Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


17.4. Эффективность технологии порошковой металлургии

Порошковая металлургия относится к числу безотходных металлосберегающих технологий и является одним их перспективных направлений современного материаловедения. Она позволяет создавать новые материалы с заданными свойствами, позволяет исключить или свести к минимуму механическую обработку, снизить производственные потери. Материалы, получаемые методом порошковой металлургии, отличаются повышенной точностью, их можно подвергать термической и химико-термической обработке, пропитывать смазочными маслами, металлами и полимерами, а также наносить на них различные покрытия.

Наибольшая эффективность порошковой металлургии проявляется при изготовлении материалов и изделий, которые невозможно или невыгодно получать другими методами. В частности, этим методом можно получать сплавы из металлов, не растворяющихся друг в друге в жидком состоянии, а также сплавы металлов с неметаллическими материалами, сплавы из особо тугоплавких металлов и металлов особо высокой чистоты.

Еще более значительный эффект достигается при изготовлении изделий из дорогих и редких металлов, когда стоимость отходов металлообработки иногда намного превышает общие производственные затраты.

Основными факторами, обусловливающими возможность применения методов порошковой металлургии для изготовления изделий, является их трудоемкость, технологичность и масштабы производства.

Следует отметить, что стоимость порошков значительно выше стоимости материалов, получаемых обычным методом. Однако расходы основных материалов в расчете на единицу продукции порошковой металлургии всегда ниже, чем при обработке традиционными методами. Это объясняется, главным образом, повышением коэффициента использования металла. Так, если изготовление деталей на металлорежущих станках сопровождается отходами в стружку иногда до 40…50% металла, то при получении изделий методом порошковой металлургии потери обычно не превышают 3…7%. При этом трудность изготовления изделий снижается в 3…4 раза, более чем в 8…10 раз повышается производительность труда, а выход годных деталей значительно выше, чем в кузнечно-штамповочных, литейных и механических цехах.

Кроме того, значительно увеличивается и эксплуатационная стойкость, надежность и долговечность порошковых изделий, особенно работающих в различных экстремальных условиях (высокие температуры и удельные нагрузки, высокие скорости скольжения, агрессивные среды и др.). Например, стойкость инструмента из порошковой быстрорежущей стали в 3…4 раза выше, чем стойкость такого же инструмента из компактного материала.

В настоящее время методами порошковой металлургии освоено промышленное производство различных машиностроительных материалов. Наибольшее значение из них имеют антифрикционные, конструкционные, инструментальные, пористые, магнитные и электротехнические материалы.

Антифрикционные порошковые материалы имеют низкий коэффициент трения и наиболее часто применяются для изготовления деталей подшипниковых узлов. Эти материалы характеризуются эффектом самосмазываемости, что достигается пропиткой пор материала различными маслами, некоторыми полимерами (например, фторопластом) или введением в их состав так называемых твердых смазок (графита, дисульфида молибдена и др.). Эти смазки обеспечивают достаточную работоспособность подшипниковых узлов в условиях сухого или граничного трения, при низких и высоких температурах, в вакууме и в условиях космического пространства.

Конструкционные порошковые материалы наиболее широко распространены в технике и применяются для изготовления различных деталей машин и приборов. Свойства их близки к свойствам аналогичных компактных материалов. Экономический эффект достигается в основном за счет снижения трудоемкости процесса и уменьшения станочного парка. В качестве основы используются главным образом железо, алюминий и медь. Для повышения эксплутационных свойств в состав шихты могут вводить дополнительно углерод, никель, хром, молибден и др.

Инструментальные порошковые материалы применяются в производстве инструментов для обработки различных материалов резанием и давлением. Наиболее часто для этих целей используются так называемые твердые сплавы, получаемые на основе карбидов титана, карбидов вольфрама и кобальтовой связки. Пластинками из этого сплава снабжают, например, токарные резцы, фрезы, сверла, бурильный инструмент; его применяют также для изготовления фильер, матриц вытяжных штампов и других инструментов.

Пористые проницаемые материалы и изделия имеют пористость 20…60% и используются в качестве фильтров для очистки воздуха, агрессивных жидкостей и газов, масел, жидкого топлива, расплавов металлов и др. Эти фильтры не загрязняют фильтруемое вещество, удобные в эксплуатации, имеют небольшие размеры. Металлические фильтры изготавливают из порошков и сплавов, стойких против окисления – бронзы, латуни, титана, никеля, нержавеющей стали и других металлов. Прессование в этом случае, как правило, не производят, а спеканию подвергается порошок, свободно засыпанный в форму.

Магнитные порошковые материалы используют для сердечников катушек в радио- и высокочастотной технике, для сердечников магнитных антенн, магнитных усилителей, для производства постоянных магнитов электро- и радиоприборов, для запоминающих устройств счетно-вычислительной техники и для других целей. Основой многих магнитных материалов является чистый железный порошок, получаемый электролитическим способом или же способом термической диссоциации карбонильного железа. Широкое распространение в качестве магнитных материалов получили ферриты, полученные на основе оксидов железа, иногда с добавками оксидов никеля, марганца, цинка и других элементов. Недостаток этих материалов – сравнительно низкая механическая прочность.

Металлокерамические сплавы широко используются для деталей электротехнического назначения типа щеток электрических машин и различных контактов. Эти материалы должны обладать хорошей электропроводностью, твердостью и износостойкостью; их получают на основе вольфрама и меди, молибдена и серебра.

Вопросы для самопроверки

1. Назовите основные способы получения металлических порошков и их технологические свойства.
2. Перечислите основные способы формообразования деталей из порошковых материалов. В чем сущность этих способов.
3. Зачем назначают спекание изделий и в чем его сущность?
4. В чем заключается эффективность порошковой металлургии?
5. Назовите наиболее перспективные области применения изделий, полученных порошковой металлургией.

Акулич Н.В. Процессы производства черных и цветных металлов и их сплавов, Гомель 2008

Экспертиза

на главную