RU2696164C1 - Способ получения биметаллических изделий штамповкой жидкого металла - Google Patents
Способ получения биметаллических изделий штамповкой жидкого металла Download PDFInfo
- Publication number
- RU2696164C1 RU2696164C1 RU2018143515A RU2018143515A RU2696164C1 RU 2696164 C1 RU2696164 C1 RU 2696164C1 RU 2018143515 A RU2018143515 A RU 2018143515A RU 2018143515 A RU2018143515 A RU 2018143515A RU 2696164 C1 RU2696164 C1 RU 2696164C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid metal
- base
- matrix
- metal
- bimetallic
- Prior art date
Links
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 7
- 238000005242 forging Methods 0.000 title abstract 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000010953 base metal Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 10
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 abstract 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 3
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- IZJSTXINDUKPRP-UHFFFAOYSA-N aluminum lead Chemical compound [Al].[Pb] IZJSTXINDUKPRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M potassium fluoride Chemical compound [F-].[K+] NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 235000003270 potassium fluoride Nutrition 0.000 description 1
- 239000011698 potassium fluoride Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 102220057728 rs151235720 Human genes 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
- B22D18/02—Pressure casting making use of mechanical pressure devices, e.g. cast-forging
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления биметаллических заготовок методом штамповки жидкого металла. Жидкий металл основы заливают в матрицу установки штамповки жидкого металла. Затем в жидкий металл, находящийся в матрице, погружают рабочий вкладыш, изготовленный из спеченного порошкового материала, и фиксируют его в требуемом положении. Продолжительность штамповки с выдержкой под давлением достаточна для поверхностной диффузии металла основы в поры спеченного материала рабочего вкладыша и кристаллизации жидкого металла основы. Коэффициент температурного расширения материала основы на 10-30% выше, чем коэффициент температурного расширения материала рабочего вкладыша. Обеспечивается повышение прочности соединения слоёв биметаллического изделия и повышение производительности процесса. 3 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к обработке металлов давлением и литейному производству, в частности к способам штамповки из жидкого металла биметаллических заготовок и может быть применено для изготовления различных биметаллических изделий, в частности подшипников скольжения.
Известен способ жидкой штамповки биметаллических отливок (Авторское свидетельство СССР № 1560385, МПК В22D18/02, опубл. 30.04.90, бюл. № 16), в соответствии с которым кольцевую вставку предварительно получают намораживанием сплава на пуансон, заливают металл в матрицу и проводят прессование при твердожидком состоянии вставки. Качество переходного слоя обеспечивается благодаря свариванию под давлением разнородных материалов, один из которых находится в твердожидком, а другой в жидком состоянии. Процесс намораживания сплава требует специального оборудования, в котором должно создаваться низкое давление для подачи жидкого металла в металлопровод. Штамповка осуществляется на другом оборудовании и другим инструментом, а это требует либо переноса пуансона с намороженной вставкой, либо перемещения установки, что значительно усложняет весь процесс, в том числе необходим контроль температуры и происходит окисление наружной поверхности вставки. Окисление контактной поверхности слоёв приводит к снижению прочности соединения биметаллической отливки. Кроме того, процесс намораживания не позволяет изготавливать вкладыши с различной пористостью, что важно при получении биметаллических подшипников скольжения различного назначения, например, в машинах для пищевой промышленности наличие жидких смазок не допускается.
Известен способ получения алюминиево-свинцовых подшипников скольжения, принятый за прототип (патент РФ № 2453742, опубл. 20.06.2012 по классам МПК F16C 33/12, C22C 21/00, B21D 21/00), при котором предварительно получают заготовку из пористого алюминия с открытой пористостью литьем в многоразовые формы, а затем поры заполняют расплавленным свинцом при нахождении заготовки в той же форме. Это позволяет получать изделия с равномерным содержанием свинца по сечению изделия и с размером свинцовых включений, равным размеру пор в пористом алюминии, что повышает качество подшипников скольжения. Однако предварительное получение заготовки из пористого алюминия представляет сложный процесс, при котором в формообразующую полость кокиля предварительно засыпают гранулы из фторида калия и нагревают до 700°С. После этого в форму заливают алюминиевый расплав. Форму разбирают, помещают изделие в воду для растворения солевых гранул, удаляют элементы литниковой системы. Затем пористую алюминиевую заготовку устанавливают в кокиль, а затем через элементы литниковой системы заливают свинец при температуре 400°С, что обеспечивает заполнение пор свинцом и формирования подшипника скольжения на основе композиции алюминий-свинец. Кроме того, отсутствие адгезионной связи между алюминием и свинцом снижает механические и эксплуатационные свойства подшипников скольжения.
Задачей изобретения является создание способа штамповки биметаллических изделий из жидкого металла и пористого спеченного материала, позволяющего расширить номенклатуру получаемых биметаллических изделий, повысить производительность процесса и прочность соединения слоёв биметаллического изделия.
Поставленная задача решается следующим образом.
Рабочий вкладыш из пористого материала и жидкий металл помещают в матрицу и подвергают совместной штамповке. В отличие от прототипа рабочий вкладыш изготавливают прессованием порошкового материала с заданным размером пор и требуемого химического состава, например, антифрикционного назначения. Жидкий металл заливают в подогретую матрицу, спеченный порошковый вкладыш внедряют в металл, разрушая и удаляя окисную пленку в залитом металле, и фиксируют его в требуемом положении. Штамповку биметаллического изделия проводят с выдержкой под давлением до полной кристаллизации основы.
Способ получения биметаллических изделий штамповкой жидкого металла включает заливку жидкого металла основы в полость матрицы, помещение рабочего вкладыша, изготовленного из спеченного порошкового материала, в матрицу после заливки жидкого металла основы путем погружения в жидкий металл и фиксации в требуемом положении, последующую штамповку с выдержкой под давлением, при этом продолжительность штамповки с выдержкой под давлением выбирают достаточной для поверхностной диффузии металла основы в поры спеченного материала и кристаллизации жидкого металла основы.
Коэффициент температурного расширения материала основы выбирают не менее чем на 10÷30% выше, чем коэффициент температурного расширения материала вкладыша, что способствует возникновению напряжений сжатия при остывании материалов основы и вкладыша в зоне их контакта и обеспечивает повышение адгезии.
Изобретение поясняется чертежами, где на Фигурах 1, 2, 3 схематично изображены этапы процесса получения биметаллических изделий штамповкой жидкого металла: Фигура 1 иллюстрирует этап заливки жидкого металла, Фигура 2 иллюстрирует этап установки рабочего вкладыша, Фигура 3 иллюстрирует этап штамповки биметаллической заготовки.
Способ осуществляют следующим образом.
Матрицу 1 устанавливают и закрепляют на нижней плите 2, в полость матрицы 1 коаксиально устанавливают оправку 3 в опоре 4. На рабочие поверхности матрицы 1, оправки 3 и опоры 4 наносят антипригарную смазку. Собранную оснастку нагревают до рабочей температуры с помощью нагревательного элемента 5, например, кольцевого электронагревателя (КНП). В матрицу 1 заливают фиксированную дозу жидкого металла основы 6 в соответствии с объемом получаемой заготовки. Рабочий вкладыш 7 из спеченного порошкового материала, зафиксированный на оправке 3 с помощью пуансона 8, погружают в жидкий металл основы 6 и фиксируют в требуемом положении. При дальнейшем движении пуансона 8 осуществляют совместную штамповку жидкого металла 6 и вкладыша 7. При этом осуществляют выдержку под давлением для проникновения жидкого металла в открытые поры порошкового материала вкладыша 7 и полной кристаллизации жидкого металла основы. Готовое биметаллическое изделие выталкивают из матрицы 1 выталкивателем 9.
Внедрение вкладыша из спеченного порошкового материала в жидкий металл обеспечивает разрушение окисной пленки алюминиевого сплава образовавшейся при заливке металла, сводит к минимуму окисление поверхности контакта материала основы и вкладыша, а, следовательно, увеличивается адгезия и качество изделия в целом.
Предлагаемый способ был реализован при изготовлении биметаллического подшипника скольжения, рабочий внутренний слой которого был предварительно спрессован и спечен из порошка бронзографита в виде втулки. В качестве материала основы был использован алюминий.
Пример реализации способа.
В соответствии с описанием устройства для реализации заявленного способа получения биметаллических изделий штамповкой жидкого металла и спеченного порошкового материала была изготовлена матрица 1 с соответствующей оправкой для фиксации вкладыша. Матрицу подогревали до температуры 400°С. Жидкий алюминий марки АК9ч (ГОСТ 1583-93) заливали при температуре 670°С, после чего на оправку устанавливали спеченный бронзографитовый вкладыш из порошка Бр9-1 (Сu - 89÷91; Sn – 8,5÷9,5; С – 0,5÷1,5), пуансоном погружали вкладыш полностью в жидкий алюминий и фиксировали в требуемом положении. Штамповку биметаллического изделия осуществляли на гидравлическом прессе ПСУ 125 под давлением 100 МПа. Время выдержки под давлением составляло 20 секунд. По завершении процесса штамповки изделие выталкивалось с помощью выталкивателя 9 из матрицы и охлаждалось в воде. Технологические испытания прочности соединения слоев на срез производились на кольцеобразных образцах, вырезанных из центральной части заготовки. На гидравлической испытательной установке LosenHausen с номинальным усилием 5000 кг выпрессовывали втулку из спечённого порошкового материала, охваченную кольцом из сплава АК9ч.
Механические испытания прочности соединения слоёв полученных биметаллических изделий на срез показали прочность в интервале τср=38…41 МПа.
Claims (1)
- Способ получения биметаллических изделий штамповкой жидкого металла, включающий заливку жидкого металла основы в полость матрицы, помещение рабочего вкладыша в полость матрицы и последующую штамповку с выдержкой под давлением, отличающийся тем, что рабочий вкладыш изготавливают из спеченного порошкового материала, а его установку в матрицу осуществляют после заливки жидкого металла путем погружения в жидкий металл и фиксации в требуемом положении, при этом продолжительность штамповки с выдержкой под давлением выбирают достаточной для поверхностной диффузии металла основы в поры спеченного материала и кристаллизации жидкого металла основы, причем коэффициент температурного расширения материала основы выбирают на 10-30% выше, чем коэффициент температурного расширения материала вкладыша.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018143515A RU2696164C1 (ru) | 2018-12-08 | 2018-12-08 | Способ получения биметаллических изделий штамповкой жидкого металла |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018143515A RU2696164C1 (ru) | 2018-12-08 | 2018-12-08 | Способ получения биметаллических изделий штамповкой жидкого металла |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2696164C1 true RU2696164C1 (ru) | 2019-07-31 |
Family
ID=67586885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018143515A RU2696164C1 (ru) | 2018-12-08 | 2018-12-08 | Способ получения биметаллических изделий штамповкой жидкого металла |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2696164C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU206367U1 (ru) * | 2020-06-01 | 2021-09-08 | Алексей Федотович Осипов | Штамп для жидкой штамповки крупногабаритных пространственных деталей каркаса кузова и внутренних панелей навесных деталей каркаса кузова из алюминиевого расплава |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1412881A1 (ru) * | 1985-04-02 | 1988-07-30 | А. Г. Потапов | Способ получени биметаллических и армированных отливок |
| RU2006371C1 (ru) * | 1992-01-21 | 1994-01-30 | Александр Васильевич Румянцев | Многослойный композиционный материал, способ его изготовления и изделие, полученное из этого материала |
| RU2023532C1 (ru) * | 1989-02-10 | 1994-11-30 | Дзе Дау Кемикал Компани | Способ литья под давлением методом инжекции металлического материала, имеющего дендритные свойства, и устройство для его осуществления |
| RU2453742C1 (ru) * | 2010-12-23 | 2012-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" | Способ получения алюминиево-свинцовых подшипников скольжения |
-
2018
- 2018-12-08 RU RU2018143515A patent/RU2696164C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1412881A1 (ru) * | 1985-04-02 | 1988-07-30 | А. Г. Потапов | Способ получени биметаллических и армированных отливок |
| RU2023532C1 (ru) * | 1989-02-10 | 1994-11-30 | Дзе Дау Кемикал Компани | Способ литья под давлением методом инжекции металлического материала, имеющего дендритные свойства, и устройство для его осуществления |
| RU2006371C1 (ru) * | 1992-01-21 | 1994-01-30 | Александр Васильевич Румянцев | Многослойный композиционный материал, способ его изготовления и изделие, полученное из этого материала |
| RU2453742C1 (ru) * | 2010-12-23 | 2012-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" | Способ получения алюминиево-свинцовых подшипников скольжения |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU206367U1 (ru) * | 2020-06-01 | 2021-09-08 | Алексей Федотович Осипов | Штамп для жидкой штамповки крупногабаритных пространственных деталей каркаса кузова и внутренних панелей навесных деталей каркаса кузова из алюминиевого расплава |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2593054C2 (ru) | Способ и устройство для изготовления металлической детали посредством использования приспособления для литья и формования | |
| Maleki et al. | Effects of squeeze casting parameters on density, macrostructure and hardness of LM13 alloy | |
| US10118219B2 (en) | Semisolid casting/forging apparatus and method as well as a cast and forged product | |
| Omar et al. | Thixoforming of a high performance HP9/4/30 steel | |
| US20180236532A1 (en) | Three-dimensional printed tooling for high pressure die cast tooling | |
| CN106363151B (zh) | 一种制备铜铁双金属复合材料的方法 | |
| KR20130064738A (ko) | 이종-재료 슬리브를 제조하기 위한 방법 및 장치 및 이렇게 제조된 슬리브 | |
| RU2696164C1 (ru) | Способ получения биметаллических изделий штамповкой жидкого металла | |
| US20150343527A1 (en) | Press forming method for a semi-solid metal material and press forming apparatus for a semi-solid metal material | |
| JP2008073763A (ja) | 車両ホイールの製造方法 | |
| CN105268753B (zh) | 一种挤压机及利用挤压机制备大口径厚壁无缝铜管的方法 | |
| JP2005074461A (ja) | 成形品の製造方法 | |
| RU2055719C1 (ru) | Способ формирования внутренних цилиндрических поверхностей в металлических заготовках, имеющих сквозное отверстие | |
| Kang et al. | Thixo diecasting process for fabrication of thin-type component with wrought aluminum alloys and its formability limitation | |
| JP2016215270A (ja) | 半凝固金属材料のプレス成形方法及びプレス成形装置 | |
| US11673186B2 (en) | Semi-continuous casting of an ingot with compression of the metal during solidification | |
| Rovira et al. | Thixo-forming of Al–Cu alloys | |
| Kuznetsov et al. | Technology for producing wear-resistant bimetal bearing based on cast aluminum | |
| Gjestland et al. | Optimizing the magnesium die casting process to achieve reliability in automotive applications | |
| Domrong et al. | Production of aluminium casting with open-cell aluminium foam core | |
| KR20140141176A (ko) | 고압주조 및 단조부재의 제조방법 | |
| CN110116191A (zh) | 一种旋挖钻桅的铸造方法 | |
| RU2360766C1 (ru) | Способ изготовления образца для испытания на срез соединения слоя с основой | |
| RU2233728C1 (ru) | Способ изготовления изделий с использованием жидкой штамповки и горячей деформации | |
| RU2844660C1 (ru) | Способ производства пресс-изделий |