Анотація до роботи:

Павлиго Т.М. Технологічні особливості одержання карбідосталей на основі швидкорізальної сталі з використанням гарячого штампування порошкових заготовок в пористих оболонках. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.06 - Порошкова металургія та композиційні матеріали. - Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, Київ, 2007.

Приведено нове рішення науково-технічної задачі – встановлення закономірностей одержання карбідосталі Р6М5Ф3 – 20 % ТіС методом гарячого штампування неспечених порошків в оболонках і розробки технологічного процесу виготовлення з неї високозносостійких виробів конструкційного призначення.

Рекомендовано використовувати на практиці співвідношення розмірів дисперсних твердих включень і матричного матеріалу як 1:(2,5...5), при цьому верхній розмір часток ТіС не повинен перевищувати 3 мкм.

Встановлено особливості гарячого ущільнення заготовок із шарів порошку й оболонки. Від співвідношень значень щільностей та фізичних властивостей (твердості, міцності і пластичності) шарів залежить напрямок швидкості течії матеріалів і, як наслідок, кінцевий розподіл показників напружено-деформованого стану. Для цих умов вперше отримано графічну залежність пресованості порошку карбідосталі при гарячому штампуванні від температури 1180 ⁰С.

Вивчено структуру карбідосталі, штампованої в оболонках від 1180⁰С. Показано, що досягнута відносно рівномірна дисперсність матеріалу. Відсутня дифузійна розчинність легуючих елементів (W, Mo, V, Cr) швидкорізальної сталі в карбіді титану.

Штампована карбідосталь за своїми механічними властивостями (міцність на згин, ударна в’язкість) займає проміжне положення між спеченою у вакуумі і штампованою із спеченої заготовки. Показники трибологічних характеристик не нижче таких для карбідосталей, виготовлених іншими методами (штампуванням спечених заготовок і екструзією).

Розроблено нові технологічні схеми процесів розмелу шихт карбідосталей, виготовлення пресуванням заготовок (шихт в оболонках), гарячого ущільнення заготовок в оболонках.

1. У дисертації на основі результатів теоретичних і експериментальних досліджень приведено нове рішення науково-технічної задачі – встановлення закономірностей одержання карбідосталі Р6М5Ф3 – 20 % ТіС методом гарячого штампування неспечених порошків в оболонках і розробки технологічного процесу виготовлення з неї високо зносостійких виробів конструкційного призначення. Розроблена технологія забезпечує можливість механо-термічної обробки порошкових шихт, які не формуються, вироблення виробів зі зносостійкими шарами, високу якість і економічність продукції, а також підвищення продуктивності промислового устаткування, яке використовується у відповідних промислових технологічних лініях.

2. Методом комп'ютерного моделювання процесу укладання часток полідисперсної шихти карбідосталі Р6М5Ф3 – 20 % ТіС встановлено співвідношення їх розмірів, яке забезпечує відносно рівномірний розподіл твердих включень у матричному матеріалі. Рекомендовано використовувати на практиці співвідношення розмірів дисперсних твердих включень і матричного матеріалу як 1:(2,5...5), при цьому верхній розмір часток ТіС не повинен перевищувати 3 мкм. Для цього

Рис. 7. Технологічна схема виготовлення деталі «опора»:

а – виріб;

б – креслення виробу;

в - схема

запропоновано технологічну схему, яка передбачає попередній розмел порошку ТіС і забезпечує заданий розмір твердих включень у кінцевому продукті.

3. Методом комп'ютерного моделювання встановлено особливості гарячого ущільнення заготовок із шарів порошку й оболонки, що виражаються в безперервній взаємозалежній зміні їхньої щільності, фізичних і деформаційних властивостей. Від співвідношень значень щільностей та фізичних властивостей (твердості, міцності і пластичності) шарів залежить напрямок швидкості течії матеріалів і, як наслідок, кінцевий розподіл показників напружено-деформованого стану. Для цих умов вперше отримано графічну залежність пресованості порошку карбідосталі при гарячому штампуванні від температури 1180 ⁰С, що дозволяє при проектуванні технологічного процесу розраховувати необхідні тиски, зусилля і затрачувану енергію на ущільнення шихти.

4. Вивчено структуру карбідосталі, штампованої в оболонках від 1180⁰С. Показано, що як і в карбідосталях іншого походження досягнута відносно рівномірна дисперсність. Формування мікроструктури гарячештампованої карбідосталі, як і в спечених сталях, визначається утворенням евтектики, яка складається, в основному, з карбідів легуючих елементів (W, Mo, V, Cr) швидкорізальної сталі, однак при цьому відсутня їх дифузійна розчинність в карбіді титану.

