Изделия из металлических порошков

В современной технике применяются изделия, которые должны обладать высокими, механическими, термическими, а некоторые, даже уникальными свойствами, которые невозможно получить из обычных материалов и обычными методами.
Для создания таких изделий применяется эффективная технология— порошковая металлургия. Материалом для изготовления этих изделий служат металлические порошки, размер частиц которых колеблется от нескольких микрон до 0,1 микрона, а для изготовления изделий из порошков, применяется процесс их прессования.

Определяющим влиянием на процесс создания изделий из порошков являются их химические, физические и технологические свойства.

Для изготовления изделий из металлических порошков требуется предварительная подготовка, которая является обязательным условием перед подачей их на прессование.

Основными операциями подготовки порошков являются: смешивание, измельчение, рассев и отжиг.

Смешивание. Смешивание порошков осуществляется механически и химически для получения однородной шихты определённого химического состава.

Механический метод смешивания. При механическом методе смешивания порошков различных металлов, улучшается процесс усреднения для порошков близких по плотности. Для смешивания порошков применяют жидкую среду, которая не вступает с ними в химическое взаимодействие и впоследствии легко удаляется сушкой.

Химический метод смешивания. При химическом методе смешивания осуществляют процесс осаждения металла-добавки на поверхности частиц основного металла, при этом получается очень высокая однородность смеси.

Измельчение. Процесс измельчения (дробления) порошков производят в шаровых или стержневых, а также в вихревых мельницах, при этом частицы получаются размером от 10 до 500 мкм. Существует метод измельчения распылением жидкого металла струёй воды или паровоздушной смесью.

Рассев. Процесс рассева порошков после получения, применяют для создания нескольких фракций по размеру, для составления затем порошка для прессования из нескольких разных фракций с близкими по размеру частицами, затем составляют порошок с фракциями необходимого размера в нужном соотношении, что увеличивает насыпную плотность и улучшает уплотняемость и что, в свою очередь, значительно улучшает качество получаемого изделия.

Отжиг. Процесс отжига порошков перед прессованием применяют для восстановления окислов и удаления летучих примесей, для повышения пластичности и для улучшения прессуемости и текучести порошков. Отжиг осуществляют в восстановительной атмосфере или в вакууме при температурах 0,5 Тпл металла.

Для облегчения процесса прессования к порошкам добавляют связующие вещества (раствор каучука в бензине, олеиновую кислоту, веретённое масло) с применением лопастных или шнековых смесителей. Все эти смеси, при спекании, улетучиваются. оставляя прочность изделия на нужном уровне.

Процесс прессования

В процессе прессования объём прессуемого порошка меняется, поры в нём, которые занимают 60-70% ,от объёма, заполняются соседними частицами и заготовка принимает необходимую форму.

Процесс уплотнения можно условно разделить на несколько стадий :

  • На первой стадии, давление разрушает «арки» и «мостики» между частицами и частицы заполняют пустоты.
  • На второй стадии уплотнения частицы деформируются и частично разрушаются .
  • На третьей стадии, при определённом уровне давления, частицы разрушаются полностью.

В реальности эти процессы протекают одновременно У порошков пластичных металлов, уплотнение порошка из-за деформации, начинается при более низких уровнях давления, чем у твёрдых. Для уменьшения внешнего трения шихты о стенки прессформы применяются смазки, которые также уменьшают и внутреннее трение между частицами.

Применение изделий из порошка.

С помощью порошковой металлургии получают изделия как из моно порошков различных металлов и сплавов, так и из поли- порошков металлов и неметаллов.

Сегодня применение изделий из порошков широко распространено в технике:

  • антифрикционные изделия, полученные из сложных смесей, состоящих из порошков меди, сплавов меди, железа с графитом, окиси кремния, асбеста;
  • фрикционные изделия для тормозных систем на транспорте;
  • различные фильтры для жидкостей из порошков меди, сплавов меди, нержавеющей стали;
  • в электротехнике из порошков изготавливают контактные щётки для электродвигателей постоянного и переменного тока, при этом используются порошки меди, серебра, вольфрама, молибдена и никеля, электрические контакты коммутирующих устройств;
  • нити накаливания из вольфрама в электрических лампах.
Изделия из металлических порошков

Методом порошковой металлургии создают большой класс изделий — инструментов из твёрдых сплавов для обработки металлов резанием. Это, прежде всего, пластины для резцов, выполненные из порошков смеси карбидов вольфрама, титана совместно с кобальтом или никелем.

Порошковые твёрдые сплавы применяются также для создания фильеров для волочения проволоки.

Сегодня, создана отрасль техники, которая не может существовать, без применения металлических порошков, это аддитивная технология, в которой они являются рабочим материалом для создания различных изделий при помощи лазерного 3D-принтера.

Применение металлических порошков позволяет:

  • получать изделия повышенной точности и со специальными свойствами, определяемыми составом порошков, при этом значительно сокращается объём механической обработки прессованных изделий, что увеличивает коэффициент использования металла;
  • возможность изготовления деталей из смеси металлов и неметаллов;
  • значительно увеличивается долговечность изделий из порошков, таких как FAG подшипники скольжения и изделий работающих в агрессивных средах;

Экономика производства изделий из металлических порошков предполагает использование этих технологий при крупносерийном производстве и преимущественно при небольших габаритах изделий.

Основными мировыми производителями металлических порошков и изделий из них являются: Австрия, Швеция, США и Украина. Российская Федерация сегодня производит 1% от мирового производства порошков и в ближайшие годы планирует значительно увеличить объёмы производства порошков и изделий из них.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *