Теоретические и технологические основы горячей штамповки порошковых карбидосталей конструкционного назначения

Скачать 446.39 Kb.

Название	Теоретические и технологические основы горячей штамповки порошковых карбидосталей конструкционного назначения
страница	4/5
Дата публикации	01.04.2015
Размер	446.39 Kb.
Тип	Автореферат

100-bal.ru > Право > Автореферат

1 2 3 4 5

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Решена научно-техническая проблема − создана научно обоснованная эффективная технология ГШ расширенной номенклатуры порошковых композиционных материалов с дисперсной структурой (карбидосталей) для изделий конструкционного назначения, обладающих высокими функциональными свойствами – износо-, коррозионно- и теплостойкостью. Номенклатура, наряду с карбидосталью с твердыми включениями из карбида титана, изготовляемой в настоящее время промышленным методом спекания, включает новые карбидостали, созданные с использованием карбидов бора и хрома. В результате применения эффективной технологии ГШ, созданной на основе высокоэнергетических методов обработки порошков – аттриторного размола и ГШ, получены износостойкие карбидостали с высокими физико-механическими и функциональными свойствами – низколегированная хромистая сталь 40Х2 – карбид бора, комплекснолегированная быстрорежущая сталь Р6М5К5 – карбид титана с повышенной теплостойкостью, высоколегированная нержавеющая сталь Х18Н15 – карбид хрома с повышенной коррозионностойкостью.

2. Исследованы закономерности приготовления полидисперсных смесей порошков карбидосталей. Установлено, что в отличие от известных представлений, разработанных применительно к получению карбидосталей по технологиям «прессование − спекание» и «ГИП − ГЭ», заключающихся в необходимости выдерживания соотношения размеров мелких и крупных частиц 1:5 и ограничения максимального размера частиц стали 15-ю мкм, равномерное распределение частиц карбида в смеси, способствующее реализации эффекта дисперсионного упрочнения в горячештампованных порошковых карбидосталях, обеспечивается при условии соизмеримости их размеров со средним размером частиц стали: 2 – 3 мкм – для карбидов; 5 – 6 мкм – для сталей; максимальный размер карбидных частиц не должен превышать 5 мкм, стальных – 15 мкм.

3. Установлены особенности горячего уплотнения карбидосталей.

- в отличие от холодного прессования шихт односторонняя горячая допрессовка неспеченных пористых заготовок при получении карбидосталей в закрытом штампе приводит к образованию трещин отрыва в зоне контакта «торец пуансона – торец заготовки» в результате действия локализованных растягивающих напряжений, уменьшить значения которых и, соответственно, снизить вероятность трещинообразования позволяет применение схемы двустороннего нагружения;

- в отличие от объемной штамповки спеченных заготовок на основе железа и низколегированных сталей в открытом штампе, смена схемы всестороннего неравномерного сжатия на начальной стадии уплотнения карбидосталей на схему одноосного растяжения на заключительной стадии обусловливает формирование поверхностных трещин при меньших критических напряжениях поперечного течения материала;

- реализация схемы горячей осадки неспеченных заготовок карбидосталей в предварительно сформованных оболочках из пористого железа позволяет предотвратить трещинообразование на периферии деформируемой заготовки, характерное для схемы объемной штамповки в открытом штампе, за счет создания противодавления со стороны стенок оболочки;

- при горячей допрессовке неспеченных двухслойных заготовок особенности напряженно-деформированного состояния выражаются в разной интенсивности уплотнения пластичного (железного) и жесткого (из карбидостали) слоев, в результате чего возможно искривление границы раздела слоев, что вызывает необходимость регулирования их исходной плотностью.

