Milling-master.ru

В помощь хозяину
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Технология производства металлических порошков

Технология производства металлических порошков

Предметом роскоши уже не считается автомобильный кондиционер. В обычной комплектации он присутствует в некоторых машинах. Различным поломкам подвержены все технические.

На сегодняшний день металлоконструкции являются неотъемлемой частью современного строительства. Каркасные ангары — это металлические конструкции, собраны из каркаса.

Молдавский народ относится к своей гостиной по-особенному. Это не только сердце дома, это настоящая жизнь нескольких поколений одной семьи.

Насос – это необходимое оборудование для частного дома или промышленной скважины. Чтобы правильно его выбрать, следует руководствоваться определенными критериями.

Этапы развития контроля качества трубной продукции в ООО «Акрас Диа». Трубный завод обязан при продаже профильной трубы выдать на свою продукцию сертификат качества и.

Нужен оригинальный, но в тоже время недорогой подарок. Сделать его можно своими руками, ведь все необходимое вы всегда найдете у себя дома.

Данный материал является инновационной разработкой для того, чтобы изготавливать разные детали и элементы конструкций. На протяжении продолжительного времени считалось.

Виртуальные игорные площадки привлекают игроков магией азарта и своей доступностью. Чтобы оказаться на подобном сервисе не нужно добираться несколько часов в.

Обычные наземные клубы начали историю этого бренда. Популярностью среди игроков пользовались заведения под этим названием уже в те времена, в очереди к ним выстраивались.

Полиэтиленовые трубы все активнее приходят на замену стальным и чугунным. Благодаря свойствам и ряду преимуществ, их с успехом применяют для монтажа водопроводных.

Шлифовальные работы в Москве заключаются в обработке деталей разного назначения. Без этого этапа невозможно сделать изделие с гладкой поверхностью, выпускать его в.

В настоящее время сейфы пользуются особой распространенностью. Их устанавливают не только на больших предприятиях и в серьезных компаниях, но также в обычных квартирах и.

Основное направление деятельности компании — поставка и сдача в аренду баллонов с гелием. Для кого и как работаем? Комплексные услуги для потребителей гелия.

Полы не так часто нуждаются в шумоизоляционных работах. Но в некоторых случаях владельцы все-таки решаются провести шумоизоляцию, используя для этого метод укладки сухой.

В настоящее время доступен широкий ассортимент материалов для упаковки различной продуктовой и продовольственной продукции. Каждый из видов имеет свои эксплуатационные.

Современные смартфоны вполне могут заменить полноценный компьютер, и все больше пользователей предпочитают использовать телефон или планшет вместо ноутбука.

Создание объемных моделей сегодня является актуальным не только для анимации, но и в технических целях. Также часто с помощью 3D-моделирования создают модели интерьера.

Как и популярный в настоящий момент ламинат, современная паркетная доска достаточно проста в монтаже. Настелить ее на пол в жилом или в техническом помещении у владельца.

Порошковая металлургия

Из металлов и различных сплавов могут производиться порошковые составы. Они могут применяться самым различным образом для защиты заготовок и деталей. Порошковая металлургия – активно развивающаяся область, которая имеет огромное количество особенностей. Это направление металлургии появилось более ста лет назад.

Получение порошков

Для производства порошка могут применяться самые различные технологии, но их объединяют следующие моменты:

  1. Экономичность. В качестве сырья могут использоваться отходы металлургической промышленности. Примером назовем окалину, которая сегодня нигде не применяется. Кроме этого, могут применять и другие отходы.
  2. Высокая точность геометрических форм. Изделия, получаемые при применении рассматриваемой технологии порошковой металлургии, обладают точными геометрическими формами, последующая механическая обработка не требуется. Этот момент определяет относительно небольшое количество отходов.
  3. Высокая износостойкость поверхности. За счет мелкозернистой структуры получаемые изделия обладают повышенной твердостью и прочностью.
  4. Невысокая сложность технологий порошковой металлургии.

Рассматривая наиболее распространенные технологии порошковой металлургии отметим, что они делятся на две основные группы:

  1. Физико-механические методы заключаются в измельчении сырья, за счет чего размер частиц становится небольшим. Подобного рода процессы производства характеризуются комбинированием различной нагрузки, которая оказывает воздействие на сырье.
  2. Химико-металлургические методы используются для изменения фазового состояния применяемого сырья. Примером подобного производства можно назвать восстановление солей и окислов, а также других соединений металлов.

Кроме этого, выделим следующие особенности производства порошка:

  1. Шаровой способ предусматривает переработку металлических обрезков в шаровой мельнице. За счет тщательного дробления получается мелкозернистый порошок.
  2. Вихревой способ заключается в применении специальной мельницы, которая создает сильный воздушный поток. Столкновение крупных частиц становится причиной получения мелкого порошка.
  3. Применение дробилок. Нагрузка, которая создается при падении груза большой массы, приводит к измельчению материала. Ударная нагрузка воздействует с определенной периодичностью, за счет чего и происходит дробление состава.
  4. Распыление сырья в жидком виде под воздействием сжатого воздуха. После получения хрупкого состава, металл пропускается через специальное оборудование, которое перемалывает его для получения порошка.
  5. Электролиз – процесс восстановления металла из жидкого состава под воздействием электрического тока. За счет повышения показателя хрупкости сырье может быстро перемалываться в специальных дробилках. Данный метод обработки позволяет получить зерно дендритной формы.

Некоторые из приведенных выше технологий порошковой металлургии получили большое распространение в промышленности по причине высокой производительности и эффективности, другие сегодня практически не применяются из-за повышения стоимости получаемого сырья.

Компактирование

Порошковая металлургия также предусматривает проведение процедуры, которая основана на получении полуфабрикатов в виде прутков и лент. После прессования можно получить практически готовое к применению изделие.

Читать еще:  Металлообработка на фрезерном станке

К особенностям процесса компактирования можно отнести нижеприведенные моменты:

  1. В качестве сырья при проведении рассматриваемого процесса применяется сыпучее вещество.
  2. После прохождения компактирования сыпучий порошок становится компактным материалом с пористой структурой. Прочность получаемого изделия приобретается в ходе проведения других процессов обработки.

Принцип порошковой металлургии

Рассматривая процесс прессования порошка, отметим применение следующих технологий:

  1. прокатывание;
  2. шликерное литье;
  3. изостатическое прессование за счет оказания давления газом или жидкостью;
  4. прессование с одной или обеих сторон при применении специальных металлических матриц;
  5. инжекционный метод.

Для того чтобы ускорить процесс компактирования, изделия порошок подвергается воздействию высокой температуры. В большинстве случаев расстояние между отдельными частицами уменьшается за счет воздействия высокого давления. Большой прочностью обладают порошки, изготавливаемые из мягких металлов.

Спекание

Финальный этап в порошковой металлургии заключается в воздействии высокой температуры. Практически любой метод порошковой металлургии предусматривает воздействие высокой температуры. Проводится спекание для достижения следующих целей:

  1. для повышения плотности изделия;
  2. для придания определенных физико-механических качеств.

Для термического воздействия проводится установка специального оборудования. Защитная среда, как правило, представлена инертными газами, к примеру, водородом. Процесс спекания может проводится и в вакууме для повышения эффективности применяемой технологии.

Индукционный метод нагрева также пользуется большой популярностью. Он предусматривает использование индукционных печей, которые производят или изготавливают своими руками. В продаже встречается оборудование, способное объединять несколько технологических процессов: спекание и прессование.

Применение продуктов порошковой металлургии

Порошковую металлургию применяют в авиации, электротехнике, радиотехнике и многих других отраслях промышленности. Это связано с тем, что применяемая технология производства позволяет получать детали сложной формы. Кроме этого, современные технологии порошковой металлургии позволяют получить детали, обладающие:

  1. Высокой прочностью. Плотная структура определяет повышенную прочность.
  2. Долговечностью. Получаемые изделия могут прослужить в тяжелых условиях эксплуатации на протяжении длительного периода.
  3. Износостойкостью. Если нужно получить поверхность, которая не истирается под механическим воздействием, то нужно рассмотреть технологию порошковой формовки.
  4. Пластичностью. Можно также получить заготовки повышенной пластичности.

Продукция порошковой металлургии

Также распространение этой технологии можно связать с низкой себестоимостью получаемых изделий.

Достоинства и недостатки
Метод получения изделий из порошков получил достаточно широкое распространение по причине большого количества достоинств:

  1. низкая стоимость получаемых изделий;
  2. возможность производства крупных деталей со сложными поверхностями;
  3. высокие физико-механические качества.

Металлургический порошковый метод характеризуется и несколькими недостатками:

  1. Получаемая структура обладает относительно невысокой прочностью.
  2. Структура характеризуется меньшей плотностью.
  3. Рассматриваемые технологии предусматривают применение специализированного оборудования.
  4. При нарушении технологии производства детали имеют низкое качество.

Сегодня порошковая металлургия активно применяется в самых различных отраслях промышленности. Кроме этого, ведутся разработки, которые направлены на улучшение качества получаемых изделий.

В заключение отметим, что при соединении мелких частиц различных металлов и сплавов получаются материалы с особыми эксплуатационными качествами.

Порошковая металлургия. Получение порошков, формование, спекание

1. Историческая справка. Общие сведения о порошковых материалах

Порошковой металлургией называют область науки и техники, охватывающую производство металлических порошков, а также изделий из них или их смесей с неметаллическими порошками. Ее важными отличительными чертами являются получение вещества в порошкообразном состоянии, придание ему необходимой формы и размеров (формование) и проведение операции нагрева (спекания) заготовок из порошков при температуре ниже точки плавления соответствующего металла или, в случае смеси разнородных порошков, ниже температуры плавления наименее тугоплавкого компонента основы. Таким образом, последовательное осуществление в едином цикле операций получения порошка и превращения его в изделие составляет суть порошковой металлургии.

Среди имеющихся разнообразных способов обработки металлов порошковая металлургия занимает свое особое место, так как позволяет не только производить изделия различных форм и назначений, но и создавать принципиально новые материалы, получить которые иным путем крайне трудно или вообще невозможно.

Порошковая металлургия успешно конкурирует с литьем, обработкой давлением, резанием и другими методами получения изделий (заготовок), дополняя или заменяя их. Являясь одной из молодых отраслей современной техники, порошковая металлургия одновременно есть и древнейший способ производства металлов и изделий из них.

Порошки золота, бронзы, меди, оксидов железа еще в доисторические времена применялись для раскрашивания при изготовлении изделий из глины, в наскальной живописи, для ритуального раскрашивания тела. Многие из орудий египтян, найденные при раскопках, изготовлены из порошков железа, и относятся к 3 000 г. до н. э. В гробнице египетского фараона Тутанхамона, жившего в XIV в. до н. э., были обнаружены пластины, сделанные из порошка золота. Американские индейцы владели способом спекания порошка серебра.

Рисунок 1. Железная колонна в Дели (Индия)

Железо приобрело широкую известность именно благодаря применению человеком основных принципов порошковой металлургии. Плавильные печи, способные достичь температуры, необходимой для плавления железа (1 539 °С), появились только во второй половине XIV в. До этого времени применяли сыродутный процесс — способ получения железа из руды непосредственным восстановлением углем. Железная руда дробилась, обжигалась на открытом огне, а затем в небольших глиняных печах. Туда же, в печи, закладывался древесный уголь и мехами подавался воздух. Температура в таком устройстве достигала 1 100–1 350 °С. Поэтому на дне печи оставался не жидкий металл, а комок пористого, тестообразного и сильно загрязненного шлаком и углем железа, называемого крицей. Под ударами молота холодная крица легко превращалась в порошок. Чтобы получить из нее какое-либо изделие, крицу приходилось неоднократно нагревать до вязкого состояния и ковать молотами. При этом частицы металла как бы сваривались друг с другом, одновременно из крицы удалялись вредные неметаллические компоненты.

Читать еще:  Оценка рынка бывших в эксплуатации металлообрабатывающих станков

Подлинным памятником мастерству древних металлургов является знаменитая Делийская колонна в Индии. Этот монолит массой 6,5 т был изготовлен в 300 г. н. э. из губчатого железа, прессованного и обработанного в твердом состоянии. Она весит около 6,5 т, имеет высоту 7,3 м при диаметре у основания 0,42 м (рисунок 1).

Начало научному подходу к порошковой металлургии положил русский инженер и ученый Петр Григорьевич Соболевский (1781–1841), разработавший способ получения ковкой платины и изготовления из нее изделий. С 1826 г. он заведовал строительством объединенной лаборатории Горного кадетского корпуса и департамента горных и соляных дел России, а затем управлял ею. Незадолго до этого на Урале началась добыча самородной платины, и на русском монетном дворе было решено чеканить из нее монеты. Однако получить из природного сырья чистый ковкий металл оказалось не так-то просто. Платина, как известно, плавится при температуре 1 769 °С. Однако, плавильных печей, в которых бы достигалась такая температура, в ту пору еще не существовало.

П.Г. Соболевский совместно с металлургом и горным инженером В.В. Любарским взялся получить ковкую платину, не прибегая к плавке. Русские ученые разработали технологию, сходную с известным процессом переработки кричного железа, и обошлись без высоких температур. Путем химической очистки содержащих платину природных соединений они получили губчатую платину. Затем ее в холодном состоянии набивали в кольцеобразную форму и подвергали сжатию с помощью винтового пресса. Образовывался достаточно прочный брикет, который нагревали добела и вновь обжимали на том же прессе. В итоге получался плотный ковкий металл. В мае 1826 г. таким способом были изготовлены первые промышленные изделия из платины — проволока, тигли, монеты, медали.

Соболевским П. Г. впервые были описаны такие основные для порошковой металлургии операции, как получение порошкообразного металла, его прессование и спекание.

Методы порошковой металлургии вновь стали широко применяться лишь в начале нашего века. Это было связано с появлением такого революционизирующего жизнь изобретения, как электрическая лампа накаливания. А.Н. Лодыгин в 1872 г. изобрел угольную лампу накаливания — источник света, у которого излучение испускал тонкий стерженек из ретортного угля, накаливаемый электрическим током. Однако через 30–40 мин этот проводник перегорал. Срок службы лампы значительно возрос, когда А.Н. Лодыгин применил последовательное включение нескольких угольных стерженьков и удалил воздух из колбы. Но он на этом не остановился и усовершенствовал изобретение — применил в качестве тела накаливания металлическую вольфрамовую нить.

Однако изготовить вольфрамовую нить оказалось очень непросто. Получить ее методом литья было невозможно, поскольку температуры в 3 410 °С, при которой вольфрам плавится, тогда еще не достигала ни одна плавильная печь. Нити, спрессованные из вольфрамового порошка, также не обладали нужными свойствами. Тогда изготовили вольфрамовые прутки примерно тем же способом, что и платиновые монеты. Потом их ковали и в горячем состоянии протягивали через фильеру (инструмент с одним волочильным отверстием). Так была получена тонкая вольфрамовая нить для ламп накаливания.

Сначала фильеры делали из дорогостоящих алмазов, затем — из карбида вольфрама. Последний, обладая достаточной твердостью, оказался хрупким. К тому же при его нагревании выделялся графит, который, попадая в вольфрамовую проволоку, снижал ее долговечность. Тогда фильеру изготовили спеканием из порошкообразного карбида вольфрама с добавлением в шихту от 3 до 13 % порошка кобальта. Из такой смеси можно было сформовать заготовку, близкую по форме к волочильной фильере. В этом состоянии заготовка еще поддавалась механической обработке, что позволяло придавать ей нужные размеры. Затем деталь направлялась на спекание, после чего она была готова к использованию.

Через полученную таким образом фильеру из раскаленной вольфрамовой заготовки можно тянуть проволоку сечением менее 0,02 мм 2 . Впоследствии ученые установили, что физическая связь частиц металла оказалась в данном случае прочнее, чем она могла быть при плавке и последующей кристаллизации вольфрама. В этом и состоит преимущество порошковой металлургии, т. к. ее технологии позволяют создавать изделия, по своей структуре превосходящие исходные компактные материалы.

В начале XX в. изделия, получаемые методами порошковой металлургии, начинают использоваться в самых различных сферах производства. Металлорежущий инструмент стали оснащать пластинами из спрессованного и спеченного порошка карбида вольфрама (твердого сплава). Скорость резания при этом увеличилась в 5–6 раз. Пропиткой маслом втулок, спеченных из металлического порошка, получали самосмазывающиеся подшипники. Прессованием смеси порошков графита и меди получали токоприемные щетки для электрогенераторов.

Вскоре порошковая металлургия стала использоваться в производстве конструкционных деталей. Из металлических порошков начали изготавливать шестерни масляных насосов автомобильных двигателей. До этого их делали на металлорежущих станках, при этом 54 % металла уходило в отходы. Эта работа была под силу только специалистам высокой квалификации, поскольку зубья шестерен должны иметь строго определенную конфигурацию. Порошковая металлургия позволила эффективно использовать 95 % металла и значительно упростила процесс изготовления деталей.

Читать еще:  Вакуумная металлизация технология

Успешно развивалась порошковая металлургия в довоенный период в Советском Союзе. Были созданы новые электроконтактные материалы. Крупный советский ученый М.Ю. Бальшин заложил основы теории прессования металлических порошков. В годы Великой Отечественной войны методами порошковой металлургии из тугоплавких металлов изготавливали бронебойные снаряды. Чистое высокопористое железо применялось вместо дефицитной меди при производстве снарядных поясков. Подшипники из оловянных и свинцовых баббитов заменили на железографитовые.

В послевоенные годы из порошков стали изготавливать фильтры, подшипники, фрикционные накладки, высокотемпературные материалы и др.

Развитие производства порошков сделало выгодным получение из них обычных конструкционных деталей — шестерен, зубчатых колес, седел клапанов, муфт, кулачков, деталей насосов, втулок и т.п.

В результате порошковая металлургия превратилась в крупнотоннажное производство, 60–65 % продукции которого — детали общемашиностроительного назначения. В особо больших количествах их потребляет сельскохозяйственное машиностроение и автомобилестроение. В США в 1976 г. на один автомобиль приходилось более 100 деталей общей массой 11 кг, изготовленных из порошков. Сегодня этот показатель достигает 30 кг.

Порошковой металлургией называется область техники, охватывающая процессы получения порошков металлов и металлоподобных соединений, а также процессы изготовления изделий из них без расплавления.

Основными достоинствами порошковой металлургии как метода изготовления материалов и изделий являются:

  • методы порошковой металлургии позволяют изготавливать материалы и изделия из них, которые традиционными способами получить практически не удается. Пористые материалы, жаропрочные, инструментальные композиции, материалы со специальными свойствами могут быть получены только ее методами;
  • возможность использования отходов металлургического и машиностроительного производства в виде окалины, стружки, гальванических шламов и т.п. в качестве исходного сырья для производства порошковых изделий;
  • возможность существенного снижения отходов за счет производства изделий с размерами, близкими к окончательным, и исключения обработки резанием.

Ресурсо- и энергосберегающий характер порошковой металлургии подтверждают следующие данные (таблица 1).

Таблица 1 – Сравнение различных технологий по ресурсо- и энергозатратам

Производство деталей из металлических порошков

Порошковая металлургия

Из металлов и различных сплавов могут производиться порошковые составы. Они могут применяться самым различным образом для защиты заготовок и деталей. Порошковая металлургия – активно развивающаяся область, которая имеет огромное количество особенностей. Это направление металлургии появилось более ста лет назад.

Получение порошков

Для производства порошка могут применяться самые различные технологии, но их объединяют следующие моменты:

  1. Экономичность. В качестве сырья могут использоваться отходы металлургической промышленности. Примером назовем окалину, которая сегодня нигде не применяется. Кроме этого, могут применять и другие отходы.
  2. Высокая точность геометрических форм. Изделия, получаемые при применении рассматриваемой технологии порошковой металлургии, обладают точными геометрическими формами, последующая механическая обработка не требуется. Этот момент определяет относительно небольшое количество отходов.
  3. Высокая износостойкость поверхности. За счет мелкозернистой структуры получаемые изделия обладают повышенной твердостью и прочностью.
  4. Невысокая сложность технологий порошковой металлургии.

Рассматривая наиболее распространенные технологии порошковой металлургии отметим, что они делятся на две основные группы:

  1. Физико-механические методы заключаются в измельчении сырья, за счет чего размер частиц становится небольшим. Подобного рода процессы производства характеризуются комбинированием различной нагрузки, которая оказывает воздействие на сырье.
  2. Химико-металлургические методы используются для изменения фазового состояния применяемого сырья. Примером подобного производства можно назвать восстановление солей и окислов, а также других соединений металлов.

Кроме этого, выделим следующие особенности производства порошка:

  1. Шаровой способ предусматривает переработку металлических обрезков в шаровой мельнице. За счет тщательного дробления получается мелкозернистый порошок.
  2. Вихревой способ заключается в применении специальной мельницы, которая создает сильный воздушный поток. Столкновение крупных частиц становится причиной получения мелкого порошка.
  3. Применение дробилок. Нагрузка, которая создается при падении груза большой массы, приводит к измельчению материала. Ударная нагрузка воздействует с определенной периодичностью, за счет чего и происходит дробление состава.
  4. Распыление сырья в жидком виде под воздействием сжатого воздуха. После получения хрупкого состава, металл пропускается через специальное оборудование, которое перемалывает его для получения порошка.
  5. Электролиз – процесс восстановления металла из жидкого состава под воздействием электрического тока. За счет повышения показателя хрупкости сырье может быстро перемалываться в специальных дробилках. Данный метод обработки позволяет получить зерно дендритной формы.

Некоторые из приведенных выше технологий порошковой металлургии получили большое распространение в промышленности по причине высокой производительности и эффективности, другие сегодня практически не применяются из-за повышения стоимости получаемого сырья.

Компактирование

Порошковая металлургия также предусматривает проведение процедуры, которая основана на получении полуфабрикатов в виде прутков и лент. После прессования можно получить практически готовое к применению изделие.

К особенностям процесса компактирования можно отнести нижеприведенные моменты:

  1. В качестве сырья при проведении рассматриваемого процесса применяется сыпучее вещество.
  2. После прохождения компактирования сыпучий порошок становится компактным материалом с пористой структурой. Прочность получаемого изделия приобретается в ходе проведения других процессов обработки.

Принцип порошковой металлургии

Рассматривая процесс прессования порошка, отметим применение следующих технологий:

  1. прокатывание;
  2. шликерное литье;
  3. изостатическое прессование за счет оказания давления газом или жидкостью;
  4. прессование с одной или обеих сторон при применении специальных металлических матриц;
  5. инжекционный метод.