CC BY
44Технология и мехатроника в машиностроении
References
1. Rezyapov V. Sh., Gukovskii V. B., Klyackin A. S. Napravlennaya kristalizaciya rasplava I posledyushaya visokotemperatyrnaya gazostaticheskaya obrabotka, kak instryment ymen'sheniya liteinih defectov // Reshetnevskie chteniya : materiali XVII Megdynarodnoi nauchnoi konferencii. 2013. Chast' 1, s. 437-439.
2. Zlenko M. A., Zabednov P. V. Additivnie tehnologii v opitnom liteinom proizvodstve. Tehnologii lit'ya metallov I plastmass s ispol'zovaniem sintez-modelei I sintez form // Metallurgiya mashinostroeniya. 2013. № 5, s. 26.
© Сабенин В. В., Резяпов В. Ш., Галичина М. А., 2014
УДК 621.762
ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ В ТЕХНОЛОГИИ ПОРОШКОВЫХ ИЗДЕЛИЙ
Е. В. Сергеева, О. Г. Коренев, С. С. Ивасев
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: [email protected]
Приводятся сведения о применении ультразвуковых колебаний в технологии изготовления изделий порошковой металлургии. Отмечается, что воздействие ультразвуковых колебаний открывает новые возможности для разработки качественных и экономичных конструкций, в том числе деталей летательных аппаратов.
Ключевые слова: ультразвуковые колебания, порошковые изделия.
APPLICATIONS OF ULTRASONIC FLUCTUATIONS IN TECHNOLOGY OF POWDER PRODUCTS
E. V. Sergeyeva, O. G. Korenev, S. S. Ivasev
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation Е-mail: [email protected]
The data on application of ultrasonic fluctuations are provided in manufacturing techniques of products of powder metallurgy. It is noted that impact of ultrasonic fluctuations opens new opportunities for development of qualitative and economic designs, including details of aircraft.
Keywords: ultrasonic fluctuations, powder products.
Особенностью порошковой металлургии как промышленного метода изготовления различного рода изделий является применение исходного сырья в виде порошков. Порошки прессуются (формуются) в изделия заданных размеров и подвергаются термической обработке (спеканию) при температурах ниже температуры плавления основного компонента шихты. Существующая сегодня порошковая технология - это широкая область получения дисперсных тел, применяемых в разнообразных отраслях. Вследствие некоторого внешнего сходства технологии порошковой металлургии с технологией керамического производства. изделия, изготавливаемые методами порошковой металлургии, широко известны также под названием металлокерамических. Металлические порошки открывают новые возможности для разработки более современных и экономичных конструкций.
Сегодня потребителями изделий из спеченных материалов являются многие отрасли промышленности. Такие изделия широко применяются в конструкциях механических передач и деталей двигателей, в том
числе летательных аппаратов. Если первые детали механизмов, полученные порошковой металлургией, например, втулки и подшипники, появившиеся в 60-х годах прошлого столетия, имели простую форму, то выпускаемые в настоящее время изделия могут иметь чрезвычайно сложную конфигурацию и отвечать высоким требованиям, которые предъявляются к ним по прочности, износостойкости и надежности.
Целью работы являлось повышение качества деталей, получаемых методами порошковой металлургии. Для изготовления детали типа «муфта» был выбран диффузионно-легированный порошок Distaloy 8А производства Hбganas [1]. Этот порошок производят на основе губчатого железного порошка марки 8С 100.26, в который методом легирования введены 1,75 %№, 1,5 % Си и 0,5 % Мо. Комбинация свойств компонентов состава обеспечивает максимум плотности и прочности. Distaloy 8А рекомендуется для достижения значений плотности после однократного прессования до 6,9 г/см3. При добавлении графита может достигаться прочность на растяжение после спекания
Решетневскуе чтения. 2014
до 600 МПа. Б18Моу 8Л обеспечивает достижение высокой прочности прессовки. Этот порошок также хорошо подходит для изготовления деталей, требующих термообработки.
