Статья посвящена разработке ресурсосберегающей технологии производства ответственной детали сельскохозяйственной техники – втулки левой опоры шнека кормоуборочного комбайна П3000 методом порошковой металлургии. Актуальность работы обусловлена необходимостью обеспечения высоких эксплуатационных характеристик детали при эффективном производственном цикле. Цель исследования – разработка и расчет параметров технологии изготовления детали «Втулка», сочетающей методы статического холодного прессования и динамического горячего прессования, для получения изделия с требуемыми размерами, плотностью и механическими свойствами. В качестве исходного материала использован отечественный диффузионно-легированный железный порошок марки ПЛ-Н2Д2М с добавлением 0,5 % графита ГК-1. Методология исследования включала проектирование технологического процесса на основе последовательного применения двух ключевых методов: статического холодного прессования для формирования пористой заготовки и последующего динамического горячего прессования для ее окончательного уплотнения. Применен аналитический метод расчета параметров пресс-форм и штампа. На основе анализа конструкции, отнесенной к 3-й группе сложности, обоснована и детально разработана схема двухстороннего прессования, обеспечивающая равномерное распределение плотности. Представлены результаты расчетов конструктивных параметров штамповой оснастки для обоих этапов: определена геометрия пуансонов, матрицы, упоров и упругих элементов для холодного прессования, а также размеры заготовки и штампа для горячего прессования. Для статического холодного прессования выбрана схема с плавающей матрицей, а пористость заготовки установлена на уровне 25 %. Приведены подробные схемы пресс-форм и штампа, иллюстрирующие положения инструмента на всех этапах процесса. Разработана комплексная технология изготовления порошковой детали «Втулка», сочетающая статическое холодное и динамическое горячее прессование. Технология позволяет получить готовое изделие с регламентированными геометрическими и физико-механическими свойствами за счет управления процессом формования и уплотнения. Использование плавающей матрицы и двухстороннего прессования повышает равномерность свойств и повторяемость процесса. Разработанная технология рекомендована для внедрения в серийное производство.
The article is devoted to the development of a resource-saving technology for manufacturing a critical part of agricultural machinery – the “Sleeve” of the left auger support of the P3000 forage harvester using powder metallurgy. The relevance of the work is due to the need to ensure high performance characteristics of the part with an efficient production cycle. The aim of the study is the development and calculation of parameters for the manufacturing technology of the “Sleeve” part, combining methods of static cold pressing and dynamic hot pressing, to obtain a product with required dimensions, density, and mechanical properties. The domestic diffusion-alloyed iron powder grade PL-N2D2M with the addition of 0.5 % GK-1 graphite was used as the starting material. The research methodology included designing a technological process based on the sequential application of two key methods: static cold pressing for forming a porous billet and subsequent dynamic hot pressing for its final densification. An analytical method for calculating press-form and die parameters was applied. Based on the analysis of the design, assigned to the 3rd complexity group, a double-sided pressing scheme ensuring uniform density distribution was justified and developed in detail. The results of calculations for the structural parameters of the die tooling for both stages are presented: the geometry of punches, die, stops, and elastic elements for SCP, as well as the billet and die dimensions for dynamic hot pressing, were determined. For static cold pressing, a scheme with a floating die was chosen, and the billet porosity was set at 25 %. Detailed diagrams of the press-forms and die illustrating the tool positions at all process stages are provided. A comprehensive technology for manufacturing the powder “Sleeve” part, combining static cold and dynamic hot pressing, has been developed. The technology enables obtaining a finished product with regulated geometric and physico-mechanical properties by controlling the forming and densification processes. The use of a floating die and double-sided pressing enhances the uniformity of properties and process repeatability. The developed technology is recommended for implementation in mass production.
1. Витязь П.А., Ильющенко А.Ф., Савич В.В. Состояние и перспективы развития порошковой металлургии в России, Украине и Беларуси // Доклады 12-го Международного симпозиума «Порошковая металлургия: инженерия поверхности, новые порошковые композиционные материалы. Сварка» (г. Минск, 07–09 апреля 2021 г.). Минск: Белорусская наука, 2021. С. 26–80. URL: https://elibrary.ru/item.asp?edn=yfnvef (дата обращения: 06.09.2025).
2. Дорофеев Ю.Г. Становление, формирование и перспективы развития Новочеркасской научной школы в области изучения функциональных порошковых материалов // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2008. № 1. С. 50–55. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=11670813 (дата обращения: 06.09.2025).
3. Ильющенко Т.А., Севастьянов Е.С., Киреев П.Н. Высокоплотные порошковые стали и технологии изготовления из них конструкционных деталей сложной формы // 50 лет порошковой металлургии Беларуси. История, достижения, перспективы: сб. науч. тр. Минск, 2010. 632 с. URL: https://www.science.by/upload/iblock/810/81070752d299e4ddeda2f5f963c45427.pdf (дата обращения: 06.09.2025).
4. Dorofeev V.Y., Sviridova A.N., Berezhnoy Y.M., Bessarabov E.N., Kochkarova K.S., Pustovoit V.N., Sviridova S.V. Structure and properties of hot-deformed powder steels microalloyed by aluminium. IOP Conf. Ser.: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 862. P. 022045. URL: https://www.researchgate.net/publication/341710862_Structure_and_properties_of_hot-deformed_powder_steels_microalloyed_by_aluminium (дата обращения: 16.09.2025). DOI: 10.1088/1757-899X/862/2/022045.
