Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Основные сведения о порошковой металлургии.




Читайте также:
  1. I. Основные положения
  2. I. Теоретические сведения.
  3. I. Теоретические сведения.
  4. I. Теоретические сведения.
  5. I. Теоретические сведения.
  6. I. Теоретические сведения.
  7. I. Теоретические сведения.
  8. I. Теоретические сведения.
  9. I. Теоретические сведения.
  10. I. Теоретические сведения.

Методы получения порошков. Методами по­рошковой металлургии можно получать сплавы из металлов, не растворяющихся друг в друге при расплавлении, а также сплавы из тугоплав­ких металлов и металлов особо высокой чисто­ты. Порошковой металлургией изготовляют как заготовки, так и разнообразные детали точных размеров. Порошковая металлургия позволяет получать пористые материалы и детали из них, а также детали, состоящие из двух (биметаллы) или нескольких слоев различных металлов и сплавов. Методы порошковой металлургии поз­воляют получить материалы и детали, обладаю­щие высокой жаростойкостью, износостойкостью, твердостью, с заданными стабильными магнит­ными свойствами, особыми физико-химическими, механическими и технологическими свойствами, которые невозможно получить методами литья или обработкой давлением.

Процесс производства деталей и изделий из порошковых материалов заключается в приго­товлении металлического порошка, составлении шихты, прессовании и спекании заготовок. Ме­таллические порошки получают механическими и физико-химическими методами.

При механических методах порош­ки вырабатывают измельчением твердых или распылением жидких металлов без изменения их химического состава. Для измельчения твер­дых хрупких материалов применяют шаровые, вихревые и вибрационные мельницы. Измельче­ние обрабатываемого материала производят ударным и истирающим действием шаров (стальных или чугунных). Следует учитывать, что при получении металлических порошков ме­ханическими методами возможно их загрязнение.

Шаровая мельница состоит из стального ба­рабана, в который загружают размалывающие шары и обрабатываемый материал. Частицы по­рошка, полученного в шаровых мельницах, име­ют вид неправильных многогранников размера­ми 100—1000 мкм. Размол в вихревых мельни­цах более интенсивен, чем в шаровых. В каме­ре вихревой мельницы имеется два пропеллера, которые, вращаясь в противоположные стороны, создают пересекающиеся воздушные потоки. Ма­териал (рубленая проволока, стружка, обрезки и другие мелкие кусочки), загруженный в каме­ру, захватывается воздушными потоками и за счет взаимного соударения дробится на частицы размером от 50 до 200 мкм. Полученные частицы имеют тарельчатую форму и зазубренные края.



Для получения тонких порошков из хрупких карбидов металлов и окислов применяют вибра­ционные мельницы. Вибромельницы наиболее производительны, их работа основана на высоко­частотном воздействии на измельчаемый материал стальных шаров и цилиндров за счет со­вершения барабаном мельницы круговых колеба­ний высокой частоты.

Для получения порошков из олова, свинца, алюминия, меди, а также из железа и стали применяют распыление струи жидкого металла кинетической энергией воздуха, воды, пара или инертных газов. Полученные частицы порошка имеют размеры 50—350 мкм и фирму, близкую к сферической.

При получении порошков физико-химическими методами происходят изменения химического состава и свойств исходного мате­риала. Основными физико-химическими метода­ми являются химическое восстановление метал­лов из окислов, электролиз расплавленных со­лей, карбонильный метод и метод гидрогениза­ции.

Химическое восстановление окислов метал­лов осуществляют газообразными или твердыми восстановителями. В качестве газообразных вос­становителей широко используют природный, до­менный и углекислый газы, а также водород. Получающуюся при химическом восстановлении металлическую губку подвергают размолу. Сре­ди физико-химических методов получения по­рошков этот метод наиболее дешевый. Порошки чистых и редких металлов (тантала, циркония и др.) в виде дендритов величиной 1 —100 мкм по­лучают электролизом расплавленных солей ме­таллов. Электролиз позволяет получать чистые порошки из загрязненного сырья. Карбонильный метод позволяет получать порошки магнитного железа, никеля и кобальта в виде сфероидов ве­личиной 1—800 мкм. Получающийся этим мето­дом продукт при температуре 200—300°С распа­дается на порошок металла и окись углерода. В основе метода гидрогенизации лежит восстанов­ление хрома гидратом кальция. Получающаяся при этом известь вымывается водой, а порошок металла состоит из дендритов величиной 8— 20 мкм.



