Казармщиков И.Т. - Производство металлических конструкционных материалов (1092920), страница 23

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 23)

Соболевский и В.В. Любарский, когда в 1826 г. по поручению Российскогомонетного двора разработали методику изготовления монет и изделий из платинового порошка путём прессования и спекания. Необходимость использованиядля этой цели методов порошковой металлургии была обусловлена невозможностью достижения в то время температуры плавления платины (1769 ºС).В связи с развитием техники получения высоких температур использованиеметодов порошковой металлургии для изготовления изделий на некоторое времяпрекратилось. Однако, на рубеже двадцатого века порошковая металлургия сновастала использоваться, как способ производства из тугоплавких металлов нитейнакала для электрических ламп, и удельный вес методов порошковойметаллургии при изготовлении изделий постоянно возрастает.В настоящее время трудно назвать отрасль промышленности, где бы ненаходили применения материалы, полученные методами порошковой металлургии. Например, в обрабатывающей промышленности это твердосплавныеинструменты, в горнодобывающей промышленности – армирующие твердыесплавы и алмазно-металлические композиции, применяемые для оснащения бурового инструмента.

В сварочной технике это порошки, применяемые для наплавки, специальной резки и изготовления обмазок. В практике машиностроенияметод порошковой металлургии используют для изготовления деталей машин имеханизмов с высокими износостойкими, антифрикционными и фрикционнымисвойствами. В современной электротехнике это контактные устройства,обеспечивающие высокую электро- и теплопроводность, хорошую тугоплавкость,высокую степень электроэрозионной устойчивости и прочности в условияхударных нагрузок.Основными достоинствами порошковой металлургии, обусловившими еёразвитие, являются:– возможность получения материалов, которые трудно или невозможнополучить другими способами.

Например, некоторые тугоплавкие металлы(вольфрам, тантал), сплавы и композиции на основе тугоплавких соединений(твёрдые сплавы на основе карбидов вольфрама, титана и др.), композицииметаллов, не смешивающихся в расплавленном виде, в особенности призначительной разнице в температурах плавления (вольфрам – медь), композициииз металлов и неметаллов (медь – графит, алюминий – оксид алюминия и др.),пористые материалы (подшипники, фильтры, теплообменники и др.);– возможность получения некоторых материалов и изделий с более высокими технико-экономическими показателями за счет экономии металла и значительного снижения себестоимости продукции. Например, при изготовлениидеталей литьём и обработкой резанием до 60 – 80% металла теряется в литникахили идёт в стружку;– возможность получить материалы с меньшим содержанием примесей и сболее точным соответствием заданному составу, чем у литых сплавов, за счетиспользования чистых исходных порошков.При одинаковом составе и плотности у спеченных материалов в рядеслучаев свойства выше, чем у плавленых в связи с особенностью их структуры.

Вчастности, в спечённых материалах меньше сказывается неблагоприятноевлияние предпочтительной ориентировки (текстуры), которая встречается у некоторых литых металлов вследствие специфических условий затвердеваниярасплава. Большим недостатком некоторых литых сплавов (быстрорежущиесплавы, некоторые жаропрочные стали) является резкая неоднородность локального состава, вызванная ликвацией при затвердевании.

В спеченных материалах размеры и форму структурных элементов легче регулировать и можнополучать типы взаимного расположения и формы зерен, которые невозможны дляплавленого металла. Благодаря этим структурным особенностям спечённые металлы более термостойки, лучше переносят воздействие циклических колебанийтемпературы и напряжений, что очень важно для материалов новой техники.Порошковая металлургия имеет и недостатки, которые препятствуют еёразвитию:– сравнительно высокая стоимость металлических порошков;– необходимость спекания в защитной атмосфере, что увеличивает стоимость изделий;– трудность изготовления изделий больших размеров;– сложность получения металлов и сплавов в беспористом, компактномсостоянии;– необходимость применения чистых исходных порошков для получениячистых металлов.Недостатки и некоторые достоинства порошковой металлургии нельзярассматривать как постоянно действующие факторы.

Они зависят от состояния иразвития как самой порошковой металлургии, так и других отраслей промышленности. По мере развития техники порошковая металлургия может вытесняться из одних областей и перемещаться в другие. В то же время основныедостоинства порошковой металлургии являются постоянно действующим фактором, который сохранит своё значение и при дальнейшем развитии техники.9.2 Производство порошковТехнологический процесс производства изделий методом порошковой металлургии начинается с получения металлических порошков. Известно большоеколичество методов получения порошков.

Разнообразие применяемых методовобъясняется тем, что качественные характеристики порошков и изделий в значительной степени определяются методом изготовления порошков. Порошокодного и того же металла в зависимости от метода производства резко изменяетнекоторые из свойств, определяющих применимость его для той или иной цели.В практике металлические порошки характеризуются по следующимсвойствам:– физическим;– химическим;– технологическим.К физическим свойствам порошков обычно относят преобладающуюформу частиц и гранулометрический состав порошка.

Форма частиц в основномзависит от способа получения и может быть сферической, губчатой, осколочной,дендритной, тарельчатой, чешуйчатой. Форма частиц оказывает влияние наплотность, прочность и однородность прессовки. Наибольшую прочностьпрессовок дают частицы дендритной формы. В этом случае упрочнение порошковпри прессовании вызывается действием сил сцепления, заклиниванием частиц,переплетением выступов и ответвлением.Размер частиц порошков, получаемых различными методами колеблется отдолей микрометра до долей миллиметра.Для получения прочной прессовки необходим порошок с определеннымиразмерами частиц и набором их по крупности. В практике никогда не встречаютсяметаллические порошки с частицами одной крупности.Гранулометрический состав порошка представляет собой относительноесодержание фракций частиц различной крупности.

В сочетании с другимисвойствами он влияет на удельное давление при прессовании, необходимое длядостижения заданных механических свойств спечённых изделий.К химическим свойствам порошков относят в первую очередь содержаниеосновного металла, примесей и загрязнений. На химические свойства влияеттакже содержание газов в связанном, адсорбированном или растворенномсостоянии. Содержание основного металла в порошках бывает не ниже 98 – 99%,и такая чистота порошковых металлов для большинства спеченных изделийявляется удовлетворительной.Вредными примесями для железного порошка являются примеси кремнезёма, оксидов алюминия и марганца.

Эти примеси затрудняют прессование порошков, увеличивают износ прессформ.Присутствие в порошках значительного количества газов (кислород, водород, азот и др.), адсорбированных на поверхности частиц, а также попавшихвнутрь частиц в процессе изготовления и в результате разложения при нагревезагрязнений увеличивает хрупкость порошков, затрудняет прессование, а интенсивное выделение их при спекании может привести к короблению изделий.Поэтому порошки иногда подвергают вакуумной обработке для отгонки газов.Под технологическими свойствами порошков понимают:– насыпная масса порошка;– текучесть;– прессуемость.Насыпная масса порошка – это масса единицы его объёма при свободнойнасыпке.

Она определяется плотностью материала порошка, размером и формойего частиц, плотностью укладки частиц и состоянием их поверхности. Например,сферические порошки с гладкой поверхностью обеспечивают более высокуюнасыпную плотность.Текучесть порошка – это способность перемещаться под действием силытяжести. Она оценивается временем истечения определённой навески (50 г) черезкалиброванное отверстие (диаметр 2,5 мм). Текучесть зависит от плотностиматериала, гранулометрического состава, формы и состояния поверхности частици влияет на производительность автоматических прессов при прессовании, таккак она определяет время заполнения порошком пресс-формы.

Текучестьухудшается при увлажнении порошка, увеличении его удельной поверхности идоли мелкой фракции.Прессуемость порошка – это способность порошка под влиянием внешнегоусилия приобретать и удерживать определённую форму и размеры.Порошки одного и того же химического состава, но с разными физическимихарактеристиками могут обладать различными технологическими свойствами, чтовлияет на условия дальнейшего превращения порошков в готовые изделия.Поэтому физические, химические и технологические свойства порошковнаходятся в непосредственной зависимости от метода получения порошка.Но не только качественные характеристики порошка лежат в основе выбораспособа получения порошков. Очень важными при оценке метода производствапорошков являются вопросы экономики – себестоимость порошка, размеркапиталовложений, стоимость переработки порошка в изделия.Все это вызвало необходимость разработки и промышленного освоениябольшого числа различных способов производства порошков.

Все способы получения порошков, которые встречаются в современной практике, можно разделить на две группы:– механические способы;– физико-химические.Механическими способами получения порошков считаются такие технологические процессы, при которых исходный материал в результате воздействиявнешних сил измельчается без изменения химического состава.К физико-химическим способам относят такие технологические процессы,в которых получение порошка связано с изменением химического составаисходного сырья в результате глубоких физико-химических превращений. Приэтом конечный продукт (порошок), как правило, отличается от исходногоматериала по химическому составу.9.2.1 Механические способы получения порошковК механическим способам получения порошков относят:– дробление и размол;– распыление расплавленного металла;– грануляция;– обработка металлов резанием.Дробление и размол.

Метод наиболее эффективен, когда в качестве сырьядля получения порошка используют отходы производства (обрезки, стружки).Этим способом можно получать порошок любого металла. Однако на практике онв основном используется для превращения в порошок губчатых осадков металлов,полученных электролизом или восстановлением газами, а также для измельченияхрупких металлов и сплавов.С наибольшей эффективностью методы механического измельчения применяются, когда в качестве сырья для размола используются отходы производства(стружка, обрезки, скрап).

Характеристики

Список файлов книги