Казармщиков И.Т. - Производство металлических конструкционных материалов (1092920), страница 30
Текст из файла (страница 30)
При прокатке каждаячастица в зависимости от усилия прессования и формы частиц будет иметьразную степень деформации и различную плотность. Частицы шаровой формыбудут меньше деформироваться, чем частицы дендритной или игольчатой формыи заготовка из этих частиц будет иметь меньшую плотность. Кроме того,заготовка из частиц с сильно развитой поверхностью обладает повышеннойплотностью.Процесс прокатки порошка от начала поступления его в валки и до выходаиз валков делится на три периода. В первый период, который называетсяначальным неустановившемся, заготовка имеет переменные толщину иплотность, так как плотность порошка, заполняющего зону деформации,изменяется по высоте. При вращении валков в зазор между ними увлекаютсядеформируемые частицы порошка, которые вызывают расклинивающее действие,а в очаг деформации поступают новые порции порошка.
Когда процессвовлечения и прессования порошка уравновешивается сопротивлением станаупругим деформациям, наступает второй период, называемый установившимсяпериодом прокатки, в котором выходящая из валков заготовки имеет постояннуюплотность. В третьем периоде, называемым нестационарным, происходятобратные явления в связи с разгрузкой валков стана.В начальном и конечном периодах параллельно с изменением плотностиизменяется давление порошка на валки и в результате упругой деформации станаизменяется толщина заготовки.
В связи с этим при прокатке порошков стремятсяк максимальному сокращению длительности этих периодов, а концевые участкизаготовок подлежат обрезке, так как они обычно неоднородны по плотности.Порошок можно прокатывать в холодном или горячем состоянии. Прокаткапри комнатной температуре наиболее проста, но менее эффективна, чем прокаткаподогретого порошка.Заготовки после прокатки обычно спекают в печах непрерывного действия взащитной атмосфере.В некоторых случаях после спекания применяют ещё одну или несколькоповторных уплотняющих прокаток и спеканий, обеспечивающих получениезаготовки с заданными свойствами.
При одновременной прокатке несколькихпорошков, различающихся по свойствам металлов, или порошка и листовогометалла получают многослойный прокат.Прокатка металлических порошков применяется для получения заготовокконструкционных, электротехнических, фрикционных и антифрикционныхизделий (лента, листы, проволока и др.), а также в производстве фильтров идругих пористых изделий для очистки разных сред.Мундштучное прессование. Мундштучным прессованием называютформование заготовок путем продавливания смеси порошка с пластификаторомчерез отверстие в матрице (рисунок 64).При мундштучном прессовании можно продавливать через мундштук либосмесь порошка со связкой, либо предварительно спрессованную заготовку,которую перед продавливанием подогревают.В качестве пластификатора применяют парафин, поливиниловый спирт,крахмал, бакелит.Мундштучное прессование эффективно при производстве прутков, труб,уголков и других больших по длине изделий из плохо прессуемых материалов, втом числе тугоплавких металлов и соединений, твердых сплавов и других.Шликерное формование является способом изготовления изделий путёмзаливки шликера, представляющего собой однородную концентрированнуювзвесь порошка в жидкости, в пористую форму с последующей сушкой.
При этомпроцесс формования совершается без приложения внешнего давления. Иногдаэтот процесс формования называют шликерным литьём.Для приготовления шликера используют очень мелкие порошки, взвеськоторых в жидкости (растворы на основе воды и спирта) однородна и устойчива втечение длительного времени. Шликер содержит некоторое количество добавок(кислоты, щелочи, различные соли), препятствующих скапливанию частиц иулучшающих смачивание частиц порошка и стенок формы жидкостью.Форму для шликерного формования изготавливают из гипса, пористойкерамики, нержавеющей стали и других подобных материалов.Заготовку получают путем заливки шликера во влагопоглощающую форму,жидкость из которой удаляется через поры.
Механизм формования заключается внаправленном осаждении твердых частиц на стенках формы под действиемнаправленных потоков жидкости. Потоки возникают в результате впитыванияжидкости в поры формы под влиянием разрежения или под воздействиемцентробежных сил при центробежном шликерном формовании.Скорость наращивания твердого слоя зависит от скорости удаленияжидкости, размера частиц, соотношения между твердой и жидкой фазами вшликере, температуры, количества добавок. Связь между частицами обусловленав основном механическом зацеплением.Полученная заготовка извлекается из формы и подвергается сушке испеканию.
Для облегчения удаления заготовки внутреннюю поверхность формыпокрывают тонким слоем специального вещества (мыло, графит, бумага, тальк),препятствующего схватыванию с формируемым материалом.Изделия, полученные шликерным формованием, вследствие большойисходной пористости, которая может достигать 60%, при спекании даютзначительную усадку. Однако плотность изделий после спекания получаетсядостаточно большой и равномерной по объёму.Методом шликерного формования изготавливают изделия сложных форм(трубы, тигли, турбинные лопатки и др.), которые трудно получитьтрадиционными методами прессования, особенно в случае уплотнения хрупкихпорошкообразных материалов.Динамическое формование представляет собой процесс прессования сиспользованием импульсных нагрузок или вибрации.
Отличительной чертойтакого формования является высокая скорость приложения нагрузки куплотняемому порошку. В связи с этим его часто называют высокоскоростным.В качестве источника энергии используют энергию взрыва зарядавзрывчатого вещества, ударную волну высокой интенсивности, возникающую приразряде аккумулированной электрической энергии и воздействующую наматериал через жидкость, энергию сжатого газа, вибрацию.При взрывном формовании энергия взрыва сообщает определеннуюскорость устройству, ударяющему по прессующему пуансону, либо передается напрессуемый порошок через жидкость, либо воздействует на прессуемый порошок,заключенный в эластичную оболочку или тонкостенный металлическийконтейнер.
Такой высокоскоростной вид прессования приводит к выделениютепла и нагреву контактных межчастичных участков, что облегчает процессдеформирования. В результате плотность заготовок достигает большего значения,чем при обычных методах прессования низкоскоростными нагрузками.Разновидностью динамического формования является динамическое горячеепрессование (метод ДГП). Метод основан на предварительном холодномформовании пористой заготовки из порошковой шихты заданного состава, еёпоследующем кратковременном нагреве и допрессовки динамическиминагрузками.
Этот метод позволяет получать практически беспористые изделияточных размеров и с высокой чистотой поверхности.При вибрационном формовании используется эффект благоприятноговоздействия вибрации на процесс уплотнения, что связано с разрушениеммежчастичных связей и улучшением взаимоподвижности частиц. В результатедостигается плотная укладка частиц при меньших давлениях прессования иобеспечивается высокая равномерность распределения плотности по объёмузаготовки.Энергия вибрирования расходуется на преодоление инерции и упругогосопротивления вибрирующей системы и на преодоление инерции, сил трения исцепления уплотняемого порошка. В случае уплотнения порошка небольшоймассы основную роль играют инерция и упругие свойства системы. Поэтому дляобеспечения наиболее выгодного режима уплотнения следует выбирать частотувибрирования ближе к собственной частоте колебаний системы.
При уплотнениибольших масс порошка основную роль будут играть собственная частотаколебаний слоя частиц и силы связи между ними. Поэтому частоту вибрированиявыбирают ближе к резонансной или по отношению к вибрирующей системе, илипо отношению к уплотняемой массе порошка. При правильном выборе частоты,ускорения и амплитуды вибрирования плотность и прочность прессовок выше,чем при статическом прессовании.Во всех случаях, требующих высоких давлений при статическомпрессовании применение вибрирования будет выгодным. Наиболее эффективноприменение вибрации при прессовании порошков непластичных и хрупкихметаллов, к которым высокие статические давления не могут быть приложены изза происходящего при этом разрушения брикетов.9.4 СпеканиеСпекание порошковых материалов представляет собой тепловую обработкусвободно насыпанного порошка или спрессованных заготовок при температуре0,7 – 0,9 абсолютной температуры плавления металла порошка или температурыплавления основного металла в многокомпонентной системе порошков.
Это однаиз важнейших технологических операций, результатом которой являетсяпревращение непрочной заготовки в прочное спеченное тело со свойствами,приближающимися к свойствам литого материала.При спекании происходит удаление газов, адсорбированных на поверхностичастиц, возгонка различных примесей, снятие остаточных напряжений наконтактных участках между частицами и в самих частицах, восстановлениеоксидов и растворение их, перестройка поверхностного слоя в результатедиффузии и переноса металла в виде пара с одних мест в другие, качественноеизменение межчастичных контактов и формы пор.Существуют две основные разновидности процесса спекания. Этотвердофазное или спекание без образования жидкой фазы и жидкофазное, прикотором легкоплавкие компоненты смеси порошков расплавляются.9.4.1 Основные процессы происходящие при спеканииПри твердофазном спекании основными процессами являются:– поверхностная и объёмная диффузия;– усадка;– рекристаллизация;– перенос атомов через газовую фазу.Поверхностная и объёмная диффузия является наиболее существенныммеханизмом при спекании.
Все металлы имеют кристаллическое строение,характерной особенностью которого является упорядоченное положение атомов.В узлах кристаллической решетки металла частиц располагаются атомы, которыесовершают колебательные движения. Амплитуда этих колебаний с повышениемтемпературы увеличивается и приводит к тому, что положение атомов становитсянеустойчивым, в результате чего возникает возможность перехода атома изодного узла кристаллической решетки в другой. При переходе атомов из одногоположения в другое затрачивается некоторая энергия, и на новом месте атомнекоторое время опять совершает колебательные движения, пока его энергияснова не увеличится.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