4. Установлено, что при спекании заготовок из карбидосталей типа быстрорежущая сталь – карбид титана на поверхности частиц карбида возникает диффузионная зона не только из-за диффузии молибдена, как считалось ранее, но, в основном, за счет диффузии ванадия и вольфрама. В отличие от карбидосталей с карбидом титана, в карбидосталях с карбидом бора диффузионная зона возникает только в матричной (стальной) области за счет диффузии углерода и бора. В горячештампованных карбидосталях, в отличие от существующих представлений, диффузионные зоны образуются также, как и в спеченных карбидосталях, однако вследствие кратковременности тепловой обработки они имеют незначительные размеры, что уменьшает степень деградации материала карбидных включений. С этой же целью рекомендуется все виды тепловой обработки заготовок под штамповку (спекание, нагрев под штамповку) вести при температурах ниже точки солидус, используя при этом прессовки с относительной плотностью не ниже 86 % для предотвращения обособленной усадки спекаемого материала из механоактивированных порошков.

5. Установлено, что механическая прочность горячештампованных карбидосталей выше (в среднем на 20 %) по сравнению с полученными методами спекания и ГИП, что обусловлено повышением качества сращивания за счет увеличения сегрегационной емкости границ субструктуры при механоактивации исходных компонентов шихты и использования в качестве активатора контактного взаимодействия «полезных» легирующих элементов и примесей, а также повышением плотности материала-основы в результате обработки давлением.

6. Впервые показано, что интенсивность износа рабочих поверхностей полированных карбидосталей уменьшается в ~3,5 раза в отличие от неполированных, что объясняется снижением нагрузки на карбидные зерна и практическим отсутствием их выкрашивания из стальной матрицы, а также формированием поверхностного наноструктурного слоя и наличием в его структуре метастабильного аустенита, испытывающего деформационное мартенситное превращение при трении.

7. Установлены преимущества технологии получения карбидосталей методом ГШ механоактивированных шихт в оболочках из пористого железа по оптимальным рекомендованным энергосиловым и температурно-временным режимам, а также качественных показателей горячештампованных изделий в сравнении с известными аналогами:

- ГШ обеспечивает возможность получения заготовок деталей из карбидосталей типа «быстрорежущая сталь − TiC» с минимальным припуском под последующую механическую обработку в отличие от технологии экструзии, которая предполагает производство полуфабрикатов; характеристики теплостойкости горячештампованных и экструдированных карбидосталей находятся на одном уровне;

- коррозионная стойкость горячештампованной карбидостали «нержавеющая сталь – Cr₃C₂» в 2 раза выше, чем у гетерофазного материала аналогичного состава, полученного спеканием неразмолотых порошков, что обусловлено измельчением зеренной структуры металла-основы при механоактивации и ограничением зоны диффузионного взаимодействия на границе «сталь - карбид» при ГШ;

- ГШ обеспечивает возможность получения карбидостали типа «сталь 40Х2 – В₄С», в которой проявлению эффекта дисперсионного упрочнения способствует ограниченность диффузионного взаимодействия на границе «сталь - карбид», что существенным образом отличает данную технологию от технологий «прессование - спекание» и «ГИП - экструзия», обусловливающих развитие процессов деградации карбидных частиц; износостойкость карбидостали «сталь 40Х2 – 2 мас. % В₄С» превышает соответствующий показатель стали ПК40Д2Н3 в 2 раза, стали 40Х – в 3 раза.

8. Практическая ценность работы заключается во введении в технологические процессы изготовления изделий из карбидосталей новых технологических операций (предварительный размол порошка карбида, удаление из шихты крупных частиц, полирования), которые позволяют улучшить свойства шихт и изделий. Разработаны комплексные технологические процессы изготовления сферического шарнира из карбидостали 40Х2 – 2 % В₄С, двухслойного изделия (корпус пяты) с рабочим износостойким слоем из карбидостали Р6М5К5 – 20 % ТіС, корпуса клапана из износостойкой и антикоррозионной карбидостали Х18Н15 – Cr₃C₂. При изготовлении изделий использованы новые схемы изготовления заготовок. Предложенные варианты методов ГШ апробированы при изготовлении изделий в опытно-промышленных условиях на предприятии «Техоснастка – инструмент» (г. Краснодар). На предприятии «Седин-Техмашстрой» (г. Краснодар) проведены сравнительные испытания сферических шарниров из карбидостали и изготовляемых в настоящее время из стали 40Х. Установлено, что износостойкость шарниров из карбидостали в 6 раз выше.

