Порошковая металлургия. Общие сведения.

Продукция порошковой металлургии нашла применение во всех отраслях промышленности, особенно — в автомобилестроении, энергомашиностроении, в радиотехнической промышленности и т. д. Технология порошковой металлургии позволяет получать изделия как из одного металла, например, железа (такие изделия называют однокомпонентными), так и из смеси порошков металлов или металлов с неметаллами (многокомпонентные изделия), причем в самых различных сочетаниях. По этой технологии можно получить сплавы (точнее, псевдосплавы) из металлов, которые не образуют растворов, не смешиваются в жидком состоянии (железо — свинец, вольфрам — медь и др.), а также из металлов с неметаллами (медь — графит, алюминий — оксид алюминия, карбид и др.).
Из порошковых материалов изготовляют и такие изделия, которые технологически могут быть получены и с помощью других методов — отливкой, штамповкой или обработкой резанием, однако порошковая металлургия дает большую экономию металла (коэффициент использования металла достигает 0,9) и значительное снижение себестоимости деталей. Например, при изготовлении некоторых деталей методами литья с последующей механической обработкой отходы металла составляют до 40%, а при получении такой детали методами порошковой металлургии отходы металла могут составлять 2-5%. Однако изготовление деталей методами порошковой металлургии экономически оправданно только при массовом производстве вследствие высокой стоимости пресс-форм.
Технология изготовления порошковых материалов и изделий состоит из операций, таких как:
¦ получение металлических порошков восстановлением из окислов и других соединений или измельчение исходного мате-?
риала в мельницах; составление смеси заданного состава (при-готовление шихты), очистка порошков от примесей, классифика-ция по размеру частиц, смешивание;
¦ холодное прессование смеси порошков в стальных прессформах на механических или гидравлических прессах при давлении 0,1-1 гПа;
¦ спекание полученных спрессованных заготовок или изделий в защитной атмосфере или в вакууме при температуре несколько ниже температуры плавления материала или его наиболее легкоплавкого компонента для придания им необходимых физико-механических свойств.
Для изготовления изделий из плохо спекающихся мате-риалов, например, из тугоплавких соединений, прессование и спекание совмещают в одну операцию. В этом случае применяют давление в 5—8 раз ниже, чем при холодном прессовании.
Основные виды продукции, получаемые порошковой металлургией. Материалы, получаемые порошковой металлургией, подразделяются на конструкционные порошковые материалы общего назначения, заменяющие обычные углеродистые и легированные стали, чугуны и цветные металлы, и материалы, обладающие специальными свойствами: высокой из-носостойкостью, жаропрочностью, твердостью, коррозионной стойкостью, особыми магнитными и электрическими характери-стиками.
В зависимости от структуры порошковые материалы де-лятся на пористые и плотные. Обычные пористые материалы получают путем холодного прессования и спекания, плотные материалы — путем холодного прессования и спекания с после-дующей дополнительной горячей обработкой давлением (горячей штамповкой, горячим прессованием и др. видами термической и химико-термической обработки).
Конструкционные детали, изготовленные по технологии порошковой металлургии, являются наиболее распространенным видом ее продукции. Так как при их получении практически полностью отсутствуют отходы, то они имеют минимальную
стоимость и трудоемкость. Изделия, полученные порошковой металлургией, отличаются от литых или обработанных давлением металлов и сплавов того же состава отсутствием усадочных раковин, трещин, полосчатой структуры и др. дефектов.
Порошковые конструкционные материалы применяют для изготовления деталей машин и приборов (рис. 3.14), в том числе из них изготавливают шестерни, кулачки, поршневые кольца, диски, втулки и др.
детали. При этом сокращается объем механической обработки, снижается трудоемкость, повышается коэффициент использования металла.
Порошковые металлокерамические твердые сплавы применяют в виде пластинок к режущему инструменту и инструменту для буров при бурении горных пород, а также для изготовления фильер (волок), применяемых при волочении (§ 4.4.4). Некоторые мелкие режущие инструменты (сверла, развертки, фрезы) изготовляют целиком из твердых сплавов.
Металлокерамические твердые сплавы отличаются вы-сокой твердостью (82-92 HRA) и способны сохранять режущую способность до температур 1000-1100°С. Основной составляющей таких сплавов являются карбиды вольфрама, титана, тантала. В качестве связующего применяют кобальт.
Порошковые антифрикционные материалы применяют для изготовления подшипников скольжения наряду с литыми сплавами типа баббитов, бронз и т.д. Их получают из порошков как черных, так и цветных металлов. Изменяя режимы прессова-?
ния и спекания, можно получить материалы различной степени пористости.
Антифрикционные порошковые материалы характеризуются низким коэффициентом трения, хорошей износостойкостью, способностью легко прирабатываться к валу и выдерживать значительные нагрузки. Они обладают рядом преимуществ по сравнению с обычными антифрикционными материалами. Их износостойкость в несколько раз выше, чем у бронз и баббитов. Они работают при более высоких скоростях и давлениях. Наличие в структуре пористости, регулируемой в широких пределах (до
35%), позволяет их предварительно пропитывать смазочными маслами. Во время работы, по мере нагревания, масло, удержи-ваемое в порах и мельчайших каналах материала капиллярными силами, постепенно вытесняется наружу и образует смазочную пленку на рабочей поверхности. При остановке и последующем охлаждении подшипника масло частично всасывается обратно в поры. Поэтому пористые подшипники могут работать длительное время без дополнительной смазки.
Композиционные антифрикционные порошковые материалы могут иметь равномерно распределенные включения из веществ, играющих роль твердой смазки. К ним относятся графит, сульфиды, пластмассы и некоторые другие соединения. Они имеют сравнительно низкий коэффициент трения при работе без жидкой смазки (в режиме сухого трения). Сочетание повышенных антифрикционных свойств твердых смазок и пластмасс со свойствами металлов позволяют получать материалы, способные работать в воде, агрессивных жидкостях, бензине, различных газовых средах, в вакууме, а также в условиях высоких и низких температур. Наиболее широко используются пористые порошковые железные, железографитовые (2% углерода) и бронзографитовые (87% меди, 10% олова, 3% углерода) подшипники.
Фрикционные материалы применяют для тормозных устройств. Эти материалы, наряду с высоким коэффициентом трения, должны обладать износостойкостью, высокой теплопроводностью, хорошей прирабатываемостью. Таким требованиям удовлетворяют только порошковые материалы, представляющие собой сложные по химическому составу композиции на основе железа и меди. Фрикционные материалы отличаются невысокой прочностью, и поэтому тонкий слой материала соединяют (чаще всего спеканием под давлением) со стальной основой (диском, лентой).
Из пористых материалов (с пористостью не менее 40-50%,) изготовляют фильтры для очистки жидкостей и газов от твердых примесей. В качестве материалов для изготовления фильтров используют порошки железа, бронзы, латуни, никеля и др. Их применяют для очистки воздуха от пыли, водяного и масляного тумана, очистки дизельного топлива, для защиты гидросистем и трубопроводов и т.д. Применение порошковых пористых материалов позволяет увеличить срок службы насосов, двигателей и других агрегатов, работающих на очищенных жидкостях.
<< | >>
Источник: Багров Н.М.. Основы отраслевых технологий. 2010

Еще по теме Порошковая металлургия. Общие сведения.:

  1. Общие сведения об управлении
  2. 6.1.1. Общие сведения
  3. Общие сведения о рекламе
  4. Сварка.Общие сведения.
  5. 6.3.1. Общие сведения о мета-ключах
  6. Общие сведения об инициаторе проекта
  7. Литейное производство. Общие сведения.
  8. Глава 1. Общие сведения о поисковой оптимизации
  9. Обработка конструкционных материалов резанием. Общие сведения.
  10. Сведения о предприятии. Общие сведения о предприятии
  11. Описание предприятия и отрасли. Общие сведения о предприятии
  12. Черная металлургия. Общая характеристика отрасли, ее состояние и роль в народном хозяйстве.