Порошки, полученные физико-химическими методами, являются наиболее тонкодисперсными и чистыми. В зависимости от размера частиц по­рошки классифицируют по гранулометрическому составу на ультратонкие до 0,5 мкм, очень тон­кие 0,5—10 мкм, тонкие 10—40 мкм, средней тонкости 40—150 мкм и крупные 150—500 мкм.

Характеристиками основных технологических свойств порошков являются насыпная масса, те­кучесть, прессуемость и спекаемость.

Насыпная масса — масса 1 см3 сво­бодно насыпанного порошка в граммах. Если по­рошок имеет постоянную насыпную массу, то при спекании будет обеспечиваться постоянная усадка. Один и тот же порошок может иметь различную насыпную массу в зависимости от способа получения. Для изготовления высокопо­ристых изделий следует использовать порошки с малой насыпной массой, а для разнообразных деталей приборов и машин — с большой насып­ной массой.



Текучесть — способность порошка запол­нять форму. Она характеризуется скоростью прохождения порошка через отверстие опреде­ленного диаметра. С уменьшением размера ча­стиц порошка его текучесть, ухудшается. Теку­честь в большей степени влияет на равномерность заполнения формы порошком и на скорость уплотнения при прессовании.

Прессуемость- способность порошка уплотняться под действием внешней нагрузки и характеризуется прочностью сцепления частиц порошка после прессования. На прессуемость оказывают влияние пластичность материала, размер и форма частиц порошка. С введением в состав порошков поверхностно-активных веществ прессуемость их повышается.

Под спекаемостью понимают прочность сцепления частиц, возникающую в результате термической обработки прессованных заготовок.

Приготовление шихты. Дозированные порции порошков определенного химического и грануло­метрического состава и технологических свойств ~ смешивают в барабанах, мельницах и других устройствах. При необходимости особо равно­мерного перемешивания шихты применяют до­бавки спирта-бензина, глицерина и дистиллиро­ванной воды. Иногда в процессе смешивания вводят технологические присадки различного на­значения: пластификаторы, облегчающие прессо­вание (парафин, стеарин, глицерин и др.), лег­коплавкие присадки, летучие вещества, позволя­ющие получать изделия с заданной пористостью.

Формование заготовок и изделий. Прессова­ние порошков в холодном или горячем состоянии осуществляют прокаткой и другими способами.

При холодном прессовании в мат­рицу пресс-формы засыпают шихту и рабочим пуансоном производят прессование. После сня­тия давления изделие выпрессовывают из матрицы выталкивающим пуансоном. В процессе прес­сования частицы порошка подвергаются упругой и пластической деформациям, при этим резко увеличивается, контакт между частицами порошка и уменьшается пористость, что дает возмож­ность получить заготовку нужной формы и до­статочной прочности. Прессование выполняют на гидравлических или механических (эксцентрико­вых, кривошипных) прессах. Давление прессова­ния составляет 200-1000 МПа в зависимости от состава порошка и назначения изделия.

Широкое распространение получили прессы автоматического действия (рис. 6.1). Шихта, за­гружаемая в приемный бункер 1, перемещается в заполняющий рукав 2 под действием собствен­ного веса. Рукав заканчивается над пресс-фор­мой 3 ft может перемещаться по столу 4 пресса. Положение нижнего выталкивающего пуансона 5 определяет количество засыпаемого порошка,

 

 

 

Рис. 6.1. Схема автоматического формования

 

т. е. в данном случае дозировка и питание пресс: формы совмещаются. После заполнения пресс-формы рукав отходит в сторону и дает возможность произвести давление посредством верхнего рабочего пуансона 6. Заготовка выталкивается нижним пуансоном, а рукав перемещается для следующей засыпки, одновременно сталкивая заготовку со стола в специальный лоток. Такие прессы иногда снабжаются вращающимися столами, на которых устанавливается несколько пресс-форм. Производительность автоматических прессов достигает нескольких тысяч заготовок в час.

При горячем прессовании в пресс-форме изделие не только формуется, но и под­вергается спеканию, что позволяет получать бес­пористый материал с высокими физико-механи­ческими свойствами. Горячее прессование можно осуществлять в вакууме, в защитной или восста­новительной атмосфере, в широком интервале температур (1200—-1800°С) и при более низких давлениях, чем холодное прессование. Приложе­ние давления обычно производится после нагре­ва порошков до требуемой температуры. Этим методом получают изделия из трудно деформи­руемых материалов (боридов, карбидов и др.).

