Казармщиков И.Т. - Производство металлических конструкционных материалов (1092920), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Основное преимуществофильтров, изготовленных из несферического порошка состоит в том, что ониимеют повышенную механическую прочность за счет лучшего контакта частицнеправильной формы с разветвленной поверхностью по сравнению с точечнымконтактом сферических порошков. Однако в производстве спеченных фильтровцелесообразнее выбирать порошки с частицами сферической формы, так какматериал из таких порошков обладает лучшей проницаемостью, подающейсярегулировке и регенерации.Технологию изготовления порошковых фильтров выбирают с учетомтребуемой тонкости фильтрации, производительности, размеров фильтров, атакже их прочностных свойств.Фильтры небольших размеров изготавливают методом спекания свободнозасыпанного порошка. При этом для равномерного распределения порошканеобходимо встряхивание или вибрирование формы.
В этом случае сферическаяформа частиц порошка не изменяется, что способствует сохранениюмаксимальной проницаемости материала.Традиционный способ изготовления спеченных фильтров характеризуетсядеформированием порошка под действием принудительного давления.Для получения материалов с повышенной пористостью (40 – 75%) иудовлетворительными прочностными свойствами в порошки перед стадиейдеформирования заготовки вводят специальные добавки, которые предназначеныдля одновременного увеличения прочности и сохранения высокой пористости.Наполнитель не должен разлагаться при комнатной температуре, не вступать вхимическое взаимодействие с металлическим порошком во время спекания. Ондолжен разлагаться при температуре, лежащей значительно ниже температурыспекания металлического порошка и не давать после разложения твердого илижидкого остатка.
В процессе нагрева наполнитель улетучивается, оставляя послесебя поры. В качестве наполнителей наиболее распространены двууглекислыйаммоний и мочевина. В настоящее время широко используют добавки, которые впроцессе нагрева претерпевают изменения, приводящие к увеличению прочностиизделий и одновременно к сохранению высокой пористости. Такие добавки принагреве разлагаются или восстанавливаются атмосферой спекания и за счетвзаимодействия продуктов разложения с основным металлом активируютспекание, дают жидкую фазу, увеличивающую межчастичные контакты. Вкачестве таких добавок используются галогениды, оксиды или соли металлов.В связи с многочисленными требованиями, предъявляемыми к пористымматериалам, используемых в различных областях техники, способы полученияэтих материалов могут отличаться от традиционных.
В ряде способов полученияпористых изделий из металлических порошков применяют их суспензии в водеили в других жидкостях. Для увеличения вязкости суспензирующей среды исмачиваемости порошка в суспензию вводят стабилизирующие добавки. Так, дляизготовления спеченного пористого листа на подложку, которой могут служитьметаллы, пластмассы, бумага, наносят пасту, содержащую порошок металла илисплава, растворитель и отвердитель. После нанесения пасты на подложку еёподвергают сушке и при необходимости уплотнению. Толщина получаемыхпористых листов может составлять 0,075 – 0,75 мм при пористости до 60%.Материал с пористостью 70 – 90% из различных марок порошка получаютпутём равномерного смешивания порошка с органической смолой и гидридамиметаллов.
В процессе нагрева происходит пластификация смолы и вспенивание засчет разложения гидрида металла. Полученная структура фиксируется спеканием.Высокопористые проницаемые материалы (с пористостью более 70%)получают с использованием металлических волокон. Волокна могут быть мерныеи непрерывные.При использовании мерных волокон получают жгуты проволоки заданнойдлины, формируют равномерную пористую структуру материала войлокованиемс применением осаждения взвеси волокна в вязкой жидкости на перфорируемуюматрицу.
Прессуют изделие, промывают, сушат и спекают. Этим методомполучают пористые материалы на основе никеля, нихрома, коррозионостойкойнержавеющей стали. Пористость регулируется изменением давления прессования,диаметра волокон, их длины.Способ получения высокопористых материалов с использованиемнепрерывных волокон заключается в том, что послойно уложенные сеткиподпрессовывают и спекают.
Для увеличения объёмности материалов используютсетки трикотажного плетения. Такие высокопористые материалы имеют высокуювязкость структуры, повышенную ударную вязкость и прочность.Разработан метод получения высокопористых ячеистых металлическихматериалов с пористостью 80 – 98% и проницаемой сетчато-ячеистой структурой.Метод основан на дублировании высокопористой структуры сетчато-ячеистогополимера (например, пенополиуретана) путём пропитки его суспензиеёметаллического порошка, регулировании плотности и однородности пропитаннойзаготовки, термообработке для сушки и удаления органических компонентов испекании.Основные свойства высокопористых ячеистых металлических материаловопределяются их пространственной структурой, которая задаётся структуройиспользованного в качестве моделирующей матрицы сетчато-ячеистого полимера.Большинство физических и химических свойств спеченных пористыхматериалов зависит от пористости, размеров и формы пор (таблица 19).
Так,электро- и теплопроводность в пористых материалах протекают различно.Электропроводность осуществляется только по матрице, а теплопроводность – попоровому пространству. В основном электро- и теплопроводность пористыхметаллов гораздо ниже, чем у их компактных аналогов.
Поэтому такие материалымогут быть использованы в качестве теплоизолирующих.Таблица 19 – Некоторые свойства пористых порошковых материалов изпорошка бронзыРазмерчастиц, ммПористость,%0,6 – 0,80,5 – 0,60,4 – 0,50,2 – 0,250,080 – 0,12541,040,539,035,530,5Среднийразмер пор,мкм1951611174316Максимальный размер пор,мкм2402001857531Тонкостьфильтрации,мкм100 – 11075 – 8550 – 6520 – 257–9Высокие эксплутационные свойства пористых материалов обусловили ихширокое использование в различных областях техники.
Наиболее широкоеприменение пористые порошковые материалы получили в качестве фильтров итак называемых транспирационных изделий.Фильтры из пористых порошковых материалов используют для отделениягазов и жидкости от посторонних примесей, для очистки газов при ихпроизводстве и практическом использовании, отходящих газов в химической,металлургической, атомной и цементной промышленностях.
Коррозионностойкиефильтры используют для очистки воды, молока, растворов щелочей и кислот.Транспирационные изделия используют для равномерного распределениягазовых или жидкостных потоков по всей площади фильтрации как внутрипористого материала, так и при выходе из него. Их применяют для охлаждения,нагрева и смешивания жидкостей и газов. Для них характерна подача газа черезпористую стенку, находящуюся в непосредственном соприкосновении сжидкостью.Широкое распространение получили изделия из пористых порошковыхматериалов, называемые капиллярно-пористыми.
В основу применения изделийэтой группы положена способность пористых порошковых материаловосуществлять транспорт жидкости по поровым каналам под действиемкапиллярных сил. Применение капиллярно-пористых материалов позволилосоздать устройства с эффективной проницаемостью для одних жидкостей инепроницаемостью для других, возможностью осуществления в порах фазовыхпревращений, сопровождающихся поглощением или выделением тепла. Этисвойства обеспечили широкое использование капиллярно-пористых порошковыхматериалов в самых различных областях техники, в частности, в элементахконструкций теплообменных аппаратов.9.9 Спеченные конструкционные материалыСпеченные конструкционные детали являются наиболее распространеннымивидами спеченных изделий, применяемых в машинах и механизмах.
Типовымидеталями из спеченных конструкционных материалов являются шестерни,звездочки, зубчатые колеса, кулачки, фланцы, седла и корпуса клапанов, деталимерительных инструментов и другие детали. Изделия могут быть получены в видеготовых деталей или заготовок, требующих незначительного объёмамеханической обработки.В зависимости от основы материала спеченные конструкционные деталиподразделяют на детали на основе железа и детали на основе цветных металлов идругих сплавав.На основе железа спечённые конструкционные материалы образуют стали:– углеродистые;– медистые;– кремнистые;– марганцовистые;– молибденовые;– хромистые;– хромомолибденовые;– никелевые;– коррозионностойкие;– мартенситно-стареющие.Углеродистые стали получают из железного порошка с добавкой графита ииспользуются для изготовления ненагруженных и малонагруженных деталей.Большое влияние на структуру и прочность углеродистой стали оказывает способвведения графита.
Он может вводиться в виде карандашного графита иличугунного порошка. При введении чугунного порошка достигается однородностьструктуры и свойств.Повышение свойств углеродистой стали достигают повторнымпрессованием и спеканием, термической обработкой или динамическим горячемпрессованием. Свойства спечённых углеродистых сталей, полученных, приповторном прессовании и спекании приведены в таблице 20.Таблица 20 – Основные свойства углеродистых сталей.ПределОтносительнСодержанТвердость прочностиоеПлотность, Пористость,иеНВ,на%%удлинение,углерода,растяженМПа%%ие, МПа0,35 – 0,48 7,1 – 7,27,5 – 9,52100380 – 400 1,4 – 1,5Медистые стали являются легированными медью спеченнымиконструкционными материалами.
Основные механические свойства медистыхсталей приведены в таблице 21.Таблица 21 – Механические свойства медистых сталей.Содержаниелегирующихэлементов, %CuC2,51,5Пористость,%Твердость НВ,МПа16 – 25600 – 1800ПределОтносительное прочностиудлинение,на%растяжение,МПа0,5 – 3,5120 – 4502,53,05,0–10,02,00,81,115 – 322015600 – 15001400 – 17001350 – 16503,01,00,9 – 1,0190 – 270340 – 470400 – 390Медь оказывает графитизирующее действие, уменьшает критическуюскорость закалки, улучшает прессуемость. Влияние меди на механическиесвойства стали более эффективно проявляются при низком содержании углерода.Присадка меди к железоуглеродистому сплаву уменьшает обезуглероживание.Кремнистые стали представляют собой графитизированные стали,полученные введением кремния в порошковые материалы на железной основе.Основные механические характеристики кремнистых сталей приведены в таблице22.Кремний является графитизирующим легирующим элементом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
