Глава III Изготовление деталей

из композиционных порошковых материалов

1. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРОШКОВ

Порошковая металлургия - отрасль технологии, занимающаяся получением порошков и изделий из них.

Конкурентная способность порошко­вой металлургии по сравнению с традици­онными способами получения заготовок литьем из металла все больше проявляется за счет следующих факторов: возможно­сти получения материала со специальны­ми физическими и эксплуатационными свойствами; применения в качестве ис­ходных материалов отходов основного производства - обрезков, стружки, окали­ны и т.д., а также получения материала из руды, минуя стадию металлургии; практи-

ческого отсутствия необходимости даль­нейшей механической обработки полу­чаемых заготовок и тем самым снижении трудоемкости и себестоимости их изго­товления и увеличении коэффициента ис­пользования материала; совмещении про­цессов получения необходимого материа­ла и готового изделия; высокого уровня механизации и автоматизации всех техно­логических операций.

Технологический процесс сводится к формованию порошковых или волокни­стых компонентов в заготовки, которые подвергают термической обработке - спе­канию. Изготовление заготовок из метал­лических КМ с волокнистыми наполните­лями сдерживается относительно высокой стоимостью самих волокон.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 469

Промышленность выпускает различ­ные металлические порошки: железный, медный, никелевый, хромовый, кобальто­вый, вольфрамовый, молибденовый, тита­новый и др. Способы получения порошков условно разделяют на механические и фи­зико-химические.

Наибольшее практическое применение имеет способ механического измельчения исходного сырья (стружки, обрезков, скрапа и т.д.). Измельчение проводят в механических мельницах. Размолом полу­чают порошки из легированных сплавов строго заданного химического состава и из хрупких материалов (кремний, берил­лий и т.д.).

Промышленностью также освоена тех­нология получения порошков путем раз­дува жидкого металла струей газа или жидкости. Наиболее простым и экономич­ным является способ раздува жидкого ме­талла струей воды под определенным дав­лением.

При применении механических спосо­бов исходный продукт измельчают без изменения химического состава. К недос­таткам механического измельчения следу­ет отнести высокую стоимость порошков, так как в нее входит стоимость изготовле­ния исходных металлов и сплавов.

К физико-химическим способам отно­сят такие технологические процессы, в которых получение порошка связано с изменением химического состава исход­ного сырья или его состояния в результате химического или физического (но не ме­ханического) воздействия на исходный продукт. Физико-химические способы получения порошков более универсальны, чем механические. Возможность исполь­зования дешевого сырья (руды, отходов производства в виде окалины, оксидов) делает многие физико-химические спосо­бы экономичными. Порошки тугоплавких металлов, а также порошки сплавов и соединений на их основе могут быть по­лучены только физико-химическими спо­собами.

Наиболее дешевы порошки, получае­мые методом восстановления руды и ока­лины. Почти половину всего порошка же­леза получают восстановлением руды.

Поведение металлических порошков при прессовании и спекании зависит от свойств порошков. Химический состав порошков определяется содержанием ос­новного металла или компонента и приме­сей. Физические свойства порошков ха­рактеризуются размером и формой частиц, микротвердостью, плотностью, состояни­ем кристаллической решетки, а техноло­гические свойства - насыпной массой, текучестью, прессуемостью и спекаемо-стью порошка.

Насыпная масса - масса единицы объ­ема свободно насыпанного порошка. Ста­бильность насыпной массы обеспечивает постоянную усадку при спекании. Она зависит главным образом от формы и раз­меров частиц.

Текучесть - способность порошка за­полнять форму. Текучесть ухудшается с уменьшением размеров частиц порошка и повышением влажности. Оценкой текуче­сти является количество порошка, выте-каемого в 1 с через отверстие диаметром 1,5 ... 4 мм. Текучесть порошка имеет большое значение, особенно при автома­тическом прессовании, при котором про­изводительность пресса зависит от скоро­сти заполнения формы. Низкая текучесть способствует также получению неодно­родных по плотности деталей.

Прессуемость характеризуется спо­собностью порошка уплотняться под дей­ствием внешней нагрузки и прочностью сцепления частиц после прессования. Прессуемость порошка зависит от пла­стичности материала частиц, их размеров и формы и повышается с введением в его состав поверхностно-активных веществ.

Под спекаемостью понимают проч­ность сцепления частиц в результате термической обработки прессованных заготовок.

470

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

2. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Порошковой металлургией получают различные конструкционные материалы со специальными физико-механически­ми и эксплуатационными свойствами (табл. 8.1).

Магнитные материалы изготовляют из Fe-, №-, А1-сплавов, а также из деформи­руемых сплавов Си - Ni - Fe, Fe - Со - Mo и т.д. Для уменьшения пористости этих материалов следует вводить легирующие присадки, подбирать давление при прес­совании и условия спекания, а также при­менять двукратное прессование и спекание.