15 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Производство деталей из металлических порошков

Порошковая металлургия

Задумывались ли вы над тем, как трудно делать металлические детали сложной формы или с большим числом отверстий? Сколько времени потребовалось бы, например, для того, чтобы из металлического кружка сделать шестерню или фланец, то есть, устранить металл из тех мест, где должны быть промежутки между зубцами, или отверстия? А сколько ценного материала тратится при этом впустую, уходит в стружку!

Есть, однако, метод, который позволяет делать такие детали быстро и почти без потерь материала. Это метод прессования и спекания металлических порошков. Самое интересное, что эта, одна из наиболее современных в настоящее время технологий, была известна уже несколько тысяч лет тому. Разумеется, тогда не применялись сложные машины и устройства, однако, принцип был тот же.

Производство деталей машин из металлических порошков происходит в несколько этапов. Сначала изготовляется исходный материал для дальнейшей обработки — металлический порошок, гранулы которого, имеют от нескольких до десяти с лишним микрометров. Этот порошок получают в результате механического измельчения металлов в специальных мельницах, распыления жидких металлов, химического восстановления окислов металлов, а также в результате электролиза, то есть, осаждения порошка на катоде из растворов солей металлов. Каждый из перечисленных методов, позволяет получить гранулы разной формы: у одних форма шариков, у других — пластинок, у третьих — пушистых хлопьев.
С металлическими порошками дело обстоит, примерно, так же, как с мукой. Если из разных сортов муки можно приготовить разные виды теста, лишь незначительно изменяя состав компонентов или их количество, то и из порошков металлов разного химического состава, размера и формы гранул изготовляют детали, обладающие разными свойствами (механическое сопротивление, твердость, коэффициент трения, устойчивость к коррозии, электрические и магнитные параметры).

Именно поэтому, применяются не однородные порошки, а смеси порошков различных металлов в соответствующих пропорциях, и порошков, полученных разными методами. Неметаллические примеси, содержащиеся в порошковой смеси, влияют не только на свойства изделий, но и на характер последующих операций.
Так, например, графит, находящийся в порошке железа, снижает трение между гранулами порошка, а также между прессуемой деталью и стенками формы. Эта примесь уменьшает, таким образом, силу, необходимую для формования деталей из порошка и повышает срок службы инструментов.

Металлические порошки производятся на специальных предприятиях. На заводах, изготовляющих детали из порошков, компоненты смеси взвешиваются и перемешиваются в специальных мельницах, после чего проводится формование деталей.
Но как из сыпучего порошка делаются детали определенного вида? Это достигается разными способами, однако, в промышленности наибольшее распространение получило — прессование профилей в металлических формах.
Как выглядит такая форма? Основные части формы — матрица с отверстием, размеры и форма и которого, определяют размеры и сечение изготавливаемого, прессуемого профиля, и нижний и верхний пресс-штемпели.

Как происходит процесс прессования? Как только засыпное устройство наполнит матрицу порошком, передвижные пресс-штемпели, входящие в нее сверху и снизу, сдавливают порошок, передавая на него давление 20-80 кг/см2. Благодаря такому сильному давлению — получается прессовка, то есть деталь, полученная путем прессования.
Она настолько прочная и плотная, что ее можно без опаски вытолкнуть из матрицы с помощью одного из пресс-штемпелей. Засыпное устройство, передвигаясь для очередного наполнения матрицы порошком, сбрасывает прессовку в сторону. Автоматический пресс, в котором находятся формы, повторяет описанные операции непрерывно с частотой до 1000 и более раз в час. Порошок, сдавливаемый в матрице пресс-штемпелями, подвергается обжатию. Однако, даже тогда, когда применяются очень большие силы, в полученных профилях под микроскопом можно заметить воздушные канавки и пустоты. Это явление называется пористостью. В связи с наличием пор, удельный вес деталей, полученных из порошков, всегда меньше, чем удельный вес деталей, изготовленных литьем. В некоторых случаях пористость — желательное свойство. Так, например, в самосмазывающихся подшипниках, поры, которые занимают значительную часть объема подшипника, наполняются маслом, что значительно снижает трение. Детали же, работающие под нагрузкой, должны иметь как можно меньшую пористость, то есть, обладать высоким механическим сопротивлением.
Пористость деталей можно уменьшать или увеличивать, благодаря подбору соответствующего давления при прессовании (чем выше давление, тем ниже пористость), а также подбирая величину гранул компонентов порошковой смеси (маленькие гранулы могут заполнять поры, образованные между крупными гранулами).

Следующая операция в процессе изготовления деталей из порошков — спекание. Она напоминает обжиг кирпича. Температура спекания равна примерно 3/4 температуры абсолютной точки плавления основных компонентов порошковой смеси.

В печи происходит спекание металлических гранул порошка. Этим значительно повышается плотность и механические свойства деталей. После охлаждения, прессовки с низкой пористостью обладают почти такими же свойствами, как аналогичные детали из литья. Их можно считать готовыми к употреблению. Так из металлических порошков изготовляют детали машин, весом от нескольких граммов до не скольких килограммов.
Если детали должны отличаться особенно высокими свойствами, то после спекания они подвергаются дополнительной обработке. Например, более высокое качество поверхности и более точные размеры детали из спеченного металла, можно получить путем калибровки, то есть, проталкивания деталей через специальные матрицы. Снизить пористость и повысить механические свойства, можно благодаря вторичному прессованию и спеканию. Для противокоррозионной защиты и отделки деталей применяется гальваническая обработка. Изменение электрических свойств, коэффициента трения, а также коррозиеустойчивость достигаются путем пропитки пористых деталей металлическими сплавами, маслами или пластмассами. Детали, спеченные из порошков, подвергаются обработке резанием: точению, сверлению, шлифовке, нарезке. Таким образом удается получить подрезы и отверстия с осями, непараллельными к направлению прессования.

Сейчас трудно найти такую область техники, где не применяются детали, изготовляемые из порошков. Шестерни, фрикционные накладки сцеплений, подшипники скольжения, рычаги, прокладки, фильтры применяются в автомобилях, тракторах, сельскохозяйственных машинах, велосипедах, канцелярских машинах, бытовых приборах. Из металлических порошков изготовляются решетки мясорубок и детали швейных машин, строительные элементы и детали станков, огнеупорные части авиационных двигателей и ракет, лопасти турбин, детали химической аппаратуры и оружия, корпусы часов и фильтры для очистки жидкостей и газов.

Такое широкое применение и бурный рост производства деталей из металлических порошков, объясняется многочисленными преимуществами этой технологии. Вы только подумайте, какую экономию материала это дает!

Вес стружек при обработке резанием доходит, иногда, до половины веса изделия. Потери порошка составляют, только несколько сотых веса детали. Пресс-форма, обслуживаемая одним работником, в несколько секунд дает изделие, которое при обработке резанием, изготовляется десять с лишним или даже несколько десятков минут, а в печи можно спекать одновременно много деталей.
Благодаря этому, снижаются издержки по производству деталей, причем тем больше, чем сложнее форма и чем крупнее серия изделий. Нельзя забывать о том, что таким методом можно получать детали, обладающие особыми свойствами. Порошковая металлургия позволяет осваивать крупные серии точных изделий, изготовление которых другими методами, было бы делом невыгодным или вообще — невыполнимым.

Производство деталей из металлических порошков

Торговый дом «Композит» освоил серийный выпуск втулки СБ-138Б.63.005, которая устанавливается на бетоносмесителях производства ПАО «Бетонмаш» г.Славянск и ОАО «Ярстройтехника» г.Ярославль. Приглашаем для сотрудничества заинтересованных в приобретении.

Муфта зубчатая МЗ

Торговый дом «Композит» освоил производство муфты зубчатой МЗ в соответствии с ГОСТ Р50895-96. По вопросам приобретения обращайтесь к нашим менеджерам.

Втулка ролика прокатного стана

Торговый дом «Композит» изготовил и отгрузил в адрес ЗАО «Омутинский Металлургический Завод» втулки, входящие в состав роликов для прокатных станов, производства ПАО «Новокраматорский Машиностроительный Завод» (Украина).

Порошковая металлургия

Технология получения металлических порошков и изготовления изделий из них, а также из композиций металлов с неметаллами. В обычной металлургии металлические изделия получают, обрабатывая металлы такими методами, как литье, ковка, штампование и прессование. В порошковой же металлургии изделия производят из порошков с размерами частиц от 0,1 мкм до 0,5 мм путем формования холодным прессованием и последующей высокотемпературной обработки (спекания). Порошковая металлургия экономична в отношении материалов и, как и традиционные методы металлообработки, позволяет получать детали с нужными механическими, электрическими и магнитными свойствами. Продукция порошковой металлургии используется в различных отраслях промышленности, в том числе в авиакосмической, электронной и на транспорте.

Читать еще:  Сварные и болтовые соединения металлических конструкций

Методы порошковой металлургии начали разрабатываться в 20 в. для металлов, не допускающих обработки обычными методами. Так, например, вольфрам невозможно плавить и обрабатывать обычными методами литья, поскольку очень высока его температура плавления (3410° C). Поэтому, например, вольфрамовую нить для электрических ламп накаливания вытягивают из вольфрамовых штапиков, полученных прессованием и спеканием вольфрамового порошка. Порошки карбидов вольфрама, тантала и титана смешиваются с порошкообразными кобальтом и никелем, затем формуются холодным прессованием и спекаются. В результате получаются твердые металлокерамические материалы (цементированные карбиды), пригодные для обработки металлов резанием и для бурения горных пород. Самосмазывающиеся бронзовые подшипники могут быть изготовлены только методами порошковой металлургии. Поры бронзы заполняются смазочным маслом, которое поступает на рабочую поверхность подшипника под действием капиллярных сил, как по фитилю. Промышленными методами порошковой металлургии обрабатываются также железо, сталь, олово, медь, алюминий, никель, тантал, сплавы бронзы и латуни.

Технология

Металлические порошки получают восстановлением металлов из их окислов или солей, электролитическим осаждением, распылением струи расплавленного металла, термической диссоциацией и механическим дроблением. Наиболее распространен способ восстановления металлов (железа, меди или вольфрама) из соответствующих окислов с последующим электрорафинированием. Механическим дроблением получают порошки (с частицами нужной крупности и формы) хрома, марганца, железа и бериллия.

Технологический процесс изготовления изделий из металлических порошков состоит из следующих операций: подготовка смеси для формования, формование заготовок или изделий и их спекание. Формование заготовок или изделий осуществляется путем холодного прессования под большим давлением (30–1000 МПа) в металлических формах. Спекание изделий из однородных металлических порошков производится при температуре, составляющей 70–90% температуры плавления металла. В смесях максимальная когезия достигается вблизи температуры плавления основного компонента, а в цементированных карбидах – вблизи температуры плавления связующего. С повышением температуры и увеличением продолжительности спекания увеличиваются усадка, плотность и улучшаются контакты между зернами. Во избежание окисления спекание проводят в восстановительной атмосфере (водород, оксид углерода), в атмосфере нейтральных газов (азот, аргон) или в вакууме.

Применение

Круг изделий, изготавливаемых методами порошковой металлургии, весьма широк и непрерывно расширяется. К ним относятся зубчатые колеса, рычаги, кулачки и поршни для автомобилестроения, машиностроения, энергетики, промышленности средств связи, строительной, горнодобывающей и авиакосмической промышленности. Из ленты, полученной холодной прокаткой никелевого порошка, изготавливают монеты (например, канадский пятицентовик). Порошок железа используется в качестве носителя для тонера в ксероксах. Алюминиевый порошок служит компонентом ячеистого бетона, красок и пигментов, твердого ракетного топлива.

Подробное описание используемой нами технологии приводится в статье Порошковые материалы.

Перспективная технология переработки порошковых композиций

3D/PIM технология

PIM-технологией (Powder Injection Molding) называется высокотехнологичный процесс формования сложных изделий, изготавливаемых из мелкодисперсных смесей полимерного связующего с металлическими или керамическими наполнителями. Он представляет собой объединение пластического формования с порошковой металлургией и позволяет сочетать сложную геометрическую форму детали с ее высокими механическими свойствами.

PIM-технология, как распространённый способ литья металлических (MIM-технология — Metal Injection Moulding) и керамических (CIM-технология — Ceramic Injection Moulding) изделий из мелкодисперсных порошковых композиций с полимерным связующим, появилась в мире сравнительно недавно, промышленно стала внедряться с середины 80-х годов ХХ века, а бурный рост потребления PIM–деталей в США и странах Западной Европы приходился на конец 90-х годов. До сих пор темпы роста производства изделий по PIM-технологии в Западных странах остаются достаточно высокими. В России же данная технология до последнего времени была практически не развита. Этот способ производства металлических и керамических деталей сложного профиля с достаточно высокими требованиями по точности (9-й и 10-й квалитет) практически без отходов материала и последующей механической обработки, считается сегодня самым малозатратным при серийном производстве изделий.

Технология литья под давлением порошковых материалов все чаще используется при изготовлении сложных деталей промышленного или бытового назначения. MIM-технология, объединяющая классическое инжекционное формование пластмасс и технологию спекания металлических порошков, сочетает в себе сложность и высокую точность конструкции пластмассовых изделий со свойствами металлов и сплавов.

Сырьем для изделий, изготавливаемых по PIM-технологии, являются мелкодисперсные порошки керамики (оксид алюминия, оксид магния, кордиеритовая керамика (SiO2, Al2O3, MgО)), железа, цветных металлов и легирующих элементов (конструкционных, нержавеющих, инструментальных сталей, никелевых сплавов, титана) и других фракций размером от 1 до 20 мкм, смешанных со связующим и специальными смазками. Кроме металлических и керамических порошков в качестве наиболее часто встречающихся следует упомянуть также порошковые оксиды циркония, алюминия, карбиды вольфрама, кобальта, кремния, а также силикаты. Все материалы, представленные в форме спекаемого порошка, могут быть смешаны с соответствующим полимерным связующим и переработаны на литьевой машине – термопластавтомате (ТПА). В качестве связующего обычно используются термопласты или их смеси с насыщенными углеводородами.

Для изготовления деталей из порошковых материалов по PIM-технологии сначала требуется изготовить сырьё, называемое «фидсток» («Feedstock» — смесь мелкодисперсных металлических или керамических порошков с полимерной матрицей). Для изготовления фидстока порошковые смеси равномерно смешивают с полимерным связующим, нагревают и, таким образом, получают гранулированный материал.

Далее процесс проходит в несколько этапов (рис. 1):

  1. Фидсток загружается в бункер ТПА и при нагревании в материальном цилиндре до 170-200°С происходит расплавление полимерного связующего, гранулят превращается в единую массу. Затем производится впрыск под давлением расплавленного фидстока, расплав заполняет пресс-форму, нагретую до температуры от 125 до 145°С, где под давлением происходит охлаждение и затвердевание материала с получением первичной заготовки-детали, которую называют «зеленой».
  2. На втором этапе из «зелёной» заготовки удаляется полимерное связующее в две стадии. Связующее полимерное вещество экстрагируется с помощью растворителя или выгорает в печи «дебиндинга» в атмосфере инертного газа и паров азотной кислоты при температуре 110-140°С. Деталь, полученная после удаления связующего, называется «коричневой».
  3. Заключительным этапом PIM-процесса является спекание «коричневых» заготовок в вакуумной печи при температурах более 1200°С. При спекании происходит уплотнение материала за счет слияния частиц и устранения пор. Полуфабрикат поступает в специальную высокотемпературную печь спекания с регулируемой атмосферой (вакуум, азот, водород в зависимости от марки спекаемого материала), где при температурах 1290-1400°С, а в случае CIM-технологии при температуре до 1610°С, происходит окончательное спекание его частиц и формирование готовой детали. Размеры конечной детали получаются меньше размеров «зеленой» детали за счет усадки.