Прокатка металлических порош­ков является непрерывным процессом получе­ния изделий в виде лент, проволоки, полос путем деформирования в холодном или горячем состоя­нии. Прокатку производят в вертикальном, на­клонном и горизонтальном направлениях. Наи­лучшие условия формования изделия создаются при вертикальной прокатке. Сначала порошок из бункера поступает в зазор между вращающи­мися обжимными валками и обжимается в заго­товку, которая направляется в проходную печь для спекания, а затем прокатывается в чистовых валках. Объем, порошка при прокатке уменьша­ется в несколько раз. При прокатке ленты отно­шение диаметра валков к толщине ленты должно находиться в пределах от 100:1 до 300:1. Ско­рость прокатки порошков значительно меньше скорости прокатки литых металлов и ограничи­вается текучестью порошка. Поэтому линейная скорость поверхности вращающихся валков должна быть меньше скорости перемещения ме­таллического порошка из бункера в зазор меж­ду валками. Прокаткой можно получать одно­слойные и многослойные изделия, ленты толщи­ной 0,025—3 мм и шириной до 300 мм, проволо­ку диаметром от 0,25 мм и более К т. д. Непре­рывность процесса обеспечивает высокую произ­водительность и возможность автоматизации.

Для придания деталям и изделиям необходи­мой прочности и твердости их подвергают спеканию. Операция спекания состоит в нагреве и выдержке изделий некоторое время в печи при температуре, примерно равной 0,6—0,8 темпера­туры плавления основного компонента. Спека­ние производят в электропечах сопротивления, индукционным нагревом или посредством непо­средственного пропускания тока через спекаемое изделие. Для предотвращения окисления метал­лических порошков спекание ведут в аргоне, ге­лии, вакууме или в среде водорода. Во избежа­ние коробления тонкие и плоские детали спекают под давлением. Для придания изделиям окон­чательной формы и точных размеров готовые изделия после спекания подвергают отделоч­ным операциям: калиброванию, обработке резанием, химико-термической обработке и раз­мерной обработке электрофизическими метода­ми, повторному прессованию.

Калибрование заключается в продавливании спеченного изделия через отверстие соответствую­щего сечения в пресс-форме. В результате калиб­рования происходит уточнение размеров изделия, полирование его поверхности и некоторое сниже­ние пористости.

Обработку резанием выполняют для получе­ния из прессованных заготовок деталей сложных форм (волоки для волочения, твердосплавные вставки и матрицы штампов и т. д.), для нареза­ния наружных и внутренних резьб, для получе­ния небольших по диаметру, но глубоких, отвер­стий.

Химико-термическую обработку (азотирова­ние цианирование и т. д.) вы­полняют так же, как и для металлов. Наличие пористости, а следовательно, и более развитой поверхности, способствует более активному осу­ществлению химико-термических процессов.

Электрофизические методы — электроискро­вую и электроимпульсную обработку применяют для получения деталей сложной формы. Сущ­ность электроискровой обработки заключается в использовании электроимпульсного искрового разряда между двумя электродами, один из ко­торых является обрабатываемой, хромирование, заготовкой, (анод), а другой — инструментом (катод). При электроимпульсной обработке применяют обрат­ную полярность включения электродов. Это при­водит к меньшему износу инструментов — элек­тродов и повышению производительности в не­сколько раз, чем при электроискровой обработ­ке. Эти методы основаны на использовании яв­ления эрозии (разрушения) токопроводящих электродов при пропускании между ними им­пульсного электрического тока. В результате возникающего разряда температура на поверх­ности обрабатываемой заготовки — электрода возрастает за очень малый промежуток времени до 10000—12000°С, металл мгновенно оплав­ляется и испаряется. Удаленный металл засты­вает в среде диэлектрической, жидкости в виде гранул.

Повторное прессование используют для из­готовления деталей сложной формы. Повтор­ным прессованием обеспечиваются заданные раз­меры и требуемая форма заготовки, имеющей после первого прессования более простую форму и приближенные размеры.

 


Дата добавления: 2014-12-03; просмотров: 18; Нарушение авторских прав







lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2021 год. (0.016 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты