45853

Порошковая металлургия

Доклад

Производство и промышленные технологии

Порошковая металлургия -– это отрасль технологии занимающаяся изготовлением изделий из порошков металлов их окислов и смесей металлических и диэлектрических порошков. Методы и средства технологии порошковой металлургии или технологии металлокерамики как ее называют отличаются высокой экономичностью при изготовлении изделий позволяют получать материалы и детали характеризующиеся высокой механической прочностью жаростойкостью и особыми физикомеханическими свойствами. Порошковой металлургией изготавливают алмазнометаллические материалы...

Русский

2013-11-18

17.54 KB

21 чел.

118.Порошковая металлургия – это отрасль технологии, занимающаяся изготовлением изделий из порошков металлов, их окислов и смесей металлических и диэлектрических порошков. Методы и средства технологии порошковой металлургии, или технологии металлокерамики как ее называют, отличаются высокой экономичностью при изготовлении изделий, позволяют получать материалы и детали, характеризующиеся высокой механической прочностью, жаростойкостью и особыми физико-механическими свойствами. Порошковая металлургия позволяет получать псевдосплавы из таких несплавляющихся металлов, как, например, медь-вольфрам, серебро-вольфрам, композиционные металлы на основе металлов и окислов (серебро-окись кадмия), обладающих высокой электропроводностью и стойкостью к электроэрозионному изнашиванию. Металлокерамические твердые сплавы характеризуются высокой твердостью, теплостойкостью и износостойкостью. Они являются основой для изготовления режущих инструментов, применяемых для обработки материалов высокой прочности и твердости. Твердые сплавы изготовляют на основе карбидов тугоплавких металлов (WC, TiC, TaC) и связующего материала (кобальта). Порошковой металлургией изготавливают алмазно-металлические материалы, характеризуемые высокими режущими свойствами и применяемые в качестве режущих инструментов при изготовлении изделий из полупроводников и пьезоэлектрических монокристаллов. В качестве связки алмазных порошков используют металлические порошки (медные, никелевые и др.) или сплавы. Порошковую металлургию широко применяют для получения материалов и изделий с электромагнитными свойствами (ферриты, магнитодиэлектрики, постоянные магниты из высококоэрцитивных сплавов и т.д.).

Изготовление изделий методами порошковой металлургии наиболее экономически эффективно при крупносерийном и массовом производстве. Автоматизация всех технологических операций позволяет не только повысить производительность процесса и снизить трудоемкость, но и обеспечить высокое качество изготовляемых изделий.        Изделия, изготавливаемые МПМ, обладают пористостью, значение которой может изменяться от 25 до 2%. При этом механические свойства (предел прочности и пластичность) изделий повышаются с уменьшением пористости. Для получения изделий с хорошими механическими свойствами используют более сложные технологические процессы, включающие двойное (тройное) прессование порошка, калибровку, горячее прессование и т.д.

Основным содержанием технологии порошковой металлургии являются процессы изготовления порошков, процессы формирования изделий и процессы спекания.

Способы изготовления порошков бывают двух видов: механические и физико-химические. Механические способы состоят в измельчении исходного сырья (стружки, кусочков проволоки, осадков, получаемых электролизом, и т.д.) в шаровых или вихревых мельницах. При применении механических способов не происходит изменение химического состава исходного материала.

К физико-химическим способам получения порошков относятся восстановление металла из окислов, электролиз, диссоциация карбонилов и т.д. Физико-механические способы более универсальны, чем механические. Порошки из тугоплавких металлов, а также порошки сплавов и соединений на их основе могут быть получены только физико-химическими способами.

После приготовления порошков их подвергают отжигу для снятия наклепа и восстановления оксидов при температуре Т = (0,5 – 0,6) Тпл (Тпл – температура плавления) в защитной или восстановительной среде. Отжигу подвергают порошки, полученные механическим измельчением, электролизом и разложением карбонилов. Для получения однородности порошков по размеру частиц их подвергают механической сепарации на вибрационных ситах.

В порошки вводят технологические присадки различного назначения: пластификаторы (парафин, стеарин, олеиновую кислоту и др.), облегчающие прессование и получение изделий высокого качества; легкоплавкие присадки, ускоряющие процесс спекания. Подготовленные порошки смешивают в шаровых, барабанных и других смешивающих устройствах.

Формообразование деталей из порошков производят прессованием. Применяют два вида прессования – холодное и горячее.

В качестве технологического оборудования для прессования в пресс-формах применяют гидравлические прессы, развивающие усилие от 0,25 до 90 МН, механические, кривошипные, эксцентриковые и специальные пресс-автоматы.

Гидростатическое прессование (рис. 8.2) применяют для получения металлокерамических заготовок, к которым не предъявляются высокие требования по точности геометрических размеров. Сущность процесса состоит в том, что порошковую массу 3, заключенную в эластическую оболочку 2, подвергают равномерному и всестороннему давлению в герметичной камере 1. В качестве рабочей жидкости, передающей давление на эластичную форму, применяют масло, воду, глицерин и др.

В последнее время для гидростатического прессования применяют методы, развивающие высокие давления в небольшой промежуток времени: прессование с помощью электрогидравлического эффекта, быстро сгорающих сжатых газовых смесей и др.

При горячем прессовании формообразование совмещают с процессом спекания. Температура горячего прессования составляет Т = (0,6 – 0,8)Тпл (Тпл – температура плавления порошка). Благодаря нагреву уплотнение порошковой массы протекает гораздо интенсивнее, чем при обычном холодном прессовании. Горячим прессованием получают материал, с высокой плотностью и повышенной прочностью. Этот способ применяют для получения деталей из таких плохо прессуемых и плохо спекаемых порошковых композиций, как тугоплавкие металлоподобные соединения (карбиды, бориды, силициды и т.д.).

Спекание – это термическая обработка спрессованных из порошков заготовок, в результате которой происходит формирование структуры и физико-механических свойств материала. В процессе спекания происходят следующие явления: восстановление оксидов, диффузия, рекристаллизация, миграция вакансий, дислокаций и др. Характер протекания этих явлений зависит от температуры и времени спекания, среды, в которой осуществляется спекание, и других факторов. Спекание проводят в три этапа: 1) нагрев до Т = 150 - 200 оС, в результате которого удаляются пластификаторы; 2) нагрев до температуры, равной 0,5 температуры спекания (снятие упругих напряжений и активное сцепление частиц); 3) окончательный нагрев до температуры спекания, выдержка в течение 30 - 90 мин. и охлаждение. Продолжительность этапов и температуры выбирают в зависимости от состава и зернистости порошка.

Спекание проводят в восстановительной атмосфере, способствующей удалению оксидов, или в вакууме.

Механическая обработка металлокерамических деталей применяется в тех случаях, когда прессованием нельзя получить изделия заданных формы и размеров с высокой точностью. Наиболее распространенными видами механической обработки являются точение, сверление и шлифование. Обработку резанием (точение, сверление) выполняют режущими инструментами из твердых сплавов при больших скоростях и малых подачах. Для обработки изделий из материалов высокой твердости применяют электрофизические методы: электроискровой, ультразвуковой, электронно-лучевой.

Защиту деталей от коррозии и создание декоративных покрытий осуществляют электрохимическими способами, оксидированием, фосфатированием и т.д.

        Преимуществами производства заготовок МПМ является возможность получения:
                - изделий из разнородных порошков (медь-вольфрам, железо-графит и др.);
                - пористых изделий (фильтроэлементов, самосмазывающихся подшипников и др.);
                - изделий, требующих минимального объема механической обработки резанием для получения деталей с заданной точностью и качеством поверхностного слоя.
        К недостаткам получения заготовок относятся:
                - ограниченность размеров получаемых деталей;
                - остаточную пористость изделий, условия работы которых связаны с воздействием динамических напряжений большой интенсивности;
                - высокую стоимость порошков (примерно в 3 раза дороже традиционных сталей того же химического состава).
        Типовыми деталями, изготовляемыми из порошковых заготовок, являются шестерни, кулачки, звездочки, шайбы, заглушки, гайки, втулки, фланцы и пр.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

73426. Облаштування доріг об’єктами дорожнього сервісу 57 KB
  Транспортний процес не може здійснюватися без сучасних автомобільних доріг так само, як і без їхньої облаштованості об’єктами дорожнього сервісу. З кожним роком збільшується дальність як вантажних, так і пасажирських перевезень.
73427. Розміщення й планування майданчиків відпочинку, автобусних зупинок 372.5 KB
  Призначення майданчиків відпочинку та автобусних зупинок Норми проектування майданчиків відпочинку та автобусних зупинок Забезпечення інформацією учасників дорожнього руху У водіїв транспортних засобів при русі по дорогах поступово в міру стомлення збільшується час реакції...
73428. Проблеми збереження природного середовища при будівництві доріг 28.05 KB
  Умови проектування автомобільних доріг Екологія та автомобільні дороги Принципова схема прогнозованої екологічної оцінки проектованої автомобільної дороги Проблеми збереження природного середовища в її природній різноманітності й багатстві визначають сьогодні практично всі сторони життя...
73429. Еколгічна сумісність із навколишнім середовищем 29.5 KB
  На етапі прокладки траси майбутньої дороги особливу роль відіграє ландшафтне проектування що враховує не тільки вимоги земельного законодавства по вилученню земельних ділянок під будівництво дороги подолання контурних і висотних перешкод але й вимоги по захисту навколишнього середовища.
73430. Захист населення від екологічного забруднення придорожнього природного середовища 73.5 KB
  Технічні снігозахисні посадки захист від ерозії протиерозійне озеленення піщаних заметів пескозащитное озеленення сильних вітрів і курних бур; забезпечення безпеки руху й зорового орієнтування тобто вказівка напрямку дороги за межами видимості покриття підкреслення...
73431. Захист тварин і рослин 39 KB
  Проектування автомобільних доріг через ліси лісопитомники заповідники Основні методи зменшення впливу автотранспорту на тварин Дороги особливо швидкісні автомагістралі являють загрозу дикою тваринам у двох відносинах: погіршенні якості середовища проживання й небезпеки зіткнення...
73432. Види ремонту 75 KB
  Працездатність автомобільної дороги Поточний ремонт Середній ремонт Капітальний ремонт Для забезпечення нормативних термінів служби автомобільних доріг і задоволення вимог безперебійного й безаварійного руху з боку автотранспорту необхідно не тільки правильно їх містити але й вчасно робити всі види ремонтів.
73433. Утримання асфальтобетонних покриттів 19.05 KB
  У процесі експлуатації автодоріг узбіччя так само як і покриття проїзної частини перетерплюють зміни у своїх геометричних параметрах у рівності поверхонь осідання руйнування накопичуються різні забруднення виникає необхідність у виробництві ремонтних робіт.
73434. Утримання і поточний ремонт земляного полотна і водовідвідних споруд 20.34 KB
  Головні вимоги по утриманню і ремонту за періодами року Основні роботи по утриманню земляного полотна Основні роботи по утриманню водовідвідних споруд Основні види деформацій і руйнувань Роботи з утримання і поточного ремонту земляного полотна спрямовані на збереження його поздовжнього...