Основные публикации

Mironets S. V., Svistun L. I., Serdyuk G. G., Shtern M. B. Determination of the Compressibility, Side Presser and External Friction of Metal Powders // Soviet Powder Metallurgy and Metal Ceramics, Vol. 31, No. 8(356), 1992, P. 721 – 726.

Миронец С. В., Свистун Л. И., Сердюк Г. Г., Штерн М. Б. Определение уплотняемости, бокового давления и внешнего трения металлических порошков // Порошковая металлургия. – 1990. − № 5. – С. 12 – 14.

Dorofeev Yu. G., Kushchevskii А. Е., L’vova G. G., Miroshnikov V. I., Serdyuk G. G., and Svistun L. I. Principles of Standardization of the Articles of Complex Shape Produced by the Methods of Powder Metallurgy // Soviet Powder Metallurgy and Metal Ceramics, Vol. 31, No. 8 (356), 1992, P. 721 – 726.

Дорофеев Ю. Г., Кущевский А. Е., Львова Г Г, Мирошников В. И., Сер-

дюк Г. Г., Свистун Л. И. Принципы стандартизации изделий сложной формы, изготовляемых методами порошковой металлургии // Порошковая металлургия . – 1992 − № 8 – С. 97 − 104.

Pavligo T. M, Plomodyalo L. G., Plomodyalo R. L, Svistun L.I. Milling of Carbide-Steel Powder Components and Their Mixtures in an Attrition Mill // Powder Metallurgy and Metal Ceramics, Vol. 43, Nos.5 − 6 (437), 2004, P. 223 – 228.

Павлыго Т. М., Пломодьяло Л. Г., Пломодьяло Р. Л., Свистун Л. И. Размол порошковых компонентов карбидостали и их смеси в аттриторе // Порошковая металлургия. 2004.  № 5/6.  С. 5  11.

Pavligo T. M, Serdyuk G. G., Svistun L. I., Plomodyalo R. L, Plomodyalo L. G. Hot Pressing Technology to Produce Wear-Resistant P/M Structural Materials with Dispersed Solid Inclusions // Powder Metallurgy and Metal Ceramics, Vol. 44, Nos.7 − 8, 2005, P. 341 – 346.

Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г., Свистун Л. И., Пломодьяло Р. Л., Пломодь-

яло Л. Г. Применение технологии горячей штамповки для получения порошковых износостойких конструкционных материалов с дисперсными твердыми включениями // Порошковая металлургия. – 2005. − № 7/8. – С. 341 – 347.

Свистун Л. И., Дмитренко Д. В., Пломодьяло Р. Л., Сердюк Г. Г. Структура и свойства горячештампованного композита «быстрорежущая сталь – карбид титана» // Порошковая металургия и функциональные покрытия. − 2009. − № 1. – С. 29 – 33.
Svistun L.I., Pavlygo T. M,, Dmitrenko D. V. Structure and Properties of an R6M5K5 High-Speed Steel-Titanium Carbide Composite in the Form of a Hot-Forged Bilayer Product // Russian Metallurgy (Metals), Vol. 2009, No. 3, pp. 237 – 241.

Свистун Л. И., Павлыго Т. М., Дмитренко Д. В. Структура и свойства композита быстрорежущая сталь Р6М5К5 – карбид титана в горячештампованном двухслойном изделии // Металлы. – 2009. − № 3. – С. 68 – 73.

