ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления самосмазываемого инструментального материала, и может быть использовано при производстве износостойких инструментов и деталей.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известен способ изготовления инструментального материала, включающий измельчение, смешивание, прессование и спекание (Авторское свидетельство на изобретение СССР № SU 1280908 «Композиционный спеченный материал на основе инструментальной стали» от 1985 г, МПК С22С 33/02).

Недостаток известного способа заключается в том, что в способе в процессе приготовления смеси компонентов образуются агломераты слипшихся частиц тугоплавкого соединения, то есть компоненты смеси распределяются неравномерно и при дальнейшем спекании в материале образуются отдельные участки с оплавлением, усадочные раковины, рыхлости.

Изготовленный с применением известного способа инструментальный материал вследствие этого имеет неравномерную структуру и высокий коэффициент трения, в целом снижаются износостойкие и ухудшаются триботехнические и эксплуатационные свойства полученного материала.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание такого способа изготовления самосмазываемого инструментального материала, применение которого позволило бы повысить износостойкие и улучшить триботехнические и эксплуатационные свойства полученного этим способом материала.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе изготовления самосмазываемого инструментального материала, включающего измельчение, смешивание, прессование и спекание, согласно изобретению, предварительно готовят смесь твердой смазки и тугоплавкого соединения смешиванием твердой смазки с тугоплавким соединением с возможностью их одновременного измельчения, подготовленную смесь смешивают с порошком инструментальной стали, при следующем соотношении компонентов, мае. %:

- твердая смазка - 0,15-1;

- тугоплавкое соединение - 5-30;

- порошок инструментальной стали - остальное.

При этом в качестве твердой смазки используют по меньшей мере одно соединение из группы, включающей гексагональный нитрид бора, дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама, а в качестве тугоплавкого соединения используют по меньшей мере одно соединение из группы, включающей карбиды, нитриды, бориды, оксиды.

При предварительной подготовке смеси твердой смазки и тугоплавкого соединения смешиванием твердой смазки с тугоплавким соединением с возможностью их одновременного измельчения происходит обволакивание частиц тугоплавкого соединения частицами твердой смазки, вследствие чего уменьшается слипание частиц, облегчается и эффективнее происходит процесс заполнения пустот, что при дальнейшем смешивании с порошком инструментальной стали приводит к равномерному распределению частиц тугоплавкого соединения и твердой смазки в структуре материала, в результате чего полученный данным способом материал имеет однородную структуру, уменьшается его коэффициент трения, в целом улучшаются его триботехнические, износостойкие и эксплуатационные свойства.

Возможность одновременного со смешиванием измельчения тугоплавкого соединения и твердой смазки при этом позволяет достичь однородности и снижения коэффициента трения материала быстрее из-за увеличения количества и удельной поверхности частиц тугоплавкого соединения и твердой смазки для более эффективного смазывания.

Добавление тугоплавкого соединения в количестве менее 5 мае. % приводит к тому, что недостаточное количество частиц тугоплавкого соединения неравномерно распределяется в излишнем для него количестве твердой смазки, смесь и изготовленный в дальнейшем из нее материал становится неоднородным, снижается износостойкость материала в целом, а добавление тугоплавкого соединения в количестве более 30 мае. % приводит к тому, что смазки становится недостаточно для смазывания увеличенного количества частиц тугоплавкого соединения, из-за чего не происходит уменьшения коэффициента трения, распределение частиц в смеси становится неравномерным, что в целом приводит к ухудшению триботехнических, износостойких и эксплуатационных свойств готового материала.

В качестве твердой смазки используют, не ограничиваясь, по меньшей мере одно соединение из группы, включающей гексагональный нитрид бора, дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама, поскольку именно эти соединения проявляют лучшие смазочные свойства в сочетании с тугоплавким соединением, в качестве которого обычно используют по меньшей мере одно соединение из группы, которая включает карбиды, нитриды, бориды, оксиды.

Именно последние соединения имеют оптимальные свойства по отношению к стали - высокая твердость, не изменяют свойства при спекании, хорошо спекаются со сталью.

Таким образом, применение предложенного способа изготовления самосмазываемого инструментального материала позволяет повысить износостойкие и улучшить триботехнические и эксплуатационные свойства полученного этим способом материала.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В дальнейшем изобретение поясняется подробным описанием его выполнения на конкретном примере.

Порошок стали измельчают в струйной мельнице непрерывного действия.

Порошок карбида титана в качестве тугоплавкого соединения, выбранного из группы, включающей карбиды, нитриды, бориды, оксиды, измельчают в вибрационной мельнице.

К измельченному порошку стали добавляют смесь, предварительно образованную размешиванием 0,6 масс. % дисульфида молибдена в качестве твердой смазки, выбранной преимущественно из группы, включающей гексагональный нитрид бора, дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама, и 20 мае. % измельченного карбида титана в качестве тугоплавкого соединения, выбранного из группы, включающей карбиды, нитриды, бориды, оксиды. Предварительное размешивание дисульфида молибдена в качестве твердой смазки с карбидом титана в качестве тугоплавкого соединения приводит к тому, что за счет предварительного распределения дисульфида молибдена в карбиде титана последнему добавляются пластичные свойства и подвижность.

В качестве примера, возможно измельчение карбида титана и дисульфида молибдена одновременно с их размешиванием. При этом увеличивается количество частиц карбида титана и дисульфида молибдена и, соответственно, их удельная поверхность, а следовательно и площадь смазочной поверхности, что улучшает и ускоряет смазывание карбида титана дисульфидом молибдена.

Таким образом, при дальнейшем добавлении этой предварительно подготовленной смеси к порошку стали устраняется агломерация частиц смешиваемых материалов, улучшается распределение смеси между частицами стальной составляющей, в результате чего получается более равномерная структура материала, уменьшается коэффициент трения, и как следствие улучшаются триботехнические свойства материала.

Полученную таким образом смесь далее загружают в капсулы, которые герметизируют.

Далее в качестве примера капсулы спекают в газостате под давлением 160 МПа при температуре 1140 °C в течение 1,5 ч.

В качестве другого примера, капсулы после герметизации нагревают до температуры ИЗО °C (спекают) и осуществляют горячее прессование (экструзию) на прессе горячей экструзии со степенью деформации 90%.

После этого полученный композиционный материал извлекают из капсул.

Полученный предложенным способом самосмазываемый инструментальный материал имеет однородную структуру и низкий коэффициент трения, за счет чего при изготовлении инструментов и деталей уменьшается износ, снижается нагрев инструмента и его разупрочнение, увеличивается срок эксплуатации инструмента и деталей.

В целом применение предложенного способа изготовления самосмазываемого инструментального материала позволяет повысить износостойкие и улучшить триботехнические и эксплуатационные свойства полученного этим способом материала.

Заявленный способ изготовления самосмазываемого инструментального материала является эффективным в использовании и может найти широкое применение в промышленности, в том случае при изготовлении износостойких инструментов и деталей, в частности режущего, штампового и деформирующего инструмента и деталей машиностроения .