5. Егоров М.С. Научно-технологические принципы межчастичного сращивания спеченных и горячедеформированных порошковых сталей, модифицированных ультрадисперсными частицами // Материалы 16-й Междунар. науч.-техн. конференции «Новые материалы и технологии: порошковая металлургия, композиционные материалы, защитные покрытия, сварка» (г. Минск, 22–24 мая 2024 г.). Минск: Белорусская наука, 2024. С. 63–67. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=68510053 (дата обращения: 04.11.2025).
6. Erden M.A., Yaşar N., Korkmaz M.E., Ayvaci B., Nimel Sworna Ross K., Mozammel M. Investigation of microstructure, mechanical and machinability properties of Mo-added steel produced by powder metallurgy method // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2021. Vol. 114. P. 2811–2827. URL: https://www.researchgate.net/publication/350893675_Investigation_of_microstructure_mechanical_and_machinability_properties_of_Mo-added_steel_produced_by_powder_metallurgy_method (дата обращения: 09.09.2025). DOI: 10.1007/s00170-021-07052-z.
7. Eremeeva Z.V., Ter-Vaganyants Y.S., Sharipzyanova G.K. et al. Investigation of Sintering Process of Powder Steel SP60KhN4D2М with Various Plasticizers and Alloying Additives in Original Charge // Inorg. Mater. Appl. 2023. Res. 14. 1094–1101. URL: https://www.researchgate.net/publication/377353338_Investigation_of_Sintering_Process_of_Powder_Steel_SP60KhN4D2M_with_Various_Plasticizers_and_Alloying_Additives_in_Original_Charge. (дата обращения: 09.09.2025). DOI: 10.1134/S2075113323040123.
8. Türkmen M., Karabulut H., Erden M.A., Gündüz S. Effect of TIN addition on the microstructure and mechanical properties of Pm steels // Technological Applied Sciences. 2017. Vol. 12. P. 78–184. URL: https://www.researchgate.net/publication/320697358_EFFECT_OF_TIN_ADDITION_ON_THE_MICROSTRUCTURE_AND_MECHANICAL_PROPERTIES_OF_PM_STEELS (дата обращения: 30.09.2025). DOI: 10.12739/nwsa.2017.12.4.2a0125.
9. Özdemirler D., Gündüz S., Erden M. Influence of NbC addition on the sintering behaviour of medium carbon PM steels // Metals. 2017. Vol. 7 (4). P. 121. DOI: 10.3390/met7040121.
10. Rathore S.S., Salve M.M., Dabhade V.V. Effect of molybdenum addition on the mechanical properties of sinter-forged Fe–Cu–C alloys // Journal of Alloys Compounds. 2015. Vol. 649. P. 988–995. URL: https://www.researchgate.net/publication/282634726_Effect_of_Molybdenum_Addition_on_the_Mechanical_Properties_of_Sinter-forged_Fe-Cu-C_Alloys (дата обращения: 09.09.2025). DOI: 10.1016/j.jallcom.2015.07.156.
11. Kulkarni H., Dabhade V.V. Green machining of powder-metallurgy-steels (PMS): an overview // Journal of Manufacturing Process. 2019. Vol. 44. P. 1–18. URL: https://www.researchgate.net/publication/345450034_Green_machining_of_powder-metallurgy-steels_PMS_An_overview (дата обращения: 09.09.2025). DOI: 10.1016/j.jmapro.2019.05.009.
12. Egorov M.S., Egorova R.V., Meskhi B.Ch., Egorov S.N. Development of the contact surface during sintering of powder steels // Metallurgist. 2023 Vol. 66. Р. 1263–1272. URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s11015-023-01440-4 (дата обращения: 06.10.2025).
13. Hellenbrand G., Mevissen D., Brimmers J., Brecher C. Stressability of PM-Gears under Consideration of Local Porosity // J. Jpn. Soc. Powder Metallurgy. 2025. Vol. 7. P. 1195–1202. URL: https://www.researchgate.net/publication/389877046_Stressability_of_PM-Gears_under_Consideration_of_Local_Porosity (дата обращения: 06.10.2025). DOI: 10.2497/jjspm.16C-T11-03.
14. Egorov M.S., Egorova R.V., Kovtun M.V. Influence of carbon content on the formation of a contact interparticle surface during hot post-pressing // Safety of Technogenic and Natural Systems. 2023. Vol. 7 (2). P. 90–101. URL: https://www.researchgate.net/publication/371391080_Influence_of_Carbon_Content_on_the_Formation_of_a_Contact_Interparticle_Surface_during_Hot_Post-Pressing (дата обращения: 06.10.2025). DOI: 10.23947/2541-9129-2023-7-2-90-101.
15. Дьячкова Л.Н. Порошковые материалы на основе железа с повышенными механическими и триботехническими свойствами: монография. Минск: Белорусская наука, 2020. 204 с. URL: https://library.bntu.by/wp-content/uploads/2024/01/sod-96.pdf?ysclid=mj7htr0xhl728878711 (дата обращения: 04.11.2025).
16. Hojati M., Gierl-Mayer C., Danninger H. Impact Fracture Behaviour of Powder Metallurgy Steels Sintered at Different Temperatures // Berg Huettenmaenn Monatsh. 2024. Vol. 169. P. 132–139. URL: https://www.researchgate.net/publication/377624188_Impact_Fracture_Behaviour_of_Powder_Metallurgy_Steels_Sintered_at_Different_TemperaturesEinfluss_der_Sintertemperatur_auf_das_Schlagbruchverhalten_von_pulvermetallurgischen_Stahlen (дата обращения: 04.11.2025). DOI: 10.1007/s00501-024-01428-w.