Preview

Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Особенности контактного взаимодействия на границе слоев горячештампованного порошкового биметалла типа «конструкционная сталь – быстрорежущая сталь»

https://doi.org/10.17073/1997-308X-2018-3-11-22

Полный текст:

Аннотация

Основная проблема при производстве биметаллов (БМ) заключается в необходимости обеспечения адгезионного взаимодействия на границе контакта слоев, предотвращающего их отслаивание в процессе эксплуатации. Горячая штамповка пористых заготовок обеспечивает возможность получения высокоплотных порошковых БМ с минимальным количеством пор как в объеме материала слоев, так и на границе между ними, что способствует повышению прочности сцепления. При изготовлении горячештампованных порошковых БМ существует вероятность смешивания материалов шихт рабочего слоя и подложки, что может привести к неконтролируемому «размыванию» границы раздела. В настоящей работе для получения пористых заготовок БМ типа «конструкционная сталь – быстрорежущая сталь» использован предложенный ранее способ, предусматривающий предварительную подпрессовку порошка труднодеформируемого материала. С целью определения механических свойств и проведения структурного анализа были приготовлены двухслойные цилиндрические образцы диаметром 20 мм, длиной 30 мм. Материал основы БМ – сталь ПК40, рабочего слоя – распыленный порошок быстрорежущей стали М2 с удовлетворительными характеристиками прессуемости. Пористые заготовки образцов БМ прессовали в специально сконструированной пресс-форме на гидравлическом прессе, позволяющей осуществлять двустороннее прессование двухслойных порошковых формовок с заданным распределением плотности и прочности слоев. Холоднопрессованные заготовки БМ спекали в защитной атмосфере, а затем подвергали горячей допрессовке на лабораторном копре. Часть заготовок изучали в спеченном состоянии. Кроме того, проводили горячую допрессовку неспеченных холоднопрессованных заготовок. Удовлетворительная технологическая прочность материала рабочего слоя наблюдалась при его пористости 34 % < Праб.сл < 45 %. При Праб.сл > 45 % порошок не формуется, а при Праб.сл < 34 % рабочий слой отслаивается. Установлено, что максимальную прочность соединения слоев и термостойкость БМ обеспечивает применение технологической схемы, предусматривающей предварительное спекание холоднопрессованных заготовок и последующую горячую штамповку. Оптимальное давление подпрессовки рабочего слоя составляет 145 МПа.

Об авторах

Ю. Г. Дорофеев

Россия

Доктор технических наук, профессор



В. Ю. Дорофеев
Южно-Российский государственный политехнический университет (ЮРГПУ) (НПИ) им. М.И. Платова
Россия

Доктор технических наук, профессор кафедры «Технология машиностроения» ЮРГПУ (НПИ).

346428, Ростовская обл., Новочеркасск, ул. Просвещения, 132



А. В. Бабец
Южно-Российский государственный политехнический университет (ЮРГПУ) (НПИ) им. М.И. Платова
Россия

Кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология машиностроения» ЮРГПУ (НПИ).

346428, Ростовская обл., Новочеркасск, ул. Просвещения, 132



Е. Н. Бессарабов
Южно-Российский государственный политехнический университет (ЮРГПУ) (НПИ) им. М.И. Платова
Россия

Кандидат технических наук, доцент кафедры «Международные логистические системы и комплексы» ЮРГПУ (НПИ).

346428, Ростовская обл., Новочеркасск, ул. Просвещения, 132



О. Н. Романова
Южно-Российский государственный политехнический университет (ЮРГПУ) (НПИ) им. М.И. Платова
Россия

Кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология машиностроения» ЮРГПУ (НПИ).

346428, Ростовская обл., Новочеркасск, ул. Просвещения, 132



А. Н. Свиридова
Южно-Российский государственный политехнический университет (ЮРГПУ) (НПИ) им. М.И. Платова
Россия

Ассистент кафедры «Автомобили и транспортно-технологические комплексы» ЮРГПУ (НПИ).

346428, Ростовская обл., Новочеркасск, ул. Просвещения, 132



Список литературы

1. Nenbrand A., Rödel J. Gradient materials: An overview of a novel concept. Z. Metall. 1997. Bd. 88. No. 5. S. 308—321.

2. Роман О.В. Механизм взрывного прессования порошков. Докл. АН БССР. 1991. No. 1. С. 144—147.

3. Прюммер Р. Обработка порошкообразных материалов взрывом. Пер. с нем. М.: Мир, 1990.

4. Hammil J.A. What are the joining processes, materials and techniques for powder metal parts. Welding J. 1993. No. 2. P. 37—44.

5. Kurt A., Gülenç B., Türker M. Investigation of the weldability of PM parts by using MAG welding method. In: 1-st National PM Conference (Ankara, Turkey, Sept. 15—16, 1996). P. 595—602.

6. Fitzpatric G.A., Broughton T. Diffusing bonding aeroengine components. Defense Sci. J. 1985. Vol. 38. P. 477—485.

7. Zhang Y.C., Nakagama H. Proposal of new bonding techniques: Instantaneous liquid phase bonding. Trans. of J. W. R. 1987. Vol. 16. P. 17—29.

8. Mahoney M.W., Bampton C.C. Fundamentals of diffusion bonding. ASM Handbook. 1984. Vol. 6. P. 156—159.

9. Owczarsu W.A., Poulonis D.F. Application of diffusion welding in USA. Welding J. 1981. No. 2. P. 22—33.

10. Kurt A., Aksoy M., Saritas S. Investigation of diffusion welding parameters for welding of PM Bronze (10 % Sn) to a mild steel. Advances in Structural PM Component Production: Proc. Eur. Conf. ( Munich, Germany, Oct. 15—17, 1997). EPMA, 1997. P. 221—227.

11. Schwartz M.M., Poulonis D.F. Diffusion, welding and brazing. Welding Handbook. 1990. Vol. 3. P. 312—335.

12. Федорченко И.М., Пугина Л.И. Композиционные спеченные антифрикционные материалы. Киев: Наук. думка, 1980.

13. Selcuk C., Bond S., Woollin P. Critical review of joining processes for powder metallurgy parts. In: EURO PM2008: Proc. Inter. Powder Metallurgy Congress and Exhibition (Mannheim, Germany, 29 Sept. — 1 Oct., 2008). EPMA, 2008. Vol. 3. P. 255—260.

14. Galán-Salazar A., Campos M., Torralba J.M., Kjellén L., Mårs O. The base material: A key factor in sinter-brazing. Metal Powder Report. 2017. Vol. 72. No. 5. P. 349—354.

15. Nyborg L., Borgström H., Sotkovszki P., Krona Jan-Olof. Development and manufacture of brazed sintered part for wear resistant application. In: EURO PM2009: Proc. Inter. Powder Metallurgy Congress and Exhibition (Copenhagen, Denmark, 12—14 Oct., 2009). EPMA, 2009. Vol. 1. P. 163—168.

16. Galán-Salazar A., Campos M., Torralba J.M., Kjellén L., Mårs O. Wettability for understanding the behaviour of new filler materials for sinter-brazing. Powder Metallurgy. 2017. Vol. 60. No. 2. P. 97—104.

17. Семченков В.П. Разработка технологии горячей штамповки биметалла типа «сталь — бронза» с порошковым рабочим слоем: Автореф. дис. … Кандидат технических наук. Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2000.

18. Бессарабов Е.Н., Дорофеев Ю.Способ прессования двухслойных порошковых многофункциональных изделий с вертикальным расположением слоев: Пат. 2475335 (РФ). 2013.

19. Бессарабов Е.Н., Яси М.К., Дорофеев Ю.Г., Дорофеев В.Ю. Факторы, влияющие на качество горячештампованных порошковых биметаллических изделий. Металлур2014. No. 5. С. 88—91.

20. Ютишев А.С. Разработка технологии производства биметаллических дисковых фрез с рабочими элементами из порошковых быстрорежущих сталей: Автореф. дис. … Кандидат технических наук. Новочеркасск: НГТУ, 1994.

21. Didu M., Radu S., Ciupitu I., Ciobanu M. Effect of composition surface layer on some properties of the PM bicomponent parts In: EURO PM2007: Proc. Inter. Powder Metallurgy Congress and Exhibition (Toulouse, France, 15—17 October, 2007). EPMA, 2007. Vol. 1. P. 151—155.

22. Höganäs. Technical data sheet. M2: Water atomised high speed steel powder. M2 data — Iss. 05/07. P. 1—4.

23. Атапек З.Х., Полат З., Гюмюз С., Эризир Э., Алтуж Г.С. Выявление микроструктуры порошковых инструментальных сталей разными методами травления. Металловедение и термическая обработка металлов. 2014. No. 3. С. 42—48.

24. Анциферов В.Н., Черепанова Т.Структура спеченных сталей. М.: Металлургия, 1981.

25. Витязь П.А., Керженцева Л.Ф., Дьячкова Л Н., Маркова Л.Ф. Порошковые материалы на основе железа и меди: Атлас структур. Минск: Белорус. наука, 2008.

26. Трефилов В.И., Мильман Ю.В., Фирстов С.А. Физические основы прочности тугоплавких металлов. Киев: Наук. думка, 1975.


Для цитирования:


Дорофеев Ю.Г., Дорофеев В.Ю., Бабец А.В., Бессарабов Е.Н., Романова О.Н., Свиридова А.Н. Особенности контактного взаимодействия на границе слоев горячештампованного порошкового биметалла типа «конструкционная сталь – быстрорежущая сталь». Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya. 2018;(3):11-22. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2018-3-11-22

For citation:


Dorofeyev Y.G., Dorofeyev V.Y., Babets A.V., Bessarabov E.N., Romanova O.N., Sviridova A.N. Contact interaction peculiarities at the boundary of layers of «structural steel–high-speed steel» hot-forged powder bimetal. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya. 2018;(3):11-22. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1997-308X-2018-3-11-22

Просмотров: 169


ISSN 1997-308X (Print)
ISSN 2412-8767 (Online)