Прессовки из порошка Б18Моу 8Л имеют хорошую финишную обрабатываемость, стабильность размеров в спеченном состоянии и высокую прочность после термообработки. Уровень твердости выше 40 ИЯС достигается при содержании углерода 0,6 % и выше. По сравнению с другими порошками на основе железа твердость в спеченном состоянии значительно ниже для Б181а1оу 8Л. Это облегчает механическую обработку, но после дополнительной термообработки твердость деталей из Б151а1оу 8Л значительно увеличивается.
Для получения требуемой плотности необходимо создать давление в 700 МПа. Для изготовления детали типа муфта необходимо применить пресс с усилием более 300 тонн. Так как производство детали типа «муфта» не массовое, то использовать данный пресс неэкономично. Для достижения требуемой прочности получаемой детали можно применить пресс менее мощный, но добавить ультразвуковые колебания.
Известно, что влияние ультразвуковых колебаний в частотном диапазоне 15-00 кГц, передаваемых через оснастку и инструмент и обеспечивающих резонансные колебания частиц порошка, может повлиять на улучшение свойств продукции (может привести к повышению характеристик прессуемого изделия) [2] .
Так, плотность прессовок из порошков при условии воздействия ультразвуковых колебаний повышается на 10-12 % при тех же удельных давлениях прессования, что и без применения ультразвука (2001 000 МПа).
По предлагаемой технологии получения детали одновременно с технологической операцией прессования на оснастку воздействуют ультразвуковые колебания, которые вызывают колебания структурных частиц металла, близкие к частоте собственных колебаний, что позволяет привести большую долю этих частиц в состояние резонанса. Влияние ультразвука приводит к существенному снижению трения частиц материала между собой и с поверхностями оснастки, более плотной укладке частиц, значительным флуктуациям энергии и образованию избыточной концентрации точечных дефектов и прежде всего вакансий по плоскостям скольжения. Это способствует существенному повышению пластичности, схватыванию и даже свариванию частиц металла между собой и многократному снижению необходи-
мых для протекания процесса удельных затрат энергии. Кроме того, увеличение концентрации вакансий приводит к росту вероятности их столкновения в процессе миграции, в результате чего могут образоваться стойкие конфигурации вакансионных групп. Образованием подобных несовершенств, способных сохраниться длительное время и оказывать воздействие на диффузионные процессы при последующей операции термической обработки, можно объяснить наследственное влияние ультразвуковой обработки [3]. В результате плотность полученных холодным прессованием брикетов и прессованных заготовок достигает до 0,92...0,99 от плотности компактного материала при соотношении высоты изделия к поперечному размеру до 1,3 и выше и равномерной плотности по высоте. На экспериментальных образцах требуемую плотность получили при меньшем давлении, так как использовался гидравлический пресс с номинальным усилием 250 тонн. Для создания ультразвуковых колебаний в работе использовался ультразвуковой генератор УЗГ2-10.
Результаты работы по применению ультразвуковых колебаний позволили снизить удельные усилия и энергетические затраты, что привело к повышению стойкости технологической оснастки, эффективности и производительности технологического процесса производства порошковых изделий.
Библиографические ссылки
1. Höganäs Iron and Steel Powders for Sintered Components. Höganäs Handbook for sintered components. 1998. 245 p.
2. Балдев Р., Раджендрон В., Паланичами П. Применение ультразвука. М. : Техносфера, 2006. 579 с.
3. Биронт В. С. Ультразвуковая и термоультразвуковая обработка металлов и сплавов / КИЦМ. Красноярск, 1973. 170 с.
References
1. Höganäs Iron and Steel Powders for Sintered Components. Höganäs Handbook for sintered components. 1998. 245 p.
2. Baldev R., Radzhendron V., Palanichami Item. Ultrasound application. M. : Publishing house Technosphere, 2006. 579 p.
3. Biront V. S. ultrasonic and thermoultrasonic processing of metals and alloys. Krasnoyarsk: KITsM, 1973. 170 p.
© Сергеева Е. В., Коренев О. Г., Ивасев С. С., 2014
