178361. lajstromszámú szabadalom • Eljárás munkadarbok zsugorítással, szinterezéssel való előállításához alkalmas acélpor gyártására
3 178361 4 szinterezéssel való előállításához alkalmas acélpor gyártására olyan eljárás létrehozása, amelynél nagynyomású vízzel végzett felaprítás révén 3,2 g/cm3-nél nagyobb térfogatsúlyú, kedvező esetben pedig 3,4 g/cm3- nél nagyobb térfogatsúlyú olyan acélporok állíthatók elő, amelyek közvetlenül a felaprítás után is felhasználhatók. A találmány további feladata olyan eljárás létrehozása, amely révén nagy térfogatsúlyú és olyan szemcseszilárdságú por állítható elő, amely szinterezés előtt a szokásos módon kezelhető és raktározható anélkül, hogy a kezelés, szállítás és raktározás közben a szemcsék tulajdonságai romlanának. A találmány szerinti eljárás révén a kitűzött feladatot azáltal oldjuk meg, hogy túlnyomásos vízzel végzett porlasztással legalább 80%-ában 80 mesh-nél finomabb és 2—4 részecskeméret-mutatóval rendelkező kiindulási acélport állítunk elő, ezután a kiindulási acélport 760— 1150 C° közötti hőmérsékleten hőkezelve lágyítjuk mindaddig, amíg az így nyert közbenső acélpor oxigéntartalma 0,2 súlyszázalék alá csökken, majd ezt követően a közbenső acélport 200—5000 ford/perc közötti fordulatszámmal járó, 0,254—2,54 mm őrlőrésü tárcsás malomban őröljük mindaddig, amíg 3,2 g/cm3-nél nagyobb térfogatsúlyú és 80 mesh-nél finomabb szemcseméretű acélport kapunk. A találmány szerinti eljárás további jellemzője, hogy a közbenső acélpor őrlését a tárcsás malom tárcsájának középsugarához tartozó kerületi sebesség (v), az őrlőrés (G) mérete és a részecskeméret-mutató (J) következő egyenlőtlenség szerinti összefüggését kielégítő módon végezzük : +0,30 J—l,28x 10~5 v+2,87 x 10~2 LG+l,93x X 10-6 vxJ+4,00x 10-11 v2—3,96x 10-6 vxLG> > 1,0668 A találmány szerinti eljárás további jellemzője, hogy túlnyomásos vízzel végzett porlasztással legalább 95%-ában 80 mesh-nél finomabb és legalább 60%-ában 200 mesh-nél finomabb kiindulási acélport állítunk elő. A találmány szerinti eljárás további jellemzője, hogy a kiindulási acélport 927—1038 C° közötti hőmérsékleten hőkezeljük mindaddig, hogy széntartalma 0,15 súlyszázalék alá csökkenjen. A találmány szerinti eljárás jellemzője az is, hogy a közbenső acélpor őrlését a tárcsás malom tárcsájának középsugarához tartozó kerületi sebesség (v), az őrlés (G) mérete és a részecskeméret-mutató (J) következő egyenlőtlenség szerinti összefüggését kielégítő módon végezzük : +0,30 J-l, 28xl0-5 v+2,87 x 10~2 LG+l,93x x 10~6 vxJ+4,00x 10-11 v2—3,96x 10-6 vxLG> >1,2668 A találmány szerinti eljárást részleteiben a következő leírásban és a leírás végén levő, rajzokon feltüntetett diagramokkal kiegészített példákkal kapcsolatban ismertetjük. Az 1. ábra 1,6 mm őrlőrésnél a részecskeméret-mutató, a tárcsás malom fordulatszáma és a térfogatsúly közötti összefüggést szemléltető diagram. A 2. ábra 0,4 mm őrlőrésnél a részecskeméret-mutató, a tárcsás malom fordulatszáma és a térfogatsúly közötti összefüggést szemléltető diagram. A találmány szerinti eljárás bármilyen minőségű, túlnyomásos vízzel aprított, illetve porlasztott acélporhoz alkalmazható. A vízzel aprított acélporokban általában vannak olyan szennyeződések, főként oxidok, amelyeket el kell távolítani ahhoz, hogy a por alkalmassá váljon munkadarabok zsugorítással, szinterezéssel való előállítására. Az acélporok kellő mértékű zsugorításának eléréséhez a kész por széntartalmának 0,1 súlyszázalék alatt, előnyösen 0,01 súlyszázalék alatt kell lenni, azonban általában nem ilyen alacsony széntartalmú acél anyagból kezdjük el az acélpor gyártását. Kiinduló acélanyagként még alkalmazható a 0,8 súlyszázalék széntartalmú anyag, azonban előnyös, ha a széntartalom 0,15 súlyszázalék alatt van és az aprított, porlasztott acélporok széntartalmát szénelvonó közegben végzett hőkezelés révén csökkentjük. A túlnyomásos vízsugárral végzett aprítás közben a fémszemcsék még az aprítási folyamat korai fázisában edződnek, ezért még kis széntartalom esetén is nemcsak az oxigéntartalmat kell 0,2 súlyszázalék alá csökkenteni, hanem a porokat ki is kell lágyítani. A túlnyomásos vízzel végzett aprítás utáni időpontban a szemcsék oxigéntartalma általában nagyobb 0,2%-nál, körülbelül I % körül van. A nagy felületi oxigéntartalom és a szemcsék alakja miatt az éppen felaprított szemcsék nagy térfogatsúlyra állnak össze, azaz térfogatsúlyuk jelentősen nagyobb 3,2 g/cm3-nél. Ez a nagy térfogatsúly az aprítást követő hőkezelés és oxigénelvonás után 2,8— 3,2 g/cm3 közötti értékre csökken. A hőkezelést redukáló közegben, például hidrogénben vagy disszociált ammóniában 760 és 1150 C° közötti hőmérsékleten annyi ideig végezzük, amely elegendő a kívánt lágyság eléréséhez és a szennyeződések redukálásához. E hőkezelés során az acélpor nemcsak megtisztul, hanem az acélpor szemcséi szinterezett pogácsa alakjában részben össze is tapadnak, ezért a poralak visszanyeréséhez ezeket összetörjük. A 3 325 277 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás eljárásánál ezt az összetörést őrlőmalomban végzik, ütéssel, morzsolással állítják vissza a szemcsék eredeti méretét. Ettől az eljárástól eltérően találmányunknál egy tárcsás őrlőgépben valódi őrlési műveletet alkalmazunk, ahol az aprítani kívánt anyagot nyírással aprítjuk. Azt találtuk, hogy az őrlési művelet szabályozása révén a térfogatsúly a speciális igényeknek megfelelően állítható be, amely térfogatsúly függ az eredeti, aprított szemcsék méreteloszlásától. Az aprított por méreteloszlását hagyományos módon, szitával végzett mérés révén lehet meghatározni. A por részecskeméret-mutatójának meghatározásához ilyen szitás elemzést alkalmazunk. A részecskeméretmutató egyenlő a szitán visszamaradt, halmozott százalékos értékek összegének századrészével. A következőkben a részecskeméret-mutatót J betűvel jelöljük. Azt találtuk, hogy a meg nem engedhetően durva aprított szemcsékkel nem lehet őrlés útján a találmány el kitűzött feladatokat megoldani. A szükséges őrlés elérése céljából az aprított szemcséknek legalább 80/á-ban. előnyösen 95%-nál nagyobb részarányban 80 mesh-né finomabbnak kell lenni. A részecskeméret-mutató meghatározására szolgáló sok módszer közül találmányunknál a következőt használjuk. Megállapítjuk a 100,140,200, 230 és 325 mesh értékű szitákon visszamaradt és az edényben levő szemcsék na mozott súlyszázalékát. Ezt követően a halmozott s y százalékokat összegezzük és 100-zal osztjuk. így a fen meghatározás figyelembevételével a nagyobb J részecs e5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