5. Метод гарячого штампування порошкових шихт в оболонках дозволяє забезпечити досить високий рівень пружно-пластичних характеристик і фізико-механічних властивостей карбідосталі, щоб використовувати її у виробництві зносостійких конструкційних виробів. Показано, що штампована карбідосталь з середньою відносною щільністю 95 %, по своїх механічних властивостях (міцність на згин, ударна в’язкість) займає проміжне положення між спеченою у вакуумі і штампованою із спеченої заготовки. Показники трибологічних характеристик не нижче таких для карбідосталей, виготовлених іншими методами (штампуванням спечених заготовок і екструзією).

6. Розроблено нові технологічні схеми процесів розмелу шихт карбідосталей, виготовлення пресуванням заготовок (шихт в оболонках), гарячого ущільнення заготовок в оболонках, що визначає практичне значення результатів проведених досліджень. На технологічну схему розмелу отримано два патенти (України і Росії).

7. Проведено дослідно-промислову перевірку розробленої технології на підприємстві порошкової металургії ТОВ “Інтер-Контакт-Пріор”. З карбідосталі Р6М5Ф3 – 20 % ТіС виготовлено партію зносостійких деталей (2 тис. шт.) з заданими трибологічними властивостями. Доведено можливість і доцільність промислового використання розробленої технології.

Публікації автора:

1. Павлыго Т. М., Сахненко А. В., Сахненко С. А., Сердюк Г. Г. Развитие технологии горячей штамповки порошковых материалов в Украине // Порошковая металлургия. - № 3/4.- 2000. - С. 84-104.

2. Serdyuk G., Sakhnenko A., Pavligo T., Svistun L., Plomodyalo R., Plomodyalo L. Wear Resistant Composite Materials and parts, Manufactured by Hot Pressure Treatment // International conference “Science for Materials in the Froutier of Centuries: Advantages and Challenges”. Proceedings of Conference.- Kiev, Ukraine. 4-8 November 2002. –Р. 391-392.

3. Павлыго Т. М., Петрова А. М., Мартюхин И. Д. и др. Технология получения мелкодисперсной, износостойкой карбидостали РМ5К5 + 20% TiC методом горячей штамповки // Международная конференция «Новейшие технологии в порошковой металлургии и керамике». Тезисы докладов. – Киев, Украина, 8-12 сентября 2003 г. – С. 156.

4. Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г., Свистун Л. И., Пломодьяло Р. Л., Пломодьяло Л. Г. Технология горячей штамповки порошковых износостойких конструкционных материалов с дисперсными включениями// Международная конференция «Новейшие технологии в порошковой металлургии и керамике». Тезисы докладов. – Киев, Украина, 8-12 сентября 2003 г. – С. 167-168.

5. Павлыго Т. М., Пломодьяло Л. Г., Пломодьяло Р. Л., Свистун Л. И. Размол порошковых компонентов карбидостали и их смеси в аттриторе // Порошковая металлургия.- № 5/6.- 2004.- С.5-11.

6. Михайлов О. В., Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г., Свистун Л. И. Пластическое деформирование порошковых конструкционных материалов с дисперсной структурой // Наукові нотатки. Міжвузівський збірник. Випуск 14. - Луцьк: ЛДТУ, 2004. - С. 215-221.

7. Михайлов О. В., Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г., Свистун Л.И. Технология спеченных конструкционных материалов с дисперсной структурой // Реологія, структура, властивості порошкових та композиційних матеріалів. Збірник наукових праць. – Луцьк: ЛТДУ, 2004. - С.100-108.

8. Павлыго Т. М., Свистун Л. И., Пломодьяло Р. Л., Пломодьяло Л. Г. Оптимальные параметры процесса размола карбидостали в аттриторе // Третья международная конференция «Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследование, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации изделий». Тезисы докладов. - Кацивели, АР Крым, Украина, 13-17 сентября 2004 г. - С. 148-149.

9. Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г., Свистун Л. И., Пломодьяло Р. Л., Пломодьяло Л. Г. Особенности технологии горячей штамповки карбидосталей с мелкодисперсными включениями // Международная конференция «Современное материаловедение: достижения и проблемы». Тезисы докладов. - Киев, Украина, 26-30 сентября 2005 г. - С. 211.

10. Михайлов О. В., Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г. Свистун Л. И., Пломодьяло Р. Л. Компьютерное моделирование процессов прессования и штамповки двухслойных дисперсноупрочненных порошковых изделий // Международная конференция «Современное материаловедение: достижения и проблемы». Тезисы докладов. - Киев, Украина, 26-30 сентября 2005 г. - С. 843-844.

11. Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г., Свистун Л. И., Пломодьяло Р. Л., Пломодьяло Л. Г. Применение технологии горячей штамповки для получения порошковых износостойких конструкционных материалов с дисперсными твердыми включениями // Порошковая металлургия.- №7/8.- 2005.- С. 43-50.

12. Павлиго Т. М., Сердюк Г. Г., Свистун Л. І., Пломод’яло Р. Л. Розмел порошків карбідосталей в атриторі // Наукові нотатки. Міжвузівський збірник. Випуск 16. - Луцьк: ЛДТУ, 2005. - С. 179-187.

13. Михайлов О. В., Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г., Свистун Л. И., Пломодьяло Р. Л. Моделирование технологических процессов прессования и штамповки двухслойных дисперсноупрочненных порошковых изделий // Математические модели и вычислительный эксперимент в материаловедении. Вып. 7: Труды Института проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины. Серия “Моделирование в материаловедении”. -Киев, 2005. - С. 64-69.

14. Mikhailov O., Pavligo T., Serdyuk G., Svistun L., Plomodyalo R. Computer Modeling of Two-Layer Age-Hardened Powder Bodies by Pressing and Punching // Proceeding of the International Conference DF PM 2005. Deformation and Fracture in Structural PM Materials. - 27-30 September 2005, IMR SAS, Kosice, Slovakia. -P. 254-259.

15. Mikhailov O., Pavligo T., Serdyuk G., Svistun L., Plomodyalo R. Modeling of Two-Layer Age-Hardened Powder Bodies Processing by Pressing and Forging // EURO PM 2005, Congress & Exhibition Proceedings. Vol. 3. - 2-5 October 2005, Prague, Czech Republic. - P. 433-438.

16. Деклараційний патент на корисну модель № 10429 України. МПК 7 В22F9/04. Технологічна лінія для виробництва шихти з дисперсних і дрібнодисперсних порошків для карбідосталей/ Сердюк Г. Г., Павлиго Т. М., Селіванов В. Г., Свістун Л. І., Пломодяло Л. Г., Пломодяло Р. Л.; Заявл. 26.04.2005; Опубл. 15.11.2005, Бюл. № 11 -3 c.

17. Патент на полезную модель № 49476 России. МПК 7 В22F9/02. Технологическая линия для производства шихты из дисперсных порошков для карбидосталей / Свистун Л. И., Пломодьяло Л.Г., Пломодьяло Р. Л., Сердюк Г. Г., Павлыго Т. М.; Заявл. 04.07.2005; Опубл. 27.11.2005, Бюл. № 33. - 2 с.

18. Михайлов О. В., Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г., Свистун Л. И. Моделирование процессов штамповки многослойных пористых изделий // Математические модели и вычислительный эксперимент в материаловедении. Вып. 8: Труды Института проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины. Серия “Моделирование в материаловедении”. -Киев, 2006. - С. 88-94.

19. Рудь В. Д., Сергєєв В. В., Павлиго Т. М., Сердюк Г. Г., Пломодяло Л. Г., Свістун Л.І. Імітаційна модель засипки часток порошків та її використання при розробці технології приготування шихти карбідосталі // Математические модели и вычислительный эксперимент в материаловедении. Вып. 8: Труды Института проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины. Серия «Моделирование в материаловедении».- Киев, 2006. - С. 94-100.

20. Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г., Мартюхин И. Д., Селиванов В. Г., Пломодьяло Р. Л., Свистун Л. И. Особенности технологии горячей штамповки карбидосталей с дисперсным карбидом // Техника машиностроения. - М: НТП “Вираж-Центр”.- № 2 (58).- 2006.- С. 46-51.

21. Павлыго Т. М., Петрова А. М., Сердюк Г. Г. Исследование возможности изготовления износостойкого биметалла Р6М5Ф3+20% ТіС // Техника машиностроения. - М: НТП “Вираж-Центр”.- № 2 (58). - 2006.- С. 44-46.

22. Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г., Пломодьяло Р. Л., Свистун Л. И. Влияние технологии горячей штамповки на структуру карбидостали “быстрорежущая сталь - карбид титана” // Четвертая международная конференция «Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследование, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации изделий». Тезисы докладов. - Кацивели, АР Крым, Украина, 18-22 сентября 2006 г., С. 171.