Производство заготовок из порошковых материалов

12 Производство заготовок из порошковых материалов

Продукция из металла используется в крайней степени нерационально из-за применения обработки резанием, что снижает КИМ в ряде случаев до 60%. Следовательно использование технологических процессов порошковой металлургии является основным направлением технологического процесса.

Стоимость порошков значительно выше стоимости литья и проката, однако. расходы на основные материалы значительно ниже. Коэффициент использования металла высок- 0,95-0,97.

Технологические возможности получения заготовок из порошков

К материалам получаемым порошковой металлургией относятся: антифрикционные. Фрикционные, конструкционные , магнитные, инструментальные и ряд других.

Антифрикционные материалы

Это в первую очередь, детали узлов трения машин - подшипники скольжения.

Распорные шайбы. Втулки, кольца.

При этом экономится дорогой сплав баббит при производстве подшипников.

Рекомендуемые материалы

Снижается трудоемкость, экономятся цветные сплавы. Повышается производительность труда. Увеличиваются эксплуатационные характеристики узла.

Фрикционные материалы и изделия

Характеризуются высокими значениями коэффициента трения и износостойкостью. Заменяют сталь, чугун.

Порошковые фрикционные узлы изготавливаются  в виде накладок различной конфигурации. Выпускаются материалы на медной и железографитовой основе.

· Фрикционные изделия на медной основе  предназначены для работы  в условиях смазки.

· Изделия из порошковых материалов на железной основе применяют для работы в условиях сухого трения.

Конструкционные материалы и изделия

Конструкционные порошковые материалы распространены в технике и применяются для производства различных деталей машин и приборов.

Экономический эффект достигается за счет уменьшения механообработки, снижения трудоемкости процесса, уменьшения станочного парка и используемых площадей.

Ненагруженные и малонагруженные изделия можно получить из порошков чистого железа с небольшими добавками графита.

Средне и сильно нагруженные из углеродистых и легированных сталей.

Используются порошки из цветных металлов и сплавов.

Наиболее распространенными методами получения деталей из порошковых материалов являются:

· Прессование и спекание;

· Двукратное прессование и спекание;

· Горячее прессование;

· Предварительное газостатическое прессование.

Изделия сложной конфигурации, которые невозможно получить формованием, прессуются и спекаются из отдельных элементов без особых трудностей.

Инструментальные материалы и изделия

Применяются при производстве инструментов.

Наиболее широко распространены порошковые твердые сплавы на основе карбида вольфрама и титана с кобальтовой связкой.

Прессуются с пластификаторами или из пластифицированных заготовок.

Технология производства сплавов на основе карбидотитана заключается в прессовании смеси порошков и спекании их.

Магнитные материалы и изделия

Магнитопроводы получают заданной формы размерами с минимальными затратами( себестоимость на 30-60% ниже).

Большое влияние на магнитные свойства порошков оказывает пористость.

Технологический процесс состоит из следующих операций:

· Смешивание порошков;

· Прессование шихты;

· Спекание в атомосфере инертного газа или вакууме;

· Повторное прессование;

· Повторное спекание.

Магнито-твердые материалы

Используются для производства постоянных магнитов.

 Порошковые материалы более высокого качества. Они изготавливаются по нескольким технологическим вариантам:

· Шихту смешивают, а затем прессуют;

· Двухкратное прессование и спекание.

Получают ферриты и магнотодиэлектрики.

Пористые проницаемые материалы и изделия

Применяются для получения изделий с пористостью 20-60%.. используемых в качестве фильтров и тд.

Способы формования металлических порошков

1.Формование порошков на прессах.

При прессовании помещаются в пресс-форму и подвергаются сжатию. В результате они уплотняются и принимают форму соответствующей полости.

Способу свойственна - высокая производительность и точность, возможность механизации.

Наиболее распространен в крупносерийном и массовом производстве.

2.Изостатическое формование.

Порошок заключается в эластичную оболочку и подвергается всестороннему сжатию.

Получают крупногабаритные изделия с тонкими стенками и равномерной плотности.

Разновидность-прессование.

Гидростатическое прессование

Эластичная оболочка помещена в жидкость, через которую порошок получает требуемое давление.

Действующие установки позволяют прессовать цилиндры, трубы. Шары, и др. изделия.

Газостатическое прессование

Выполняется в газостатах, где рабочей средой является газ, при комнатной. Либо повышенной температурах.

Эффективно при изготовлении быстрорежущей стали.

Гидродинамическое прессование

Аналогично статическому, однако давление создается за счет энергии газов.,образовавшихся при взрыве. Установка проще и дешевле.

Способы  прессования изостатическое и гидродинамическое- широко используются в промышленности.

Вибрационное формование

Выполняется в пресс-формах с использованием вибраторов. Наиболее эффективно для малопластичных материалов. В настоящее время используется наряду с статическим и изостатическим формованием.

Мундштучное формование

Применяется для получения деталей типа прутков и труб высокой точности.

Осуществляется путем продавливания сквозь отверстие в матрице смеси порошка с пластификатором.

Получают длинномерные изделия высокой плотности из труднодеформируемых порошков.

Прокат

Используется специальное оборудование. Сущность процесса иллюстрирована на  Он состоит в следующем: подаче порошка из бункера в зазор между вращающимися навстречу друг ругу с одинаковыми скоростями валками.

Недостатком метода является наличие разрывов и неоднородностей по толщине поверхности, которое устраняется механической обработкой.

Спекание порошковых материалов

Спекание представляет собой термическую обработку, которой подвергается спрессованное изделие с целью придания им требуемых физико-механических свойств. Особенность спекания в том. что оно осуществляется без расплавления основного компонента порошковой шихты (0,7-0,9 Т ). Значение операции велико. На этой стадии происходит формование прочных металлических контактов.

В настоящее время спекание представляется отдельным процессом. Спекание подразделяется на два вида: твердофазное и жидкофазное.

В процессе спекания в большинстве случаев происходит усадка. В процессе спекания наблюдается рекристаллизация.

Усадка при спекании

Увеличение плотности и уменьшения объема спекаемых тел. Механизм усадки при спекании заготовок заключается в объемной деформации частиц под влиянием поверхностного натяжения.

Влияние дефектов кристаллического строения на усадку называется структурным фактором, а влияние упрочнения , связанное с повышением прочности брикетов и уменьшением деформации за счет увеличения площади контактных участков - геометрическим фактором.

В ряде случаев наблюдается не усадка порошковых материалов, а их рост.

Спекание производится в среде защитных газов или вакуума.

Оборудование порошковой металлургии.

Оборудование можно разделить на следующие группы:

· Для размола и смешивания порошков;

· Формования заготовок из порошков;

· Спекания порошковых изделий;

· Вспомагательное оборудование.

Для размола служат шнековые, валковые, барабанные , вихревые, вибрационные мельницы.

Для просева служат сепараторы.

Для смешивания- сместители непрерывногои периодического действия.

Для формовки: специализировнные(автоматы) и неспециализированные прессы(оборудование обработки давлением).

В качестве примера приводим схему кривошипно-коленного пресса.

Информация в лекции "8 Понятие специализированных жилых помещений" поможет Вам.

1-

пуансон, 2-заготовка, 3-пресс-форма

Рисунок  15 - Кривошипно-коленный пресс для прессования порошковых материалов

Технико-экономические показатели производства изделий

Основные операции техпроцесса: приготовление шихты. Прессование, спекание, дополнительная обработка.

Производство идет в спецехе на спецпердприятиях.

Основная экономия на материалах  и на электроэнергии.