Пресс-формы изготавливаются с высокими показателями износостойкости, каналами большого диаметра и закругленной формы для предотвращения расслоения смеси; конструктивно предусматривается автоматизированный съём изделий роботом. Литьё металлических и керамических материалов экономически эффективно, когда сложные детали высокой точности исполнения требуется производить в больших количествах. Строгое соблюдение технологического режима литьевого цикла и стабильность процесса позволяют производить высококачественные первичные заготовки из порошковых материалов. Сложнейшие детали с внутренней резьбой, поднутрениями, выемками сложной формы и высоким качеством поверхности могут производиться на термопластавтоматах быстро и качественно в ручном или автоматическом режимах. Детали, изготовленные по PIM- технологии, находят применение в автомобилестроении, станкостроении, при производстве магнитов, в текстильной и часовой промышленности, для производства товаров народного потребления, в прецизионных механизмах, в медицине, стоматологии и промышленности керамики.

Преимущества PIM-технологии

PIM-процесс оптимизирует конструкцию детали и снимает ограничения по сложности формы изготавливаемой детали. Всё, что ранее было принципиально невозможно реализовать из-за ограничений механической обработки, теперь стало доступно. Конструкторы получили возможность ставить при проектировании на первое место функциональные приоритеты, а не возможности традиционных технологических процессов. При прочих равных условиях, если до этого применялась литьевая металлическая заготовка, PIM-процесс позволяет получать более прочные детали за счет модификации характеристик материалов.

Читать еще:  Крепление поликарбоната к металлическому каркасу термошайбами

PIM-процесс позволяет придавать поверхностям формируемых деталей практически любые свойства — от очень гладких до текстурированных. Доступен практически весь спектр покрытий и обработок, в том числе химическое оксидирование и тефлоновое покрытие. Подготовка поверхности: галтовка, пескоструйка, полировка, ультразвуковая промывка. В настоящее время РIM-технология позволяет получать детали с минимальной толщиной сечения стенки от 0,4 до 30 мм с допусками в пределах 0,1 мм на каждые 25 мм линейных размеров детали, что является проблематичным для технологии ПМ и механообработки.Однако при условии подбора особых режимов техпроцесса и применении специальных методов контроля можно значительно улучшить эти показатели, гарантируя при этом их повторяемость. Доступен практически весь спектр обработок и покрытий: химическое, гальваническое.

Высокий коэффициент использования материала – 0,97-0,99 в отличие от механообработки – 0,4-0,6. В традиционных методах металлообработки до 80 процентов материала может уйти в стружку, а в MIM-процессе литники после дробилки могут повторно использоваться. Эта экономия становится еще более значимой при работе с дорогими металлами (например, титаном). Уменьшаются затраты на дорогостоящие фрезы, расходные материалы, сервис станков, происходит сокращение технологического цикла производства. Минимизируются сроки подготовки производства, включая проектирование и изготовление специализированных пресс-форм. Детали, полученные методом порошковой металлургии, имеют высокую пористость, что требует применения дополнительной операции – пропитки.

Высокая производительность процесса, по сравнению с металлообработкой и литьём по выплавляемым моделям. Возможность полной автоматизации производства с подключением дополнительного оборудования: роботизации и конвейера.

РIM технология имеет большую перспективу и огромное преимущество при производстве деталей сложной формы с точными геометрическими размерами, параметрами и большими объемами производства по сравнению с традиционными методами: технологией порошковой металлургии, механообработкой и литьём по выплавляемым моделям.

Области применения PIM-деталей

Автомобилестроение: дверные замки, система впрыска топлива, системы активной безопасности, электромоторы дверей. Точное машиностроение, приборостроение: элементы режущего инструмента, зубчатые колёса, рабочие колёса насосов, прижимные лапки швейных машин, корпусы и детали механизма часов. Оружие: прицельные планки, предохранители, спусковые курки, затворы. Электроинструмент: части механизма перфораторов и электродрелей, ножи и решётки мясорубок, блендеров, кухонных комбайнов. Медицина: ортодонтические брекеты, хирургический инструмент, имплантанты.

ООО «Куранты» производит металлические порошковые композиции (фидстоки), изготавливает металлические и керамические изделия по PIM‑технологии (Powder Injection Moulding), льёт изделия из пластмасс (термопластов) в интересах российских потребителей.

Приглашаем к сотрудничеству заинтересованные организации в изготовлении пластмассовых, высокотемпературных композитных, керамических и сложных металлических изделий с заранее заданными свойствами в целях импортозамещения. Изготавливаем любые партии нестандартных металлических сплавов с повышенными характеристиками ударной вязкости и временным сопротивлением, с содержанием необходимого соотношения элементов. Принимаем заказы от заинтересованных организаций на литьё изделий из пластмасс или металлических сплавов. При необходимости изготовим пресс-формы для литья изделий. Ждём Вашу заявку с эскизами, чертежами, 3D-моделями и описанием задачи.

При написании обзора использованы материалы статьи Е. Погодиной. Литье порошковых смесей // Пластикс. 2013. №6. С 34 – 46.

Производство продукции порошковой металлургии

Производство продукции методами порошковой металлургии развивается в направлении получения изделий из новых перспективных материалов, расширения ассортимента и улучшения дизайна механически обрабатываемых изделий на основе вольфрама, молибдена, хрома, композитов.

В производстве металлических порошков применяются следующие методы порошковой металлургии: восстановление водородом (порошки вольфрама, молибдена), восстановление гидридом кальция оксидов металлов (титан, хром, титан-цирконий, нержавеющие прессуемые стали и жаростойкие сложнолегированные сплавы, интерметаллиды), распыление расплава газом и водой высокого давления (сплавы на основе никеля, железа, кобальта, меди, олова, цинка), механическое измельчение (хром электролитический, никель-алюминиевые сплавы для катализаторов гидрирования, марганец-никелевый катализатор синтеза алмазов), агломерирование (композиционные термореагирующие порошки). Предприятие производит более 250 марок различных металлических порошков для напыления и наплавки покрытий, изготовления материалов конструкционного и электротехнического назначения.

Компания является крупнейшим мировым производителем высокочистого электролитического хрома, используемого в металлургии жаропрочных суперсплавов, электротехнике – в композиции с медью, в технологиях осаждения тонких пленок и функциональных покрытий методами PVD, при производстве электронных компонентов, крупноформатных дисплеев, инструмента, корпусов часов, бытовой техники, тонированных стекол, деталей и аксессуаров автомобилей, машин и приборов и в др. целях. Хром производится в виде чешуек, порошка, изделий оригинального дизайна и размеров для распыляемых мишеней и испаряемых катодов.

Молибден и вольфрам производятся в виде порошка, листового проката, прутков, электродов, поковок, изделий сложной формы: тиглей, лодочек, деталей тепловых узлов.

В производстве основных видов продукции АО «ПОЛЕМА» применяет подтвержденную международным сертификатом систему менеджмента качества ISO 9001:2015.

Договор поставки

Контракт

Сроки исполнения заказов АО «Полема»

ПродукцияМинимальный объем заказа 1Длительность выполнения минимального объема заказов 2 , раб.дн.
Катализаторы50 кг7-10
Газопоглотители20 кг15-20
Металлические распыленные порошки50 кг5-7
Наплавочная лента75 кг5-7
Металлические восстановленные порошки50 кг7-10
Тигли1 шт.10
Электроконтакты300 шт.7
Хром чешуйки170-200 кг4
Порошок и крупка хрома13010
Мишени из хрома1 шт2-7
Мишени из керамики1 шт7-15
Никелевые листы, аноды пластины100 кг10-15
Лодочки на основе никеля100 кг30-45
Молибденовый порошок восстановленный, молотыйНе более 100 кг7
Молибденовые листы, пластины, электроды, прутки50-100 кг6-10
Молибденовые прутки10-20 кг10-15
Молибденовые экраны, лодочки50-100 кг30-45
Вольфрамовый порошок восстановленныйНе более 100 кг7
Вольфрамовые листы, пластины50-100 кг10-12
Композиты на основе вольфрама50-75 кг7-10
Молибденовые сплавы50-150 кг25-60

1 — Минимальный объем заказа может быть уменьшен при наличии заказа от других потребителей на данный вид изделия (сопутствующие заказы).

2 — Срок выполнения заказов может быть увеличен в случае повышенной загрузки производства. Уточненные сроки изготовления согласуются дополнительно.

ПРОИЗВОДСТВО ДЕТАЛЕЙ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ

§ 10. Общие сведения о порошковой металлургии

При разработке материалов и создании готовых деталей методом. по­рошковой металлургии используются порошки металлов и их сплавов или неметаллических веществ. Из этих порошков вначале прессуют за­готовки, которые затем для повышения прочности спекают. Поэтому изделия, полученные из порошков прессованием и спеканием, называют спеченными.

Метод порошковой металлургии ценен прежде всего тем, что позволяет получать материалы, которые другими методами получить невозможно: из металлов со значительной разницей в температуре плавления (напри­мер, Ш—Си, ‘У—А§, Мо—Си), из металлов и неметаллов (бронза — гра­фит), из химических соединений (твердые сплавы из карбидов УС, «ПС и др.), материалы с заданной пористостью (вкладыши подшипников, фильтры), электрическими, магнитными и другими свойствами.

Порошковая металлургия, кроме того, отличается минимальными от­ходами материалов, позволяет резко сократить станочный парк и число рабочих для производства деталей. Поэтому метод порошковой металлур­гии часто используется для получения деталей общего машиностроения или бытового назначения, которые ранее изготовлялись литьем и обра­боткой резанием. Такие детали изготовляют из порошков сталей, бронз, л ату ней и других металлов.

В задачи порошковой металлургии, таким образом, входят производ­ство порошков и получение из них заготовок или готовых деталей.

§ 11. Получение порошков

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

1. Механические методы. К ним относятся: распыление жидкого ме-
талла, 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.

Читать еще:  Металлический профиль квадратного сечения

Размол отходов металлообработки осуществляют в вихревых или ша­ровых мельницах.

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

2. Химические методы заключаются в восстановлении металлов из
оксидов или солей углеродом, водородом, природным газом. Восстановле-
нием получают порошки железа (из окалины), вольфрама, молибдена,
хрома, меди и других металлов. Сюда же относится метод термической
диссоциации карбонилов — соединений типа Ме* [СО)у (где Ме — один
из металлов), обеспечивающий получение порошков высокой чистоты.

Этим методом получают порошки железа, никеля, кобальта и некото­рых других металлов.

§ 12. 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 других примесей, а также устранению наклепа, что стабили­зирует его свойства и улучшает прессуемость. Отжигу чаще подвергают порошки, полученные механическим измельчением.

Порошки размером более 50 мкм разделяют с помощью набора сит с различным сечением ячеек, а более мелкие — воздушной сепарацией. Конечные свойства порошковых изделий в значительной степени опреде­ляются качеством смешивания компонентов шихты. Эта операция обычно осуществляется в специальных смесителях, шаровых или вибрационных мельницах и другими способами.

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

§ 13. Формование заготовок

Процесс формования заготовок состоит в уплотнении порошка под действием приложенного давления с целью получения из него заготовок определенной формы. Формование осуществлятся прессованием, экстру-дированием, прокаткой.

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

Холодное прессование заключается в следующем. В стальную Матрицу 3 (рис. VII. 11, а) пресс-формы с поддоном / 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 пресс-формах, 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 (рис. VII. 11, б). 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, главным образом, для получения заготовок из жаропрочных материалов, твердых сплавов, чистых тугоплавких металлов (^У, 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.

2. Экструдированием называется процесс формования заготовок путем выдавливания шихты через матрицу с отверстием различного сечения (рис. VII. 12). 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.

3. 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 сов-

мещается 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 валков.

Изготовление деталей из металлических порошков

Скороход Г. Е.
— ведущий специалист по
порошковой металлургии,
заслуженный технолог РФ

Порошковая металлургия – одно из наиболее эффективных направлений создания новых высокоэффективных производств деталей и перспективных материалов для современного машиностроения. Базовый вариант технологии включает: формование заготовки, спекание и окончательную обработку (калибровку, доуплотнение, чистовую механическую обработку, термообработку и т. п.), что позволяет получать готовые изделия необходимой прочности, точных размеров и сложной формы.

Порошковой металлургией производят материалы и изделия, которые либо невозможно получить традиционными методами металлургии и обработки, либо их изготовление этим методом обходится дешевле. Методом порошковой металлургии производятся: композиционные материалы риботехнического (подшипники скольжения, фрикционные диски и накладки), электротехнического (контакты, магнитотвердые и магнитомягкие изделия) и инструментального (твердые сплавы) назначения, конструкционные детали (втулки, кольца, храповики, шестерни, крышки подшипников, кулачки и т. п.) и проч.

Перспективность порошковой металлургии предопределяется тремя основными преимуществами:
уменьшением затрат на обработку изделия. Как правило, порошковые изделия получают окончательных размеров, без дополнительной механообработки, или с минимальной чистовой обработкой для достижения высокой точности. Особенно это эффективно при изготовлении порошковых изделий сложной геометрической формы;
возможностью получения изделий с регулируемой пористостью, в том числе: фильтры,
катализаторы, глушители шума и т. п.;
созданием градиентных и композиционных материалов, которые невозможно получить традиционными методами.

Основными потребителями изделий из металлических порошков являются автомобильная промышленность (до 70% всего объема производимых деталей), приборостроение, производство бытовой техники.

Анализ статистических данных, полученных в 1999-2000 гг. Европейской Ассоциацией порошковой металлургии, показывает, что при изготовлении1 тыс. тонн порошковых деталей экономится 1,5-2 тыс. тонн металла, высвобождается 50 металлорежущих станков, на 120 тыс. нормочасовснижается трудоемкость, а производительность труда возрастает более чем в 1,5 раза. При этом, себестоимость порошковых конструкционныхдеталей средней сложности в 2-2,5 раза ниже себестоимости деталей, изготовленных из проката.

В 2000 году выпуск всей продукции порошковой металлургии в мире (за исключением СНГ) превысил 700 тыс. тонн. Среди новых деталей, производимых методами порошковой металлургии, шатуны двигателей, крышки подшипников, кольца синхронизаторов коробок передач, роторымасляных насосов, седла клапанов, кулачки распредвалов, узлы автоматических коробок передач и проч. Основными тенденциями развития порошковой металлургии являются: повышение качества исходных порошков, позволяющее увеличить плотность и прочность порошковых изделий; усложнение формы и повышение размерной точности деталей; повышение механических и функциональных свойств готовых изделий.

Для решения этих задач большое внимание в мире уделяется созданию высокопроизводительного и высокоточного формовочного оборудования,совершенствованию и созданию новых технологических процессов изготовления порошковых изделий.

Порошковая металлургия рассматривается в настоящее время не только как ресурсосберегающая технология, но и как эффективный, а зачастую и единственный способ получения новых материалов, в том числе с уникальными свойствами.

На имеющемся в составе ООО «Аврора-БИНИБ» участке по производству порошковых изделий из металлических порошков на железной и медной основах изготавливаются:

— детали конструкционного назначения:
— пробки пъезогенератора 2-х конфигураций (с лункой и с пазом) см. рис. 1а. Эти детали применяются в силовом механизме пъезозажигалки. Ранее они изготавливались методом механообработки из калиброванного проката, а сейчас методом порошковой металлургии мы получаем готовые детали без какой-либо дообработки, т. е. практически безотходно;

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector