезмерно малой величины сдвиговых деформаций в зоне контакта порошковых частиц с основой. -

Разработка нового процесса производства, трехслойных изделий, изучение протекающих при этом явлений и структурообра-зования полученных материалов потребовали проведения значительного объема исследований, которые были выполнены в проблемной научно-исследовательской лаборатории динамического горячего прессования к на кафедре "Материаловедение и технология материалов" Новочеркасского государственного технического университета.

Цель и задачи исследований. Целью работы явилась разработка технологии производства трехслойных композиционных ма-

териапоз с порошковым:! работами слоями и плоской основой с ' отверстиями и теоретических основ явлений, связагшкх с про-дессом их получения." Для. достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- разработка схем подготовки монолитной основы для получения трехслойных материалов;

- исследование закономерностей ппастической деформации порошкового материала, происходящей при его напрессовке на основу с отверстиями;

- разработка методик испытания получаемых ыатерйалор и технологий подготовки образцов;

- исследование вл!шния технологических факторов на структуру и свойства полученмлс. изделий ;

определение оптимальных параметров режимов получения изделий, обеспечивавших минимальную их дефектность, и разработка рекомендаций по их промыплекному применению.

Научная новизна. Выявлены особенности холодного прессования (ХП) заготовок из би- и трехслойных материалов (БСМ и ТСЫ), состоящих из одного или двух порошковых рабочих слоев (ПРС) л компактной основы, с отверстиями, сводящимися к приобретена ПРС неоднородной плотности за счет этих отверстий, появлению градиентов поперечных напряжений в ПРС и соответствующих смещений, повышению прочности связи ПРС с основой за слет формирования б отверстиях плотных порошковых выступов. Получены формулы для определения плотности в различных зонах ПРС, количества сместившегося з поперечном направлений порошка, прочности ПРС и сил его связи с основой.

Установлен механизм уплотнения ПРС и их совместной с основой горячей деформации, что позволило выделить два её характерных этапа, разграниченных моментом достижения ПРС рав-нопрочности с основой; получены формулы для определения градиента поперечных напряжений и плотности в отверстии на эта-' пе I в зависимости от впервые введенных "структурного" и "геометрического" коэффициентов, относительной осадки на этапе П, а также величины уменьшения радиуса отверстий.

йеделекы четыре характерные зоны и поверхности заготовки с существенно отличающимися условиями сращиЕания при горячей деформации, ДЛя них предложены технологические критерии сращивания (ТКС) и формулы для их определения:

- в зоне отверстия и над ним ТКС включает степени деформации при уплотнении порошка и уменьшении радиуса отверстия ;

- в зоне над основой ТКС включает степени дбфориации при уплотнении порошка, уменьпении радиуса отверстия и осадки РС ;

- впервые для переходной поверхности в области отверстая предложен "ГОС, представляющий собой сумму линейных смещений при уплотнении, уширении основы у кромки отверстия и уменьшении его радиуса;

- ТКС для поверхности "ПРС - основа" складывается из ' степеней деформации при уплотнении и совместном течении РС

и осксвы в полость отверстия.

Показано, что получение теоретические зависимости <£ имеют одинаковый характер с экспериментальными зависимостями ¿^=/£¿0 , что свидетельствует об определяющем влиянии степени деформации на формирование ПРС и его сращивание с основой, а также достоверности итогов теоретического анализа процесса и полученных конечных уравнения.

С использованием разработанных методик получения образцов и их подготовки к испытаниям установлены закономерности влияния технологических факторов на I ср , которое возрастает при переходе ст зоны над основой к зоне над отверстием, от переходной поверхности к материалу ПРС и от схемы ПГШ к схеме осадки; выявлены факторы, вызывающие изменения : интег-

ральная степень деформации, пластичность материала, объем локальных деформируемых объемов, степень однородности условий деформации и условия сращивания.

Практическая ценность. Результаты исследований позволяют выбрать оптимальные параметры технологического процесса изготовления трехслойных композиционных изделий с порошковыми ра-

бочими сдоям» и плоской монолитной основой с минимальными дефектами структуры. Они могут быть использованы при производстве серийной продукции, изготовлении запасных частей машин и восстановлении изношенных деталей.

Реализация результатов работы. Разработан технологический процесс изготовления фрикционных цилиндрических лайб, получаемых на основе медного'порошка с добавлением ферромарганца, карандашного графита и граната. Партия шайб, изготовленная таким способом, прошла стендовые испытания с положительными результатами на АС "Ростсельмаз".

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуядеиы на:

- Российской республиканской научно-технической конференции "Прогрессивные технологии производства, структура и сзойства порошковых изделий, композиционных материалов и покрытий", (г.Волгоград, 1592 г.);

- Л1 научно-технической конференции ,"Научно-технические и социально-экономические проблемы охраны окружавдей среды", (г.Нижний Новгород, 1993 г.) ;

- Российской научно-технической конференции "Композиционные керамические, порошковые материалы и покрытия", (г.Москва, 1994 г.).

Публикации. По , материалам диссертации опубликовало 8 печатных работ, в том числе получены авторское свидетельство и положительное решение на выдачу патента.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и приложения н содержит 16? страниц машинописного текста, 27 рисунка, 9 таблиц и список используемой литературы из 128 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Обоснована ахтуальность теш диссертационной

работы, приводятся основные положения, вяиопише .на защиту.

В первой главе приведен обзор опубликованных работ по теме диссертации, на основании которых сделаны следующие выводы:

- используемые в настоящее время методы получения биметаллов обладает тени или иными недостатками. К их числу относится: большая трудоёмкость производства, затруднения в подготовке и предохранении, от окседирования сращиваемых поверхностей, большой расход дорогостоящего планирующего слоя вследствие его механической обработки ;

- наиболее перспективными является способы ГШ, основанные на горячей обработке давлением заготовок. При этом совмещаются преимущества ПМ в части получения материалов при требуемом сочетании компонентов биметалла с возможность!) обеспечения минимальной пористости материала слоёз, их наиболее высоких физико-мехеническях свойств и качественного сращивания мехду собой;

- существует объективная целесообразность создания многослойных, в частности, триметаллических изделий с рабочими слоями из порошковых материалов и основой из компактных. При этом важнейшим условием обеспечения высокого качестза. сращивания разнородных слоев является возмоязюсть создания в них сдвиговых деформаций.

Во второй главе даны характеристики используемых материалов, исследовательского оборудования и инструментальных оснасток, описаны методики проведения экспериментов. В качестве основы порошковых шихт использовались порошки марок ПИР 2. 2С0.28 (ГОСТ 16412.7-91), бронзовый порошок Бр01СС1 (ТУ 48 АзССР 10-32), медный порошок ПМС-1 (ГОСТ 4960-80). Для получения опытно-промышленной партии изделий были применены ка-рандаоный графит ГК-2 (ГОСТ 4404-80), ферромарганец ,5

(ГОСТ 4755-80), гранат (ГОСТ 8267-82). На основы наносились отверстия диаметрами 1-5 мм. Углы заходного конуса отверстий изменялись в пределах. 60°-120° с шагом 15°. Основы изго- , товлялись из листовой стали 40 толщиной 2 мм. На основы на-

носились гальванические'покрытия составов: Си , Си-К^, Си-Зп, и затем напрессовывалась порошковая пихта при давлениях 200-600 Ша. Предварительная оценка результатов проводилась внеантот осмотром поверхностей образцов с целью обнаружения дефектов п виде трещин и расслоений. Горячую допрессовку заготовки производили по схеме, обеспечивавшей осадку одного рабочего слоя и поперечное горячее прессование (ПГ'Ш) второго.

Испытания проводились з специально сконструированном и изготовленном устройстве на разрывной испытательной машине УММ-5. Устройстве включало два блока деталей. Один из них обеспечивает закрепление обработанной зоны образца, с во наглостью продольного перемещения после среза очередного участка. Блок деталей устройства, обеспечиваний движение подвижного

Рис Л. Схема испытания вь-резанных участков рабочих . слоев образца: I зажинноо устройство ; 2 - нож подвижный; 3 - основ а. образца; 4 - вырезанные участки; 5 - поверхность среза

Образец для проведения механических испытаний готовился следуххцим образом. По.сле определения ыестонахсвдекия оснобы

по высоте образца, производилось дзухстацийное фрезеровать рабочих слоев. На первой стадии глубина (фрезерования составляла половину толщины рабочего слоя, что обеспечивало проведение испьтаний свойств материала при срезывании оставленных его участков. После завершения этих испытаний производилось полное фрезерование рабочих слоев для нзуче-г кия переходных гон. Пси неталдсгафичегких исследованиях использовался микроскоп "/УЕОРИОТ 2-1/1

В тзетьей главе представлены результаты теоретического анализа процессов формирования биметаллических изделий без использования промежуточных слоёз: ПРС - порошковая основа з нальгпанном состоянии, ПРС - порошковая основа в подпрессо-вглшсм состоянии, ПРС - монолиткел сплошная основа, ПРС -монолитная основа с отверстиями. Показана целесообразность применения последней схемы и необходимость теоретического исследования всех этапов её технологии.

Рассмотрены особенности холодного прзссовання би- и триметаллических изделий, имеющих оскогу с отверстиями и ПРС с одной или с двух её сторон, сводящиеся к приобретению ПРС неоднородной плотности, появления градиентов , давлений и возможности поперечного смещения пороакового материала.

Получены формулы для определения плотности после ХЛ в зонах отверстий и над сплошной поверхностью основы: . ™з .., - о.

= У ■ ---5,

Ù >г. Оич , О

кп

о2 ч/1 сГп

V «п ~ Vhm.

где^Ъич , и 'br. - толщины слоя насыпанного порошка

над основой, этого же слоя порле холодног^ прессования и самой основой ; îThk. , "¡Г*п и ' -плотности

порошка и зон формовки после холодного прессования - над основой и з области отверстия.

••;■. - в -

Максимально возгсжное количество сиеставзегося пороска в полость отверстия с соответствующей поверхности основы и его относительное количество ко всей uacce noposxa, приходящейся на одно отверстие, составляют:

С*\ / „ пой oV? , .

/Т.? - r*f) • ■

Moth ~ £(Sm) t ScT? Г««-

где Vori - /1 • ^n - объем отверстия-

Определены явления, наблюдаемые при спекании йииеталлк-ческих заготовок, показано, что наряду с повысением свойств самих ПРС и появлением элементов сращивания на отдельных участках их контакта с основой, в области отверстия может происходить ухудшение такой свяеи из-за снятия эффекта упругого последействия, усадки и связанного с этим отслаивания порошкового материала от поверхности отверстий основы.

В результате анализа процесса ГШ биметаллических заготовок установлен м?ханийм уплотнения ПРС . и их совместной с основой деформации, что позволило выявить наличие двух этапов Ш, раэгршачекных цементом достижения ПРС равнопрочное«! с материалом основы: до него осадка солровоздается лиль уплотнением ПРС, после - наряду с продолжающимся уплотнением порошка в области отверстий происходит совместное растекание ПРС. и основы в сторону отверстия (рис.2). 1

Получена формулы для определения градиента давлений и переходной зоне на этапо I и плотности з отверстии при.его окончании в зависимости от впервые вводимых и аналитически представленных "структурного" и "геометрического" зкозЦгщизн-

<кстр = кгеом> ' ' '

й р llA , S ._ _ у и

Kef, /)/j, ; krean -- (Л)/r

' 21

Рис.2. Схема деформации биметаллической заготовки на втором этапе ГШ: а - начало этапа; б -'проые-жуточное полс.тение; в - предельное уплотнение материала в отверстии; 1,2,3- соответствующие или эпвры нормалььых давлений ; 4 - эпюра, соответствующая "жесткой деформации"

где ^п и - коэффициенты трения на поверхностях

"рабочий слой - пуансон" и "рабочий слой - основа" ; ^ - коэффициент бокового давления; 5 - толщина основы; L - расстояние медцу центрами соседних зон. В пределе, когда в конце первого этапа над основой достигается преданная плотность, рабочего слоя (~* Л )

вы = еур (-

т

Получены формулы относительной осадки на этапе П - от плотности в полости отверстия при окончании I этапа и относительной площади отверстия .

= а-е'^) ■;; .

а также абсолютной и относительной величины уменьшения радиуса отверстия от относительной величины осадки и соотношения раз- '

меров основы и отверстия

- - . - - -г ■ a Sg ' ' S nt^A. '

. ' -л 5.Л ••

где £•> -радиус отверстия. .''..".• •

Показано, что условия сращивания при ГШ биметаллических заготовок существенно, отличалтск з различных зона:: ПРС и ,:он-тактных поверхностях "ПРС - основа4, причем ввделены чзткре характерных их вида и для ких выявлены технологические критерии сращивания. В зоне I, включающей порошковый материал 5 дислоцирующийся - в отвзрстии и над ним, ТКС вхлвчазт степени деформации при уплотнении, сепаратном поперечном течении материала ПРС, которым можно пренебречь,' и совместном попзреч-ком течении ПРС и основы на. П этапе ГШ ив результатс зависит лишь от плотности после спекакяя и. относительного уменьшения радиуса отверстая:

ТКС в зоне 2, являющейся ПРС над сплоеноЯ поверхностью основы, включает степени деформации за счет уплотнения материала от плотности, достигнутой здесь после спекания, до . предельной осадки ПРС, отсутствующей в центре основы и максимальной у кромки отверстия, к степени уменбезгая радиуса • отверстия. Выведена формула для определения абсолютного уменьшения толщины ПРС. у кромки отверстия, зависящего от геометрических параметров заготовки

• 6с^чг tobl- •

Впервые на основе теоретических предпосылок и аналитических вкклэдок применительно к контактной ыежслойной повгрхно-сти предложен ТКС, предстазляиций собой сумму линейных смещений материала на разных его участках

. д ел = л Сг+ л Сг = л г* + ^ ТтТ'

гдвйи-а - смещение материала пси уплотнении ; ¿-¿я ид^ -- осег.оч сиещежв ра счет упнренпя основы у кромки отверстия и тангенсальнои при уменьшении радиуса отверстия.

ТКС для поверхности "ПРС - сплошная основа" складывается и? степеней деформации са счет уплотнения ПРС и при сов»естнсм пластическом точении ПРС с основой в полость отверстия, он определяется степень» уплотнения и геометрическими параметрами заготовю:.

В четвертой глаье представлены результаты исследований злияния технологических факторов на процессы холодной напрес-совки и горячего доуплотнения арехслсйних материалоз.

К числу этапов технологии производства ТСМ следует отнести все, что относится к составу порошковой шихты, используемой для прсигводстра рабочих слоев. Единственное требование, которое необходимо з данной технологии - ато обеспечение удовлетворительней форнуе^ости шихты, для чего она долака содержать пластифицирующие составляющие, оптимальное содержание которых в шихте составляет 1-3 % масс.

Отзерстая, наносимые на основу, обеспечивает свя.оь между протаволегх^йми ПРС поскольку при формовании в глх обра-бувтся своеобразные "зоклепки':, они та::.~9 упучзгшг условия формирования натзриала ПРС, однако чрегыэрьз маленькие их размеры на посволяат выполнять указанные функции, а большие -приводят к увеличения» г играт на обработку основы и на порошок для ПРС, оптимальное значение диаметра отверстий сос'гаьлязт 2-3 ми. • • ' ■

Конфигурация отверстий в оснозе определяет площадь их поверхностей на её поверхности, оптимальной является отверстио с небольшой по высоте цилиндрической часты), обеспечивающей ' связку ме*ду слоями и двух усеченных конусов, обрещенкых большими основаниями к поверхностям основы, что приводит к уве.тл-чениа указанной площади» угол заходит: конусов дол%зн составлять 120°. . .

Гальванические покрытия на основах защищают их от окисления и должны улучшать условия холодней нацрессовки, ив ни-сла. исследованных покрытий, оптшальныи являемся олобяннос с медньм подслоев, их толщина не оказывает существенного влияния на качество заготовок и из экономических соображений должна быть минимально возыокней.

В результата исследования прочности на срез различных сечзнай горячедефэрмировакных образцов . ТСМ с ПРС из железного пороска показано, '/то установленные теоретические зависимости £. = / С А) для характерна зон и поверхностей заготовок имевт одинаковый характер с экспериментальными зависимостей ~ / ' г что свидетельствует об определяющем влиянии степени деформации материала ПРС на йоркирование и срацивание с основой, а также с достоверности итогов проведенного теоретического анализа (рис.3).

Г*

МПя

250

¿00

4 - 2 3 4 А.нн.

Рис.3. Зависимость ^ («О ■ - ^ X =120°

Определено влияние технологических факторов на величины в различных сечениях и зонах заготовки в связи с условиями л степенье деформации.

Определены оптимальные значения исследованных технологических параметров, при использовании которых обеспечивается

.... „■__ _____

/ р у/; у

ч/ V

достижение значений ^-Т до 300 МПа, удовлетворительная равкспрочкость в объеме ТСМ.

Геометрические параметры отверстий в основе, для иссле-довшавс условий составляют ^ = 2 мм, = 120°, = = 3,7 ш, с учетом геометрического подобия, спределяенох'о от-шлениями^/л«* 2,7 и ^-.А«»*» = 1,3, могут быть определены скорректированные значения цлЯ основ других размеров.

Давление холодной напрессовки 300 МПа обеспечивает высокое качество и заготовок,и горячедеформированного ТСМ.

Высота П?С находится в диапазоне 1,1 Ь ^ 2,5 мм, рыбор конкретных значений необходимо производить из конструктивных, зесплуатационных " экономических соображений.

Исследования микроструктуры РС и переходных поверхностей показали, что при условиях, близких к оптимально, наблюдается достаточно однородная микроструктура и практически бездефектное сращивание на переходные поверхностях.

В_лятой главе обсуждекы результаты экспериментов и предложены рекомендации по применения исследуемого способа для изготовления фрикционных гаьйб. Разработан технологический процесс получения таких деталей. Экономический эффект от внедрения предлагаемой технологии составляет 20 мин. руб. в ценах 1994 г. .

СЕЩИЗ БЫЗОДН

1. Созданы теоретические к технологические» основы проис-зодсгва трехслойных материалов .с практически беспористшл по-■регеозьми рабочими' слоями и плосксй компактной основой, бездефектное холодное формование заготовок для ггих, осуществляется за счет использования отверстий п основал, где при холодном формовании образуется порошковые гкетуш, езязгзмзцие РС и основу, отверстия при горячей деформацга инициирует сдвиговые явления, уяучаазкцио условия формирования материала, и сращивания в больгинстве наиболее отвзтсгвенньсс зон и аервходнкх

поверхностей таких заготовок.

2. Разработаны методики поучения образцов для испытаний ТСМ, при котором один ИЗ подвергается осадке, а другой ПГШ, и самих испытаний, эскоганных на срезе приготовленных в характерных зонах элементов рабочих слоёз, выступающих над поверхностью основы, такие методики позволяют на каждом образце изучать влияние на ^ V схемы дефорпеции, локализации рабочих слоев и переходных поверхностей, а такке одного или нескольких выбранных технологических факторов;

в свою очередь, это обеспечивает уменьшение количества изготавливаемых образцов и затрат на проведение экспериментов, а достоверность результатов значительно повышается в связи с уменьшением влияния не. них неизбежной нестабильности теьспе-ратурно-силовых и других условий процесса. :

3. На основе проведанного теоретического анализа выявлены особенность холодного прессования заготовок кз би- у. тркметалличееккх материалов; сводящихся к приобретению РС за счет отверстой в основе неоднородной плотности, появлению градиентов давлений и возможности поперечного смещения порошкового материала, повышению прочности ецзпления РС с основой, за счет упругого последействия ь зоне отверстий и межчасткчных СЕязей в самих РС. Получены формулы для определения плотности после ХП в. зонах отверстий и над сплошной поверхностью основы, возможного абсолютного и относительного количества порошка, сместившегося ь поперечном направлении, прочности РС и сил его связи с основой.

4. Определены явления, наблвдаемые.при спекании би- и триметаллических заготовок, и показано, что наряду с повышением свойств самих РС, и появлением элементов .срещивания на отдельных участках их контакта с основой, в области отверстий может происходить ухудшение связи из-за снятия эффекта упругого последействия, усадки и связанного с этим отслаивания порошкового материала от поверхности отверстий основы.

5. В результате анализа процесса ГШ заготовок:

- установлен механизм уплотнения РС й их совместной с основой деформации, что позволило выявить наличие двух эта-

рдв ПЛ, разграниченных моментом достижения PC равнопрочно-сти с материалом основы: до нэго осадка сопровождается лягъ уплотнением РС, после - наряду с продолжающимся уплотнением порошка в области отверстий происходит сошестноз растекание РС и основы в сторону отверстий;

•■ построены эпюры нормальных давлений, прилагаемых к FC на обоих этапах процесса, показана кинетика их изменения, вы-, делены 'на них три характерных зоны, причем перехсдняя зона предельно сокращаясь к началу зтапа П, к aro окончанию исчезает, а при переходе к месткому кагруяента исчезает локализация всех зон;

- получены формулы для определения градиента давлего-й о переходной зоне на этапе I и плотности в отверстии гри его окончании в зависимости от впервые введенных в аналитически представленных "структурного*" и "геометрического" ксоффициен-тов, относительной осадки на этапе П, а такае абсолатной и относительной величины уменьшения радиуса отверстия ;

- с позиций современной теории уплотнения и деформации порошковых ыатзриалов обсуэдены полученные формулы и тенденции изменения изучаемых параметров при варьирована значениями независимых факторов.

6. Показано, что условия сращивания при ГШ сущесчвенно отличавтся в различных зонах РС и контактних поверхностях "РС - основа", црнчгал вэдеяеин четыре хярактер:дсс iтх вида и для нкх выявлены технологические критерии срацивеная (ИСС), получены формулы для определения их слагаемы:::

- з зоне I, в:слагга_щзЯ порошковый материал, дислоцирующийся в отверстет и.над ним, ШС включает степени деформации

.при уплотнении, сепаратном поперечном течении материала РС я совместном попзречнсм течении РС и основы на П этапе ГШ и в результате зависит лияь от плотности после спекания и относительного уменьшения радиуса отверстия;

- ТКС в зоне 2, • пвлякчцееся РС над поверхностью основы, включает степени деформации/за счет уплотнения материала РС и

степени уменьшения радиуса отверстияj

- выведена' формула, для определения абсолютного уменьшения

толщины РС у кромки отверстия, зависящего от геочег«.'ричес-ких паракетров заготовки;

- впервые на основе теоретических предпосылок и аналитических выкладок применительно к контактной кежслойной поверхности в полости отверстия предложен ТКС, предстаялягашй собой суьму линейных смещений материала на разни: её участках, причем для первого этапа ГШ езято смещение при уплотнен:™, а второго - геометрическая суша осевого смещения за счет измерения основы у кромки отверстия и тангенсальтгого при уменьшении радиуса отверстия;

- ТКС для поверхности "РС - сплощьаа основа" складывается из степеней деформации за счет уплотнения РС и при совместном пластическом течении РС и основы в полость отверстия, он определяется стелзньэ уплотнения и геометрическими параметрами заготовки.

7. Разработаны классификационные схемы факторов, зхияшях ка формирование горьчедефоршгровакных ТСМ, подход к выбору количественных значений соответствующих параметров, шкала для четырехбалъной оценки качества заготовок ТСМ, получаемых холодным прессованием; на осноес такой оценки определено влияние на качество заготовок наиболее значимых технологических факторов и их оптимальные параметры: давление холодного прессования 250 МЛа для РС из бронзового пороака, 300 МПа - железного; содержание парадна в щихте 1-3 % мае.; диаметр отверстий в основе 2-3 ми, конфигурация отверстий - небольшая по высоте цилиндрическая центральная часть и два усеченных конуса, обращенные болышгк основаниями к поверхностям, основы, угол заходного конуса 120°, размещение отверстий должно обеспечивать их наибольшую удельную поверхность на основе; гальваническое покрытие на основе,оловянное с меднш подслоем.

8. В результате исследований прочности на срез различных сечений горячедеформированных образцов ТСМ с РС из железного порошка показано, что полученные теоретические зависимости

- для характерных зон и поверхностей образцов имеют

одинаковый характер с экспериментальными зависимостями Ц, = £ (4) , что свидетельствует об определяющем влиянии

степени деформации материала РС на его формирование и сращивание с основой, а также о достоверности итогов проведенного теоретического анализа процесса и полученных коночных уравнений.

9. Установлены закономерности влкяния_технологических факторов ( с/ , «<. , Р и к ) на величины ¿. е/> в различных сечениях и зонах заготовки при различных схемах деформации ; показано, что Тер возрастает при переходе от зоны над основой х зоне над отверстием, от переходкой поверхности к материалу РС и от схемы ПГШ к схеме осадки; выявлены факторы, вызывающие изменения ¿ч> при варьировании значениями различных параметров:

- степень деформации при поперечном сдвиге материала и за счет его пористости ;

- пластичность и дефектность материала перед горячей деформацией ;

- объем локальных аон деформируемого материала, существенно бслыг.ий в зоне отверстия по сравнения с зоной над основой ;

- степень однородности условий деформации материала РС, которая в случае их наибольшей тслшины при осадке лучше, чем . при ПГШ; ' _

- условия срашявания, протекающего в материале РС эффективнее:, чем на переходной поверхности.

10. Определены оптимальные значения параметров исследованных технологических фактсрсв. при использовании которых обеспечивается достаточно однородная микроструктура ГС и без-дефгктнее^ращивание. на переходных поверхностях, достижение .значений ч> до 300 Ша, удовлетворительная равнспрочность в объеме ТСМ, минимальные затраты на подготовку основа и материал РС:

- геометрические параметры отверстий в основе для исследованных условий составляет с! »2 мм, «С = 120°,а.»? = = 3,7 ш, с их использование« и учетом геометрического подобия, определяемого отяоаениямк 2,7 я

с1»В / К '-у» 1,9 могут быть определены скорректированные

значения с1 для основ других размеров ;

- Р в 300 Ша;

- 1,х^'-1г< 2.5 м?л, выбор конкретных значений П необходимо производить в этой диапазоне, исходя из конструктивных, эксплуатационных и экономических соображений.

11. Б результате реализации полного факторного эксперимента определено Сер в зоне РС над отверстиями в зависимости от комплексного влияния а(у,) , сЦУл.! и Р(х».) , полуденное линейноо уравнение регрессии может быть применено при невозможности использования наДценных оптимальных значений этих параметров.

12. Разработанная технология производства ТСМ была применена для получения партии фрикционных шайб, проведших успешные испытания в производственных условиях. Годовая потребность б этих деталях на ПО "Ростсельмап" составляет около 50 тыс. вггук их изготовление по предложенной технологии ликвидирует создавшийся в результате нартенной кооперации дефицит и обеспечивает годовой экономический эффект 20 млн. руб. в ценах 1994 года.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Износостойкость высокоплотных порошковых железоуглеродистых материалов / В.О.Дорофеев, й.В.Еремеева, В.В.Шевченко, С.Л.Горшков // Прогрессивные технологии производства, структура и свойства порошковых изделий, композиционных материалов и покрытий: Тез. докл. Рос. респ. науч.-техн. конф. - Волгоград, 1992. - С.42-43.

2. Возможности порошковой металлургии как экологически прогрессивной области машиностроения / В.Ю.Дорофеев, А.В.Ско-риков, 2.В.Еремеева, В.В.Шевченко, Т.В.Гончарова // Научно-технические и социально-экономические проблемы охраны окружающей среды: Труды участников 7 науч.-техн. конф. - Нижний Новгород, 1993. - С.107-108.

3. Шевченко В.В. Влияние легирующих элементов на процесс мекчастичного сращивания при формировании горячештампо-

ванных материалов // Теория :: технология производства порошковых материалов и изделий: Сб. науч. тр. / Нсвочзрк. гос. техн. ун-т* - Новочеркасск, 1993. - С.40.

4. Л.с, 1803264 СССР, ЮТ 3 22Р 2/14. Способ получения конструкционно $ порошковой стали // В.Ю.Дорофеев, А.В.Скорм-коз, Е.В.Козлов, В.Г.Шягка, Т.В.Еремеева и В,В.Шевченко. -Залвл. 22.04.91Опуы. 23.03.93, Кял. ?? II.

5.' Новые технологические процессы производства горячедз-формировапных порошковых изделий / О.Г.Дорсфеев, В.Ю.Дорсфеез, И.В.Миргородский, С.Н.Сергеенко, В.В.Шевчекко // Композиционные керамические, порошковые материалы и покрытия: Тез. докл. Рос. науч.-техн. кояф. - Ы., 1994. - С.14.

6. Дорофеев Б.Ю., Сергеенко С.Н., Шевченко В.В., Ана-нпн К.Е. Способ получения трехслойных коупозиционннх матери-алоз методами горячей деформации // Основы конструирования машин: Сб. науч. тр. / Новочерк. гос. техн. ун-т. - Новочяр-касск, 1994. - С.90-93.

7. Дсрофеез Э.Г., Шевченко В.В., Анаяян К.Е. Теоретические основы холодной напрессовки пороговых аихт ка монолит-нуо подложку /,/ Основы конструирования малин: Сб. науч. тр, / Новочерк. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск, 1994. - С.93-96.

8. Способ изготовления порошковых ьяогослойных изделий: Положительное решение на заявку № 94-019410/0210 19470, от 26.05.94.

Подписано к печати 19.04.95 г. Объем 1,25 п. л. Тираж 100 экз. Зак. 614.

Типография ПГТУ, ул. Просвещения, 132.