Заготовки из металлических порошков

Огромную роль в НТП играет порошковая металлургия, которая обеспечивает экономический эффект за счет снижения расхода материалов. При производства заготовок из металлопорошков отходы составляют 2-5 процентов, а при других методах изготовления 30-40 процентов, уменьшается трудоемкость, обработки в 2-5 раз и себестоимость изготовления детали в 1, 5 - 2 раза.

Технологический процесс изготовления изделий методом порошковой металлургии состоит из следующих операций: получение металлических порошков, формообразование изделий из порошков; спекание и последующая отделка изделий. Металлические порошки состоят из очень цепких частиц (0, 5-500 мкм ). Порошки получают механическим и физико-химическим методами. Хрупкие и твердые материалы размельчаютна шаровых, вибрационных и др. мельницах. Легкоплавкие материалы превращают в порошки путем раздувания жидкого материала струей воды или газа. К физико-химическим методам получения порошков относятся восстановление окислов металлов, электролиз и др.

Основными технологическими свойствами порошков являются текучесть, прессуемость и спекаемость. Под текучестью понимают способность порошка заполнять форму. Прессуемость характеризует способность порошка уплотняться под действием внешней нагрузки и прочность сцепления частиц после прессования.

Спекаемость - прочность сцепления частиц после термической обработки прессованных заготовок.

Изделия из порошков формуют в специальных пресс-формах прессованием (холодное, горячее, гидростатическое), выдавливанием и прокаткой. В процессе прессования увеличивается контакт между частицами, уменьшается пористость, деформируются или разрушаются отдельные частицы. Прочность получаемой заготовки обеспечивается силами механического сцепления частиц порошка, электростатистическими силами притяжения и трения. С увеличением давления прессования прочность возрастает. Давление прессования составляет 200-1000 МПа) около 2000-10000 атм). Использование вибрационного прессования позволяет снизить потребное давление в 100 раз.

Спекание проводят для повышения прочности предварительно полученных заготовок прессованием или прокаткой. В процессе спекания вследствие температурной подвижности атомов порошков одновременно протекают такие процессы, как диффузия, восстановление поверхностных окислов, рекристаллизация и др. Температура спекания составляет 0, 6-0, 9 температуры плавления основного компонента, входящего в состав порошка. Время выдержки температуры спекания 30-90мин.

Для спекания используют электрические и индукционные печи. Спекание осуществляют в защитных средах (или нейтральных) для предотвращения окисления порошка (среды - водородаммиак, азот) или в вакуумных печах. Но это дорогостоящий метод, требующий высокой степени герметизациипечей. Ив Ивановском ПО " Точприбор" спекание производят в металлических ящиках с песком.

Требуемая точность размеров достигается последующей отделкой: калиброванием, обработкой резанием (точение, сверление, фрезерование, нарезание резьбы и т.д.).

Порошковой металлургией получают различные конструкционные материалы с наперед заданными эксплуатационники свойствами. Например антифрикционные материалы, состоящиеиз металлической основы, поры которой заполнены графитом, пластмассой, маслом. Эти материалы идут на изготовление подшипников скольжения, которые не требуют смазки в течение 2-3 лет; фрикционные материалы, состоящие из металлической основы, поры в которой заполнены асбестом, карбидами тугоплавких металлов. Эти материалы применяют в тормозных узлах и узлах сцепления; высокопористые материалы, состоящие из порошков коррозийно-стойкой стали, алюминия, бронзы и т.п. с пористостью до 50 процентов. Они идут на изготовление фильтров для агрессивных жидкостей; жаропрочные материалы, изготавливаемые на основе никеля, титана, вольфрама, тантала и т.п. Их применяют для изготовления деталей, работающих при температурах 850-900°С; широко используются материалы со специальными электромагнитными свойствами (постоянные магниты, магнитодиэлектрики, ферриты и т.д.).

Стоимость порошков в 1, 5-3, 5 раза больше стоимости проката. Пресс-формы очень дороги и могут быть эффективно использованы только в крупносерийном и массовом, производстве (при объеме выпуска более 10000 изделий в год).

В середине 80-х годов в СССР насчитывалось около 30 специализированных заводов и более 100 цехов порошковой металлургии.

В Ивановской области флагманом порошковой металлургии является. Кинешемский завод " Электроконтакт". Созданы участки на заводе Ивтекмаш, в объединении " Точприбор", на Кинешемском заводе " Автоагрегат", на Ивановском авторемзаводе.