Главная | Обратная связь

История метода ПМ. Роль П.Г.Соболевского в становлении современной ПМ.

II-I тысячелетие до н.э. - Из Ближнего Востока (Иран, Ирак, Сирия, Египет, Турция) через Кавказ (Азербайджан, Дагестан, Осетия и др.регионы) технология Fe и Fe изделий проникла в Европу и на восток Азии вплоть до Индии. Стальные мечи, булат, кованые кинжалы, украшенные порошковым золотом.

415 г.н.э. – колонна в г. Дели из весьма чистого Fe (99,72%). Все эти изделия не могли быть получены литьем, т.к. вплоть до XIX в. не было способов создания высоких Т⁰. В распоряжении металлургов бытии Т=1000-1100⁰С, развивающиеся при горении древесины. Все решили кричный метод и ковка заготовки в нагретом состоянии. Сырье: обогащенная Fe руда, восстановитель: древесный уголь. В домнице при восстановлении оксидов Fe до Fe образовывалось большое кол-во высокожелезистых шлаков. FeО ошлаковывает пустую породу руды, и это происходит раньше, чем процесс восстановления FeО до чистого Fe, кот. в виде твердых частиц опускается к низу печи и там сваривается в губчатую массу, наз. крицей.

1752-1763гг. – М.В.Ломоносов заложил основы ПМ: исследования по изучению механизма разрушения тв. тел, размолу их в порошок, описал процесс производства порошка Pb, ввел определения процессов разрыхления, скобления, опиливания, процеживания, отмучивания, спекания.

21 марта 1827 г. – П.Г.Соболевский сообщил о создании им нового способа получения различных изделий из порошка платины, оформив методы ПМ в стройную систему. Способ: очищенный порошок Pt плотно набивался в железную кольцеобразную форму, сдавливался натиском винтового пресса, нагревался до «белого каления» и опять подвергался давлению пресса. П.Г.С. отметил достоинства нового способа: возможность обработки Pt в кусках любой формы и размеров, быстрое и простое проведение процесса, малые потери дорогостоящего металла и значительную экономию материалов, времени и рабочей силы.

У.Х.Волластан – предложил прессование Pt губки в горячем состоянии, что намного труднее и менее технологично.

Начало ХХв. – необходимость удовлетворения требований быстро развивающейся электротехники: тугоплавкие материалы для нитей накаливания, медно-графитные щетки. Налаживается производство порошковых самосмазывающихся подшипников, твердых сплавов, магнитных и электроконтактных материалов, конструкционных материалов и др.

 

2). Основные направления развития ПМ связаны прежде всего с преодолением затруднений в осуществлении процесса литья тугоплавких редких металлов (W, Mo, Ta и др.) и с возможностью производства порошковых материалов и изделий со специфическими св-ми, недостижимыми др. технологическими способами (прежде всего литьем с последующей механической обработкой). Возможность получения материалов и изделий со св-ми, недостижимыми за счет др. методов металлургии и металлообработки (тугоплавкие, жаропрочные, жаростойкие материалы, композиты (W-Cu), пористые материалы)

Возможность создавать изделия и материалы с меньшими затратами по сравнению с др. методами металлургии и металлообработки при сопоставимых св-вах. Пример: при литье мелких магнитов нерентабельно, т.к. большая часть металла остается в летниковой системе; методом инжекционного формования можно получить деталь сложной формы за несколько технологических операций, что недоступно при традиционных методах.

 

 

3). ПМ- обл. науки и техники, охватывающая производство металлических порошков, а так же изделий из них или их смесей с неметаллическими порошками.

«+» Возможность получения материалов и изделий со св-ми, недостижимыми за счет др. методов металлургии и металлообработки (тугоплавкие, жаропрочные, жаростойкие материалы, композиты)

«+» Возможность создавать изделия и материалы с меньшими затратами по сравнению с др. методами металлургии и металлообработки при сопоставимых св-вах. Комплекс св-в иногда бывает чуть выше. Почему?

1. за счет сокращения потерь металла в отходы. Коэф. использования Ме →100%

2. экономич. Выгоду можно получить за счет повышения производительности технологической цепочки, от исходного сырья до конечного изделия (1 сек-1 мин)

3. метод ПМ позволяет снизить энергозатраты

4. можно отказаться от большого парка обрабатывающих станков и соответственно обслуживающего персонала

5. уровень развития ПМ позволяет использовать низкоквалифицированный труд

6. возможность вовлечения в производство вторичного и техногенного сырья (больше техногенное)

«+» Ме, сплав или металлоподобное соединение в виде порошка ценны сами по себе.

«-» Ме порошки дороги. Всегда дороже компактного материала, если речь не идет о тугоплавких Ме.

«-» Прессоснастка для наиболее распространенных методов формования дорога.

«-» Большинство методов формования Ме порошков не позволяют получать изделия сложной формы. Инжекционное формование позволяет => возможно устранение «-»

«-» До сих пор существует проблема достижения высокой точности после спекания и чистоты поверхности

«-» Далеко не всегда ПМ позволяет получать изделия со св-ми, аналогичными компактным материалам. Из-за пористости снижается прочность, либо переходить на др. материалы, либо доп. Обработка =>↑себестоимость.

«-» Проблема размера – не можем получать большие изделия.

«-» Проблема малоквалифицированных рабочих кадров

«-» Практически все порошки Ме и сплавов пожаро-, взрывоопасны, токсичны.

Обобщенная технологическая схема ПМ:

 

4).Металлический порошок – совокупность частиц Ме, сплава, или металлоподобного соединения размерами до 1мм, находящихся во взаимном контакте и несвязанных между собой.

Механические методы – не предполагают существенного изменения хим состава.

Физико-химические основаны на изменении хим.состава обрабатываемого материала.

 

Схема………

 

5). Простейший аппарат для измельчения дробленых тв. материалов – ШВМ, кот. представляет собой металлический цилиндрический барабан. Внутри барабана находятся размольные тела полиэдрической или округлой формы, чаще всего стальные или твердосплавные шары. При вращении мельницы размольные тела поднимаются на некоторую высоту (вследствие трения о стенку барабана) в направлении вращения до тех пор, пока угол подъема не превысит угол естественного откоса, после чего они скатываются или падают вниз, измельчая материал, истирая и раздрабливая его.

Факторы, влияющие на результаты размола:

- коэф. загрузки φ, обычно не превышает 45%. Когда слишком много шаров – короткая траектория; когда мало – уменьшается кол-во размалываемого материала => снижается производительность. Для стальных шаров 1,7-1,9кг на 1л объема мельницы.

- соотношение между массой размольных тел и массой материала. Кол-во загружаемого материала должно быть таким, чтобы после начала измельчения его объем не превышал объема пустот(зазоров) между размольными телами. Обычно соотношение между m размольных тел и m материала составляет 2,5-3(3,5). При интенсивном измельчении 6-12 и больше. В случае, когда плотности материала и шаров близки 5-6.

- размер размольных тел d_max=(1/18-1/24)D_внутр

d_min^шара=d_max^{нач.матер.} , где σ – предел прочности материала, МПа; D – внутренний диаметр мельницы, мм; γ_Ш – плотность материала шаров, г/см³; Е – модуль упругости измельчаемого материала, МПа

- Время размола. Конкурируют два явления: измельчение частиц и слипание, агломерация . При длительном размоле средний размер не меняется но меняется разброс, т.е. получаем более однородный порошок.

- среда размола