Порошкові матеріали

Технологія виготовлення порошкових матеріалів складається з виготовлення металевих порошків, формування (пресування) з них або із суміші порошків різних за формою деталей та інструментів і спікання заготовок (брикетів) для надання їм необхідної міцності.

Щоб мати заготовки необхідних розмірів, після спікання їх піддають обробці тиском, різанням та іншим операціям.

Головною метою порошкової металургії є добування пористих матеріалів, які застосовують для виробництва самозмащувальних підшипників, різних фільтрів, екранів, лопатей газових турбін, деталей пристроїв гальмування та ін.

Засобами порошкової металургії виготовляють різні вироби з особливо тугоплавких металів, з досить чистих металів і композицій металів з карбідами та іншими металоподібними сполуками. При виробництві деталей та інструментів методами порошкової металургії, порівняно з іншими методами, зменшуються втрати металу, відпадає потреба обробляти вироби різанням, скорочується тривалість виробничого циклу, зменшуються капіталовкладення.

Характеристика і властивості металевих порошків. Металеві порошки поділяються на: ультратонкі — з розмірами часточок менш ніж 0,5 мк; дуже тонкі — з розмірами часточок від 0,5 до 1,0 мк; тонкі—від 10 до 40 мк; середні — від 40 до 150 мк і грубі — з розмірами часточок від 150 до 500 мк.

Металеві часточки мають різну зовнішню форму, стан і структуру поверхні, щільність і внутрішню будову. Поєднання цих властивостей і зумовлює властивості порошка в цілому.

Через великі питомі поверхні часточки металевих порошків мають високу активність, тобто вони легко

окислюються і здатні адсорбувати значну кількість газів.

Основні властивості порошків характеризуються розмірами зерен, питомою поверхнею, насипною масою, відносною щільністю і об'ємом та пористістю (шпаруватістю) .

Основні способи виготовлення металевих порошків і формування заготовок полягають у подрібнюванні твердих і рідких металів і сплавів за допомогою різного устаткування без зміни їх складу. Цей спосіб має назву фізико-механічного. При цьому способі користуються кульовими, вихровими і вібраційними млинами. Однак вартість застосування таких млинів досить висока. Більш економічним є застосування установок для відцентрового розпилення металевих сплавів.

Цей спосіб останнім часом значно поширився в промисловості.

Другим способом виробництва металевих порошків є фізико-хімічний. За цим способом порошки виготовляють відновленням металів з окисів за допомогою електролізу, хімічного розкладу, термічної дисоціації, термомеханічної обробки металевих порошків, а також виготовлення їх з відходів виробництва у вигляді скрапів, стружки та ін.

Електролізом водних розчинів і розплавів солей та комплексних сполук виробляють дрібнодисперсні й активні порошки багатьох металів і сплавів; термічною дисоціацією карбонілів — високодисперсні порошки заліза, нікелю та їх сплавів. Термомеханічну обробку застосовують у випадках переробки стружки нержавіючої сталі у порошок (метод міжкристалітної корозії).

Для виготовлення залізних, мідних, нікелевих, кобальтових, вольфрамових, молібденових та інших порошків широко застосовують метод відновлення.

Формування заготовок з порошків. Перед формуванням заготовок порошки очищають, сушать, відпалюють і класифікують за розмірами зерен. Після цього готують суміш, в яку додають технологічні присадки — парафін, стеарін, графіт та інші для змащування і пластифікації, склеювальні речовини, гліцерин, розчин каучуку в бензині, деякі колоїди — все це поліпшує формувальні якості заготовок; присадки, які активізують процес спікання або надають необхідної пористості матеріалу — різні леткі, легкоплавкі присадки.

Останнім часом для формуваня заготовок широко застосовують холодне, гаряче і гідростатичне пресування, прокатку, відливання, видавлювання пресом.

При холодному пресуванні порошок насипають у пресформу, а потім обтискують його пресом до заданої щільності і виймають з пресформи. Кількість порошку, що засипають, дозується за масою або об'ємом. Після пресування заготовки спікають. У процесі холодного пресування відбувається ущільнення часточок і руйнування деякої частини їх.

При гарячому пресуванні брикети формують і частково спікають. Цей спосіб поки що широкого застосування не набув.

При гідростатичному пресуванні як пресформу використовують гумову оболонку, яку заповнюють порошковою сумішшю і вміщують у герметизований резервуар, заповнений маслом, емульсією або водою, в яких створюється необхідний тиск. Гідростатичним пресуванням виготовляють брикети — заготовки простої форми. Цей метод є малопродуктивним.

Пористі й безпористі стрічки й штаби, прутки і дріт тонкого перерізу, пластинки твердих сплавів, штаби і стрічки фрикційного і антифрикційного призначення та деякі нагрівники виробляють методом прокатування порошків.

Для прокатування використовують горизонтально розташовані валки.

Шлікерне литво застосовують, щоб виготовити з порошків тонкостінні фасонні вироби. За цим методом з порошків визначеного складу з добавкою інертної рідини готують пастоподібну масу—шлікер. Готову масу (шлікер) напилюють або набризкують на стінки гіпсової форми. Після випаровування і поглинання вологи стінками форми її руйнують, а брикет, що утворився, спікають.

Методом видавлювання пресуванням (продавлюванням порошкової маси крізь отвори певної форми) виготовляють заготовки (прутки, трубки, штаби та ін.) різної довжини.

Спікання заготовок (брикетів). При спіканні заготовки нагрівають до температур, що становлять від 0,6 до 0,9 абсолютної температури плавлення даного металу. Чим вищою є щільність виробу, тим вища температура спікання. Тривалість спікання не повинна перевищувати 1—2 год. У процесі спікання між часточками порошку утворюються міцні міжмолекулярні зв'язки.

Спікання здійснюють в інертній атмосфері, щоб запобігти окисленню металу, або у відновлювальній атмосфері, щоб усунути поверхневі окисні плівки, чим сприяють виниканню металевого контакту між частинками.

Заготовки, які не містять компонентів, що утворюють рідку фазу, спікають при більш високих температурах. В процесі спікання відбувається усадка заготовок і підвищується їх щільність. Усадочні явища можна усунути підбиранням оптимального гранулометричного складу порошку.

Щоб інтенсифікувати процеси спікання, крім введення легкоплавких компонентів, застосовують легке окислення брикетів (заготовок), а також діють на них ультразвуком і магнітним полем.

Порошки спікають у різних промислових печах. Найчастіше для спікання застосовують електропечі опору з ніхромовими, молібденовими та силітовими нагрівниками. Застосовують також пряме нагрівання індукційними струмами або перепускають струм крізь нагрівані вироби.

При спіканні заготовки захищають від окислення нейтральними або активними середовищами — твердими і газоподібними. Нейтральними середовищами є різні засипки, а також гази (аргон, гелій) і високий вакуум.

Щоб запобігти жолобленню, спікання у деяких випадках здійснюють у спеціальних пристроях під тиском. Для надання остаточної форми і розміру заготовки іноді піддають додатковій обробці — калібруванню або різанню. Щоб досягти потрібних механічних та інших властивостей, вироби піддають термічній і хіміко-термічній обробці.

26.12.2015
1264

Комментарии

Нет комментариев. Ваш будет первым!