- •Пермский государственный технический университет
- •Лекция № 13
- •Технология порошковой металлургии.
- •Первый учебный вопрос. Технология порошковой металлургии
- •Получение порошков
- •Подготовка порошков к формованию
- •Формовка заготовок
- •Cпeканиe и дополнительная обработка заготовок
- •Технологические основы конструирования спеченных деталей
- •Вывод: Технология порошковой металлургии развивается благодаря несложности и ее возможностям. Заключение.
- •Разработал:
Получение порошков
Для изготовления спечённых изделий применяют порошки размером от 0,5 до 500 мкм. Получают такие порошки механическими и химическими методами.
Механические методы. К ним относятся: распыление жидкого металла, размол стружки и других отходов металлообработки, дробление в вибрационной мельнице.
Распыление жидкого металла осуществляется струей воды или газа под давлением 50...100 МПа. Этим методом получают порошки железа, ферросплавов, нержавеющей стали, жаропрочных сплавов, цветных металлов.
Размол отходов металлообработки в вихревых или шаровых мельницах.
Дробление в вибрационной мельнице применяют для получения порошков из твердых и хрупких материалов (карбидов, оксидов, керамики и др.).
Химические методы заключаются в восстановлении металлов из оксидов или солей углеродом, водородом, природным газом. Восстановлением получают порошки железа (из окалины), вольфрама, молибдена, хрома, меди. Сюда же относится метод термической диссоциации карбонилов – соединений типа Мех(СО)у (где Ме – один из металлов), обеспечивающий получение порошков высокой чистоты. Этим методом получают порошки железа, никеля, кобальта и некоторых других металлов.
Подготовка порошков к формованию
Для получения качественных заготовок или деталей порошки предварительно отжигают, разделяют по размерам частиц, смешивают.
Отжиг порошка способствует восстановлению оксидов, удалению углерода и примесей, устранению наклепа, что стабилизирует его свойства и улучшает прессуемость. Отжигу подвергают порошки, полученные механическим измельчением.
Порошки размером более 50 мкм разделяют с помощью набора сит с различным сечением ячеек, а более мелкие – воздушной сепарацией. Свойства порошковых изделий определяются качеством смешивания компонентов. Эта операция обычно осуществляется в специальных смесителях, вибрационных мельницах.
В ряде случаев в порошковую массу вводят различные технологические наполнители, улучшающие прессуемость порошков (например, раствор каучука в бензине), обеспечивающие получение заготовок экструдированием (выдавливанием) или их механическую обработку (парафин, воск), получение заготовок литьем (спирт, бензол) и др.
Формовка заготовок
Процесс формования заготовок состоит в уплотнении порошка под действием приложенного давления с целью получения из него заготовок определенной формы. Формование осуществляется прессованием, экструдированием, прокаткой.
Прессование обычно производится в холодных или горячих пресс-формах. Крупные заготовки получают гидростатическим способом.
Холодное прессование заключается в следующем (рис. 1). В стальную матрицу 3 пресс-формы с поддоном 1 засыпают определенное количество порошковой шихты 2 и прессуют ее пуансоном 4. При этом резко уменьшается объем порошка, увеличивается контакт между отдельными частицами, происходит механическое их сцепление. Поэтому прочность прессовки повышается, а пористость уменьшается. Недостатком такой схемы прессования является неравномерность распределения давления по высоте заготовки из-за трения ее о стенки матрицы 3. Поэтому заготовки, полученные в таких прессформах, обладают различной прочностью, плотностью и пористостью по высоте. Таким способом получают заготовки простой формы и небольшой высоты. Для устранения этого недостатка применяют двустороннее прессование с помощью двух подвижных пуансонов 4. При такой схеме, кроме того, давление прессования уменьшается на 30...40 %.
В зависимости от требуемой пористости и прочности материала заготовки, а также ее формы давление прессования составляет 0,1...1 ГПа.
Горячее прессование совмещает формование и спекание заготовок. Этот процесс осуществляется в графитовых пресс-формах при индукционном или электроконтактном нагреве. Благодаря высокой температуре давление при горячем прессовании можно значительно уменьшить.
Горячее прессование отличается малой производительностью, большим расходом пресс-форм, поэтому применяется для получения заготовок из жаропрочных материалов, твердых сплавов, чистых тугоплавких металлов (W, Мо).
Гидростатическое прессование заключается в обжатии порошка, помещенного в эластичную (например, резиновую) оболочку, с помощью жидкости в гидростате под давлением до 2 ГПа. Этот метод позволяет получать крупногабаритные заготовки типа цилиндров и труб с равномерной плотностью по всему объему.
Экструдированием называется процесс формования заготовок выдавливанием шихты через матрицу с отверстиями различного сечения (рис. 20). Для этого исходный порошок замешивают с пластификатором (парафином, воском) в количестве, обеспечивающем шихте консистенцию пластилина. Этим способом получают прутки, профили различного сечения. Для получения полых изделий (труб и др.) в матрице располагают соответствующую оправку.
Прокатка осуществляется путем обжатия порошковой шихты между горизонтально расположенными валками. Этим способом получают пористые и компактные ленты, полосы и листы толщиной 0,02...3 мм и шириной до 300 мм из железа, никеля, нержавеющей стали, титана и других металлов. Процесс прокатки легко совмещается со спеканием и другими видами обработки. Для этого полученную заготовку пропускают через проходную печь и затем подают на прокатку с целью калибровки.
Прокаткой можно получать и двухслойные заготовки (например, железо медь). Для этого в бункере необходимо установить перегородку для разделения его на две секции вдоль вaлков.