Свистун Л. И. Карбидостали конструкционного назначения: изготовление, свойства, применение (Обзор) // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. – 2009 − № 3. − С.41 – 50.
Свистун Л. И., Павлыго Т. М., Дмитренко Д. В. Технология горячей штамповки порошков карбидосталей типа легированная сталь – карбид // Технология металлов. – 2009. – № 6. – С. 30 – 36.
Шуляков Ю. М., Решетников В. Ф., Кузьма В. А., Миненко В. А., Свис- тун Л. И., Трухан Ю. В. Разработка теории, технологии и оборудования для формования сложных конструкционных порошковых изделий // Новые исследования в машиностроении и металлообработке. Сб. статей. – Краснодар: Краснод. политех. ин-т, 1982. – С. 108 – 110.
Михайлов О. В., Сердюк Г. Г., Свистун Л. И., Петрик П. А. Компьютерное моделирование процессов обработки давлением порошковых изделий и решение задач их поверхностного упрочнения // Прогрессивные технологические процессы в машиностроении, конструирование станков, станочных комплексов и инструментов. Межвузовский сборник научных трудов. – Краснодар: Изд-во КубГТУ, 1998. – С. 71 – 89.
Serdyuk G., Sakhnenko A., Pavligo T., Svistun L., Plomodyalo R., Plomodyalo L. Wear Resistant Composite Materials and parts, Manufactured by Hot Pressure Treatment // International conference “Science for Materials in the Froutier of Centuries: Advantages and Challenges”. Proceedings of Conference. − Kiev, Ukraine. 48 November 2002. – Рр. 391 392.
Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г., Свистун Л. И., Пломодьяло Р. Л., Пломодь- яло Л. Г. Технология горячей штамповки порошковых износостойких конструкционных материалов с дисперсными включениями// Международная конференция «Новейшие технологии в порошковой металлургии и керамике». Тезисы докладов. – Киев, Украина, 812 сентября 2003 г. – С. 167  168.
Павлыго Т. М., Свистун Л. И., Пломодьяло Р. Л., Пломодьяло Л. Г. Оптимальные параметры процесса размола карбидостали в аттриторе // Третья международная конференция «Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследование, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации изделий». Тезисы докладов.  Кацивели, АР Крым, Украина, 13 17 сентября 2004 г.  С. 148 149.
Михайлов О. В., Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г., Свистун Л. И. Пластическое деформирование порошковых конструкционных материалов с дисперсной структурой // Наукові нотатки. Міжвузівський збірник. Випуск 14.  Луцьк: ЛДТУ, 2004.  С. 215  221.
Михайлов О. В., Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г., Свистун Л. И. Технология спеченных конструкционных материалов с дисперсной структурой // Реологія, структура, властивості порошкових та композиційних матеріалів. Збірник наукових праць. – Луцьк: ЛТДУ, 2004.  С.100 − 108.
Патент на полезную модель № 49476 РФ,. МПК 7 В22F9/02. Технологическая линия для производства шихты из дисперсных порошков для карбидосталей / Свистун Л. И., Пломодьяло Л. Г., Пломодьяло Р. Л., Сердюк Г. Г., Павлыго Т. М.; Заявл. 04.07.2005; Опубл. 27.11.2005, Бюл. № 33.  2 с.
Декларацiйний патент на корисну модель № 10429 UA Технологiчна лiнiя для виробництва шихти з дисперсних i дрiбнодисперсних порошкiв для карбiдосталей / Сердюк Г. Г., Павлиго Т. М. Селiванов В. Г., Свiстун Л. I., Пломод’яло Л. Г., Пломод’яло Р. Л. – Опубл. 15. 11. 2005, Бюл. № 11.
Mikhailov O., Pavligo T., Serdyuk G., Svistun L., Plomodyalo R. Computer Modeling of Two-Layer Age-Hardened Powder Bodies by Pressing and Punching // Deformation and Fracture in Structural PM Materials: Collected reports of Proceeding of the International Conference 2730 September 2005. − IMR SAS, Kosice, Slovakia, 2005.  Pр. 254 − 259.
Mikhailov O., Pavligo T., Serdyuk G., Svistun L., Plomodyalo R. Modeling of Two-Layer Age-Hardened Powder Bodies Processing by Pressing and Forging // Collected reports of Congress & Exhibition Proceedings (EURO PM) 25 October 2005. − Vol. 3.  Prague, Czech Republic. 2005. Pр. 433  438.
Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г., Свистун Л. И., Пломодьяло Р. Л., Пломодь- яло Л. Г. Особенности технологии горячей штамповки карбидосталей с мелкодисперсными включениями // Международная конференция «Современное материаловедение: достижения и проблемы». Тезисы докладов.  Киев, Украина, 26  30 сентября 2005 г.  С. 211.
Михайлов О. В., Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г., Свистун Л. И., Пломодьяло Р. Л. Компьютерное моделирование процессов прессования и штамповки двухслойных дисперсноупрочненных порошковых изделий // Международная конференция «Современное материаловедение: достижения и проблемы». Тезисы докладов.  Киев, Украина, 26  30 сентября 2005 г.  С. 843 – 844.
Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г., Свистун Л. И., Пломодьяло Р. Л., Розмел порошкiв карбiдосталей в атриторi // Науковi нотатки. Мiжвузiвський збiрник (за напрямом «Iнженерна механiка»). Випуск 16. – Луцьк, 2005. – С. 170 – 187.
Михайлов О. В., Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г., Свистун Л. И. Моделирование технологических процессов прессования и штамповки двухслойных дисперсно-упрочненных порошковых изделий // Математические модели и вычислительный эксперимент в материаловедении. Серия “Моделирование в материаловедении». Труды ин-та. / Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины.  Киев, 2005. − С. 53  58.

1 2 3 4 5

	Программа вступительных испытаний Тема Теоретические основы растениеводства Теоретическое обоснование диапазона оптимальной влагообеспеченности полевых культур. Биологические основы разработки системы удобрений....		Рабочая программа по дисциплине Теоретические основы электротехники Дисциплина: «Теоретические основы электротехники» относится к циклу профессиональных дисциплин, для ее изучения студент должен обладать...
	Теоретические и практические аспекты нового подхода к созданию потребительских... «Технология и товароведение пищевых продуктов и функцио-нального и специального назначения и общественного питания»		Программа учебной дисциплины «Физические и технологические основы наплавки и напыления» Место дисциплины «Физические и технологические основы наплавки и напыления» в структуре ооп бакалавриата
	Рабочая программа учебной дисциплины теоретические основы автоматизированного управления Для изучения дисциплины «Теоретические основы автоматизированного управления» студентам необходимо обладать знаниями, умениями и...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Организация работы «горячей линии» мэрии Архангельска по вопросам противодействия коррупции. Информация о работе «горячей линии»...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... «мдк теоретические и методические основы организации различных видов деятельности детей раннего и дошкольного возраста» Теоретические...		Т. В. Сазанова теоретические основы и технологии по естествознанию В. Сазанова. Теоретические основы и технологии по естествознанию. Учебно-методический комплекс. Методические указания и индивидуальные...
	Программа дисциплины «Инженерно-технологические основы дизайна среды» Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки для...		Программа дисциплины «Инженерно-технологические основы дизайна среды» Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки для...
	Реферат ргасу 19 2009 699 содержание введение 2 список использованной... «Теоретические основы "Философии хозяйства" С. Н. Булгакова» одна из важных и актуальных тем на сегодняшний день		Методические рекомендации по дисциплине сд. 14 Технологические практикумы... Практикум по дисциплине «Технологические основы социально-культурной деятельности» предполагает овладение совокупностью способов...
	План введение Глава Научно-теоретические основы возрастных особенностей детского творчества Теоретические и методические вопросы организации творчества у школьников разных возрастов на уроках изобразительного искусства		Методические рекомендации по изучению учебной дисциплины б 6 Теоретические... Б 6 Теоретические и экспериментальные основы психолого-педагогической деятельности: Психология развития
	Рабочая программа дисциплины Теоретические основы органической химии... Целями освоения дисциплины Теоретические основы органической химии биологически активных добавок являются		Рефератов по дисциплине «Теоретические основы квалификации преступлений» Примерная тематика рефератов по дисциплине «Теоретические основы квалификации преступлений»

Теоретические и технологические основы горячей штамповки порошковых карбидосталей конструкционного назначения

Похожие: