Подготовка порошков к формованию

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Приветствие, проверка наличия и готовности студентов к занятию, соблюдения порядка в аудитории. Объявление темы, цели, учебных вопросов лекции, ее актуальности и значимости для выбранной профессии Доведение списка литературы по материалу лекции.

УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ:

Технология порошковой металлургии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Доведение основных выводов по теме лекции и ее значение для будущей профессиональной деятельности. Доведение задания на самоподготовку, ответы на вопросы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Фетисов Г.П. и др. Материаловедение и технология металлов. – М.: «Высшая школа», 2001. – 638 с.

1. Солнцев Ю.П. и др. Материаловедение и технология конструкционных материалов. – М.: МИСиС, 1996. – 576 с.
2. Губарева Э.М. Основы технологических процессов получения изделий (заготовок) различными способами : учеб. Пособие. – Пермь, ПГТУ, 2007. – 214 с.

УЧЕБНО-МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ:

1. Наглядные пособия:

- Комплект слайдов по теме лекции, плакаты.

2. Технические средства обучения:

- Графопроектор.

3. Приложения:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

(при необходимости)

ТЕКСТ ЛЕКЦИИ

Первый учебный вопрос.

Технология порошковой металлургии

При разработке материалов и изготовлении деталей методом порошковой металлургии используют порошки металлов или неметаллических веществ. Технология порошковой металлургии включает в себя следующие этапы: получение порошков, подготовку их к формованию, изготовление смеси порошков, формование из них заготовок, спекание заготовок и при необходимости дополнительную обработку спечённых изделий. Метод порошковой металлургии позволяет получать материалы, которые другими методами получить невозможно: из металлов со значительной разницей в темпера­туре плавления (например, W - Сu, W - Ag, Мо - Сu), из металлов и неметаллов (бронза - графит), материалы с за­данной пористостью (вкладыши подшипников, фильтры); электри­ческими, магнитными и другими свойствами.

Порошковая металлургия отличается минималь­ными отходами материалов, позволяет сократить станочный парк и число рабочих для производства деталей.

Получение порошков

Для изготовления спечённых изделий применяют порошки размером от 0,5 до 500 мкм. Получают такие порошки механиче­скими и химическими методами.

Механические методы. К ним относятся: распыление жидкого металла, размол стружки и других отходов металлообработки, дробление в вибрационной мельнице.

Распыление жидкого металла осуществляется струей воды или газа под давлением 50...100 МПа. Этим методом получают порошки железа, ферросплавов, нержавеющей стали, жаропрочных сплавов, цветных металлов.

Размол отходов металлообработки в вихревых или шаровых мельницах.

Дробление в вибрационной мельнице применяют для получения порошков из твердых и хрупких материалов (карбидов, оксидов, керамики и др.).

Химические методы заключаются в восстановлении металлов из оксидов или солей углеродом, водородом, природным газом. Вос­становлением получают порошки железа (из окалины), вольфрама, молибдена, хрома, меди. Сюда же относится метод термической диссоциации карбонилов – соединений типа Ме_х(СО)_у (где Ме – один из металлов), обеспечивающий получение порошков высокой чистоты. Этим методом получают порошки железа, никеля, кобальта и некоторых других металлов.

Подготовка порошков к формованию

Для получения качественных заготовок или деталей порошки предварительно отжигают, разделяют по размерам частиц, сме­шивают.

Отжиг порошка способствует восстановлению оксидов, удале­нию углерода и примесей, устранению наклепа, что стабилизирует его свойства и улучшает прессуемость. Отжигу подвергают порошки, полученные механическим измель­чением.

Порошки размером более 50 мкм разделяют с помощью набора сит с различным сечением ячеек, а более мелкие – воздушной сепарацией. Свойства порошковых изделий определяются качеством смешивания компонентов. Эта операция обычно осуществляется в специальных смесителях, вибрационных мельницах.

В ряде случаев в порошковую массу вводят различные техноло­гические наполнители, улучшающие прессуемость порошков (на­пример, раствор каучука в бензине), обеспечивающие получение за­готовок экструдированием (выдавливанием) или их механическую обработку (парафин, воск), получение заготовок литьем (спирт, бензол) и др.

Формовка заготовок

Процесс формования заготовок состоит в уплотнении порошка под действием приложенного давления с целью получения из него заготовок определенной формы. Формование осуществляется прес­сованием, экструдированием, прокаткой.

Прессование обычно производится в холодных или горячих пресс-формах. Крупные заготовки получают гидростатическим спо­собом.

Холодное прессование заключается в следующем (рис. 1). В стальную матрицу 3 пресс-формы с поддоном 1 засыпают опреде­ленное количество порошковой шихты 2 и прессуют ее пуансоном 4. При этом резко уменьшается объем по­рошка, увеличивается контакт между отдельными частицами, происходит ме­ханическое их сцепление. Поэтому ­прочность прессовки повышается, а пористость уменьшается. Недостатком ­такой схемы прессования является неравномерность распределения дав­ления по высоте заготовки из-за тре­ния ее о стенки матрицы 3. Поэтому заготовки, полученные в таких пресс­формах, обладают различной прочностью, плотностью и пористостью по высоте. Таким способом получают заготовки простой формы и небольшой высоты. Для устранения этого недостатка применяют двустороннее прессование с помощью двух под­вижных пуансонов 4. При такой схеме, кроме того, давление прессования уменьшается на 30...40 %.

В зависимости от требуемой пористости и прочности материала заготовки, а также ее формы давление прессования составляет 0,1...1 ГПа.

Горячее прессование совмещает формование и спекание загото­вок. Этот процесс осуществляется в графитовых пресс-формах при индукционном или электроконтактном нагреве. Благодаря высокой температуре давление при горячем прессовании можно значительно уменьшить.

Горячее прессование отличается малой производительностью, большим расходом пресс-форм, поэтому применяется для получения заготовок из жаропрочных материалов, твердых сплавов, чистых тугоплавких металлов (W, Мо).

Гидростатическое прессование заключается в обжатии порошка, помещенного в эластичную (например, резиновую) оболочку, с по­мощью жидкости в гидростате под давлением до 2 ГПа. Этот метод позволяет получать крупногабаритные заготовки типа цилиндров и труб с равномерной плотностью по всему объему.

Экструдированием называется процесс формования заготовок выдавливанием шихты через матрицу с отверстиями различного сече­ния (рис. 20). Для этого исходный порошок замешивают с пла­стификатором (парафином, воском) в количестве, обеспечиваю­щем шихте консистенцию пластилина. Этим способом получают прутки, профили различного сечения. Для получения полых из­делий (труб и др.) в матрице располагают соответствующую оп­равку.

Прокатка осуществляется путем обжатия порошковой шихты между горизонтально расположенными валками. Этим способом получают пористые и компактные ленты, полосы и листы толщиной 0,02...3 мм и шириной до 300 мм из железа, никеля, нержавеющей стали, титана и других металлов. Процесс прокатки легко совме­щается со спеканием и другими видами обработки. Для этого полу­ченную заготовку пропускают через проходную печь и затем подают на прокатку с целью калибровки.

Прокаткой можно получать и двухслойные заготовки (например, железо - медь). Для этого в бункере необходимо установить пере­городку для разделения его на две секции вдоль вaлков.