Geum.ru

Учебное пособие Санкт-Петербург Издательство спбгпу 2003

Вид материалаУчебное пособие

Содержание


7.Порошковая металлургия
7.1.ПРОДУКЦИя ПОРОШКОВОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
Подобный материал:
1   ...   27   28   29   30   31   32   33   34   ...   48

7.ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ



Почти всякая цель достигается окольными путями,

а прямая дорога к ней делается ясной для ума

лишь тогда, когда цель достигнута.

И. Сеченов




Первые опыты получения железа из окалины в нашей стране относятся к XVIII в. Возрождение технологии порошковой металлургии связано с именем М.В. Ломоносова, построившего в Усть-Рудице фабрику по производству цветных стекол, мозаичных смальт, бисера и стекляруса. Для их окрашивания использовали порошки цветных металлов. Им было проведено свыше 2000 опытов при подборе составов для мозаичных смальт различных расцветок и тонов. В созданной М.В. Ломоносовым физико-химической лаборатории (первой в мире) проводились исследования по изучению механизма разрушения твердых тел, размолу их в порошок.



7.1.ПРОДУКЦИя ПОРОШКОВОЙ МЕТАЛЛУРГИИ



Порошковой металлургией называют область техники, содержащая в себе методы изготовления порошков металлов и металлоподобных соединений, полуфабрикатов и изделий из них или их смесей с неметаллическими порошками без расплавления основного компонента. Она занимает особое место в отраслевой структуре экономики страны, так как включает в себя последовательное осуществление в едином цикле операций получения порошка и формирования его в изделие.

К преимуществам порошковой металлургии относятся:
  • сокращение потерь металла до 3–7 % (при металлообработке и прокатке в стружку теряется до 50–70 % металла);
  • повышение химической однородности порошков, способствующее улучшению служебных свойств сложнолегированных сталей и сплавов и надежности изделий из них;
  • возможность получения изделий со специальными, часто уникальными свойствами (новое поколение керамических и композиционных материалов), чего нельзя добиться другими методами;
  • снижение трудозатрат за счет сокращения количества работающих и трудоемкости производства (вместо 30–40 производственных операций необходимо всего 4–6);
  • высвобождение металлорежущих станков, поскольку отсутствует необходимость в механической обработке;
  • снижение энергозатрат на выпуск единицы продукции (при производстве 1 т порошковых изделий расход электроэнергии составляет 3200–3500 кВт·ч, а при традиционном литье и последующей мехобработке — 3600–5900 кВт·ч);
  • возможность соединения металлических и неметаллических порошков, чего нельзя добиться, используя, например, плавление (из-за разных температур плавления материалов);
  • увеличение срока службы изделий за счет порошковых покрытий (1 т металлического порошка, израсходованного на создание износостойких и жаростойких покрытий, сохраняет до 40–50 т стали, чугуна и цветных металлов);
  • снижение загрязнения окружающей среды (газов, вредных выбросов).

Порошковая металлургия имеет и недостатки, тормозящие ее развитие: сравнительно высокая стоимость металлических порошков; необходимость спекания в защитной атмосфере, что также увеличивает себестоимость изделий порошковой металлургии; трудность изготовления в некоторых случаях изделий и заготовок больших размеров; сложность получения металлов и сплавов в компактном состоянии; необходимость применения чистых исходных порошков для получения чистых металлов.

Методами порошковой металлургии изготовляют антифрикционные детали узлов трения приборов и машин (втулки, вкладыши, опорные шайбы, подшипники и т. д.); конструкционные детали (шестерни, кулачки и др.); фрикционные детали (диски, колодки и др.); инструментальные материалы (резцы, пластины резцов, сверла и др.); электротехнические детали (контакты, магниты, ферриты, электрощетки и др.) для электронной и радиотехнической промышленности; композиционные (жаропрочные и др.) материалы; пористые ленты для производства фильтров тонкой очистки, пористые полосы для изготовления уплотнительных элементов компрессоров, газовых турбин и для воздушных лабиринтов сопловых аппаратов, работающих при температуре 900 °С; пластины и ленты из различных металлов.

Методы порошковой металлургии начали разрабатывать в XX в. для металлов, не допускающих обработки обычными способами. Например, вольфрам невозможно плавить и обрабатывать обычными методами литья, так как температура его плавления очень высока (3410 °С). Поэтому вольфрамовую нить для электрических ламп накаливания вытягивают из вольфрамовых штапиков, полученных прессованием и спеканием вольфрамового порошка. Порошки карбидов вольфрама, тантала и титана смешиваются с порошкообразным кобальтом и никелем, затем формуются холодным прессованием и спекаются. В итоге получают металлокерамические материалы (цементированные карбиды) для обработки металлов резанием и бурения горных пород. Самосмазывающиеся бронзовые подшипники могут быть изготовлены только методом порошковой металлургии.

Широта номенклатуры продукции порошковой металлургии обусловливает сложную систему ее классификации, предусматривающую несколько уровней разнородных признаков в классификации видов продукции (рис. 101).

На верхнем уровне выделяются пять классов продукции: порошок, прокат, заготовка, деталь, материалы специального назначения.

Включение сюда наряду с изделиями особого класса "Порошок" вызвано использованием непосредственно порошка как товарной продукции порошковой металлургии. Металлические порошки применяют для нанесения износо- и коррозионностойких покрытий, используют как сырье для сварочной технологии и специальных видов печати, как вспомогательный материал в процессах сепарации семян, как элемент магнитных порошковых муфт и др.

Класс "Порошок" делится на группы, отличающиеся способом получения. В свою очередь, группы включают в себя разновидности, учитывающие варианты способов получения порошков. Порошки разных марок характеризуются различным химическим и гранулометрическим составом.

Класс "Прокат" в зависимости от сферы назначения также делится на группы. Каждая из групп подразделяется на типоразмеры в зависимости от марки порошка и размеров проката. Типоразмеры проката могут отличаться видом используемых легирующих добавок к порошку основной марки.

Класс "Заготовка" объединяет группы однородной и биметаллической заготовок. В зависимости от применяемого технологического процесса пластической обработки различают разновидности заготовок. На следующем уровне классификатора в составе разновидностей выделяют типоразмеры заготовки.

Наиболее широким классом изделий порошковой металлургии является класс "Деталь". В его состав входят группы с учетом производственного назначения. Классификационными признаками внутри групп деталей служат пористость, используемый материал и конфигурация.

В классе материалов специального назначения, включающем в себя инструментальные материалы, пористые проницаемые изделия, а также изделия из уплотнительных, тугоплавких и твердых износостойких материалов, наиболее представительной является группа инструментальных материалов, используемых для изготовления металлорежущего, бурильного и прессового инструмента, а также деталей, работающих в условиях интенсивного изнашивания.

Технологический процесс производства изделий методом порошковой металлургии состоит из следующих основных операций: получение металлического порошка или смеси порошков разнородных материалов, формование, спекание и дополнительная обработка порошковых заготовок и изделий.