SE414191B - Sett att enligt patentet 7612217-5 framstella jernbaserat pulver - Google Patents

Description

e 7805205 -7 l0 15 20 25 30 35 40 |'\J procedur tillater. Detta astadkommes genom ytterligare en pressoperation, kalibrering, da detaljen bibringas ett ytterst noggrant matt.

För att detaljer tillverkade på pulvermetallurgisk väg skall få de hållfastheter som många gånger krävs användes legeringspulver som utgångsmaterial. Idag an- vändes i huvudsak tvâ typer av sådana legeringspulver, nämligen pulverblandningar och s.k. atomiserade pulver. 0 Pulverblandningar beredas genom att blanda in ett pulver av legeringsämnet, antingen i elementär form eller som en under sintringsprocessen nedbrytbar för- ening i järnpulvret. De s.k.'atomiserade stâlpulvren tillverkas genom att en stålsmälta innehållande de önskade legeringselementen sönderdelas till pulver.

En av nackdelarna med pulverblandningar är den risk för segregering som före- ligger beroende på att pulver med olika karaktäristika, t.ex. olika partikel- storlek är blandade med varandra utan att vara mekaniskt förenade. Denna segreger- ing leder till varierande sammansättning hos de av pulverblandningen tillverkade presskropparna och som effekt härav till varierande dimensionsändringar under sintringen av dessa. En annan nackdel med pulverblandningar är deras benägenhet att damma, särskilt då legeringsämnet föreligger med mycket fin partikelstorlek.

Detta kan naturligtvis orsaka miljöproblem.

Det atomiserade pulvret å andra sidan saknar helt segregeringsrisk eftersom varje pulverpartikel har den önskade legeringssammansättningen. Damningsrisken är inte heller så stor eftersom inte något legeringsämne med liten partikelstorlek ingår.

Det förlegerade atomiserade pulvret har däremot en annan stor nackdel, nämligen dess låga pressbarhet, som beror på den lösningshärdande effekt som legerings- ämnena har på varje pulverparikel. En hög pressbarhet är väsentlig då man önskar erhålla en detalj med hög täthet, vilket är en förutsättning för hög hållfasthet.

För en pulverblandning å andra sidan är pressbarheten i det närmaste densamma som det ingående järnpulvrets. Detta jämte den flexibilitet vad gäller legerings- sanmansättning som kännetecknar pulverblandningar har gjort pulverblandningar till den mest använda formen av legeringspulver.

Det är sedan länge känt att använda koppar som hållfasthetshöjande legerings- tillsats vid framställning av järnbaserade sinterdetaljer. Likaså är det känt att detaljer av järn-koppar-blandningar genomgår en svällning under sintringen.

Vid framställning av detaljer i långa serier kan dimensionsökningen variera från detalj till detalj på ett icke önskat sätt. Denna variation är främst beroende på den ovan nämnda segregeringsrisken i pulverblandningar. 10 20 25 30 35 40 3 vaoszos-7 I huvudpatentet anges en metod för framstallning av kopparhaltigt järnpulver där risken för segregering är liten, vilket resulterar i att variationen i dimensionsändring blir mindre för detaljer framställda i stora serier.

Det har nu visat sig vara möjligt att ytterligare förbättra stabiliteten i dimensionsändringen genom att pulver enligt huvudpatentet legeras med fosfor.

Den överraskande effekt som därvid uppnås är både en minskning av dimensions- ändringens absolutvärde och en minskad spridning av absolutvärdet.

Pulver framställt pa sättet enligt föreliggande uppfinning gör det sålunda möjligt att avsevärt förenkla tillverkningen av precisionsdetaljer, som har höga krav på mâttoleranser och samtidigt har hög hållfasthet.

Framställning av pulver enligt uppfinningen sker pâ följande sätt: Det med koppar diffusionslegerade järnpulvret framställt enligt patentet 7612217-5 blandas med rent järnpulver för att ge blandningen önskad kopparhalt, varefter fosfor till- sattes i form av ferrofosfor till önskad fosforhalt. Den enligt uppfinningen före- dragna fosforhalten uppgår till 1.5 vikts-2, företrädesvis 0.15-1.0 vikts-% fosfor.

I det följande exemplifieras uppfinningen och redovisas försök som gjorts med pulver enligt uppfinningen och de överraskande resultat som därvid uppnåtts.

Exempel 1 Tre pulverblandningar, H, I och K med en sammansättning enligt nedanstående tabell bereddes: Blandning H: 94.2 % järnsvamppulver med en maximal partikelstorlek av 147 pm, 5.0 z kopparpulver med en maximal partikelstorlek av 147 pm, 0,8 z zinkstearatpulver.

Blandning I: 49.2 % järnsvamppulver med en maximal partikelstorlek av 147 pm 50.0 z diffusionslegerat järnpulver innehållande 10.0 2 koppar och med en maximal partikelstorlek av 147 pm, 0.8 2 zinkstearatpulver.

Blandning K: 46.2 2 järnsvamppulver med en maximal partikelstorlek av 147 pm, 50.0 . diffusionslegerat järnpulver innehallande 10.0 1 koppar med en maximal partikelstorlek av 147 pm, '7805205-'7 l0 l5 -20 25 30 35 40 3.0 ferrofosfor med lå storlek av 44 pm, 0.8 fosfor och med en maximal partikel- zinkstearatpulver.

Av respektive blandning pressades 2500 rektangulära stavar med dimensionen l0xl0x30 mm i en automatpress av fabrikat Dorst. Detaljerna sintrades därefter i bandugn i 30 minuter vid ll20°C i endogasatmosfär. Efter sintringen uttogs ett ur statistisk synpunkt tillräckligt antal detaljer, för vilka dimensionsstabili- teten bestämdes. Härvid erhölls för blandning H ett totalt spridningsmått pâ 42 pm, för blandning I ett totalt spridningsmått på 22 pm och för blandning K ett totalt spridningsmâtt på 12 pm. Resultatet, även presenterat i figur l, visar att spridningen för dimensionsändringen är betydligt mindre för material K än för H och I.

Detta i sin tur innebär att uppställda krav på dimensionsnoggrannhet, d.v.s. uppställda màttoleranser, lättare kan innehållas då material K användes. Den mâttnoggrannhet som uppnåtts med material K i ovan relaterade försök motsvarar toleransklassen IT6 medan detaljer tillverkade av material H uppnådde en mått- gnoggrannhet som motsvarar toleransklassen IT9 och detaljer tillverkade av material I uppnådde en mâttnoggrannhet som motsvarar toleransklassen IT7. Detaljer med måttnoggrannhet motsvarande toleransklass IT6 uppvisar mer än väl kalibrerad tolerans, d.v.s. tolerans uppnådd efter ytterligare en pressningsoperation efter sintring.

Exempel 2 . .

Sex pulverblandningar, N a, b; 0 a, b; P a, b med sammansättning enligt nedanstaende tabell bereddes: ßiananingiNa= 93.75 L Fe 5.0 ß Cu som Cu-pulver 0.45 % P 0.8 : zinkstearat Blandning Ûa: 93.65 % Fe ? 5.0 I Cu som Cu-pulver 0.45 % P 0.4 % C 0.5 i zinkstearat 10 15 20 25 30 35 40 iaoszos-vi 5 B1andning Pa: 94.10 . Fe 5.0 Cu som Cu-pu1ver 0.4 - C 0.5 ' zinkstearat B1andning Nb: 93.75 Fe 5.0 ï Cu som 10 3-ig Cu-Dista1oy 0.45 3 P 0.8 § zinkstearat B1andning 0b: 93.65 Z Fe 5.0 3 Cu som 10 m-ig Cu-Dista1oy 0.45 2 P 0.4 ï C 0.5 3 zinkstearat B1andnin9 Pb: 94.10 Fe 5.0 L Cu som 10 2-ig Cu-0ista1oy 0.4 . C 0.5 zinkstearat Av de sex b1andningarna pressades provstavar vid 590 MPa:s tryck. Provstavarnaï sintrades vid 112006 under 30 minuter i endogasatmosfär med 1ämp1ig ko1potentia1.

Provstavarnas mekaniska egenskaper uppmättes, varvid fö1jande resu1tat erhö11s: Materia1 Sintrad Dimensions- Hårdhet Brottgräns Brottför- tätheš ändring B 2 1ängning J g/cm .. N/mm % Na 6.8 +0.28 120 _ 410 3.5 oa 6.7 +o.1s iss eos 2.0 Pa 6.7 +0.56 105 305 4.5 Nb 6.8 +0.26 120 410 3.0 Ob 6.7 +0.15 150 600 2.0 Pb 6.7 +0.52 110 310 4.5 Av resu1taten framgår att den ha11fasthetsnivà som erhä11es då kopparpulver b1andas med järnpu1ver inte paverkas da kopparpu1vret ersätts med ett med koppar diffusions1egerat järnpu1ver. Detaljer ti11verkade av med koppar diffusions1egerat järnpulver erha11er sa1unda god ha11fasthet särskilt da det är 1egerat med ko1 och fosfor samtidiqt som de dimensionstoleranser som uppnas hitinti11s endast kunnat uppnas genom en efter sintrinqen efterföljande bearbetninqsoperation.

Claims (1)

1. 7805205-7 P A T E N T K R A V Sätt att framställa järnbaserat pulver enligt krav l i huvudpatentet 7612217-5, k ä n n e t e c k n a_t av att det med koppar diffusíonslegerade järnpulvret blandas med rent järnpulver i sadan mängd, att blandningen erhåller avsedd kopparhalt och att fosfor tillsättes blandningen så att denna såsom legerings- tillsats kommer att innehalla upp till l,5 víkts-%, företrädesvis 0,l5 - 1,0 víkts-%§ fosfor. I ANFöRoA PußuK/xnonsk; Sverige 408 435 (c22c 33/02)