Способы получения и технологические свойства порошков

Порошковая металлургия — отрасль техно­логии, занимающаяся производством металлических порошков и деталей из них. Из металлического порошка или смеси порошков прессуют заготовки, которые под­вергают термической обработке спеканием. 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.

Все способы получения порошков, которые встречаются в современной практике, можно разделить на две группы:

механические способы;

физико-химические.

Механическими способами получения порошков считаются такие техно-логические процессы, при которых исходный материал в результате воздействия внешних сил измельчается без изменения химического состава.

К физико-химическим способам относят такие технологические процессы, в которых получение порошка связано с изменением химического состава исходного сырья в результате глубоких физико-химических превращений.

Под технологическими свойствами порошков понимают:

1.3.1. Насыпная масса порошка

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

1.3.2. Текучесть порошка

способность порошка заполнять форму. Текучесть ухудшается с уменьшением размеров частиц порошка и повышением влажности. Оценкой текучести является количество порошка, вытекаемого 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 способ­ ствует также получению неоднородных по плотности деталей.

1.3.3. Прессуемость порошка

Прессуемость порошка – это способность порошка под влиянием внешнего усилия приобретать и удерживать определённую форму и размеры.

Измельчение в мельницах обычного типа. Механическое измельчение можно производить в обычного типа шаровых или молотковых мельницах. Для ковких металлов оно приводит не к дроблению, а к расплющиванию частиц.

На рис. 1 показана схема молотковой мельницы, применяемой для дробления спекшихся кусочков железного порошка размерам 2—1 мм.

Недостатком измельчения металлов в обычного типа мельницах является также загрязнение порошков продуктами истирания стальных шаров и футеровки мельниц.

<- Тут шарики бьются крч и бьют в порошок всё О_о (шаровая мельница)

 

Измельчение в вихревых мельницах. Вихревая мельница (рис. 2) состоит из футерованного износоустойчивой марганцовистой сталью кожуха 1, в котором вращаются с большой скоростью (3000 об/мин) в противоположных направлениях два пропеллера 2, отлитых также из марганцовистой стали. Раздробляемый материал загружают в бункер 4 в виде грубоизмельченных кусочков (обрезков проволоки, стружки и т. п.), которые, сталкиваясь один с другим при большой скорости в вихревых потоках, дробятся на частицы размером от 0,02 до 0,4 мм.

58. Приготовление смеси и формообразование заготовок.

Процесс приготовления смеси включает предварительный отжиг, сортировку порошка по размерам частиц (рассев) и смешение.

Предварительный отжиг порошка способствует восстановлению оксидов и снимает наклеп, возникающий при механическом измель­чении исходного материала. Отжиг проводят при температуре, рав­ной 0,5 – 0,6 температуры плавления, в защитной или восстанови­тельной атмосфере.

Порошки с размерами частиц 50 мкм и больше разделяют по груп­пам просеиванием на ситах, а более мелкие порошки — воздушной сепарацией. В металлические порошки вводят технологические при­садочные материалы различного назначения: пластификаторы (па­рафин, стеарин, одеиновую кислоту и др.), облегчающие процесс прессования и получения заготовок высокого качества; легкоплавкие материалы, улучшающие процесс спекания; различные летучие вещества для получения деталей с заданной пористостью. Подготов­ленные порошки смешивают в шаровых, барабанных мельницах и других смешивающих устройствах.

Заготовки из металлических порошков формообразуют прессованием (холодное, горячее, гидростатическое) и прокаткой.

При холодном прессовании в пресс-форму 2 (рис. 97, а) засы­пают определенное количество подготовленного порошка 3 и прес­суют пуансоном 1. В процессе прессования увеличивается контакт между частицами, уменьшается пористость, деформируются или разрушаются отдельные частицы. Прочность получаемой заготовки обеспечивается в основном силами механического сцепления частиц порошка.

Односторонним прессованием получают заготовки простой формы с отношением высоты к диаметру меньше единицы и заготовки типа втулок с отношением наружного диаметра к толщине стенки меньше трех. Двустороннее прессование (рис. 97, б) применяют для формо­образования заготовок сложной формы. В этом случае требуемое дав­ление для получения равномерной плотности снижается на 30 – 40%.

При горячем прессовании технологически совмещаются процессы формообразования и спекания заготовки. Температура горячего прессования составляет обычно 0,6—0,8 температуры плавления порошка. Благодаря нагреву процесс уплотнения протекает гораздо интенсивнее, чем при обычном прессовании. Это позволяет значи­тельно уменьшить необходимое давление прессования. Горячим прессованием получают материалы, характеризующиеся высокой прочностью, плотностью и однородностью структуры.

Гидростатическое прессование применяют для получения металлокерамических заготовок, к которым не предъявляют высоких тре­бований по точности. Сущность процесса (рис. 98) заключается в том, что порошок 3, заключенный в эластичную оболочку 2, под­вергают равномерному и всестороннему обжатию в специальных герметизированных камерах 1. Отсутствие внешнего трения способ­ствует получению заготовок равномерной плотности и снижению требуемого давления. В качестве рабочей жидкости используют масло, воду, глицерин и др.

При газостатическом прессовании в качестве рабочей среды, создающей давле­ние прессования, используют газ, нагретый до температуры спекания порошков. В этом случае процессы формообразования и спекания заготовок технологически совмещаются.

Рис. 8.5. Схема прокатки порошков с вертикальной подачей:

Порошок непрерывно поступает из бункера 1 в зазор между валками 3. При их вращении происходит обжатие и вытяжка порошка 2 в ленту или полосу 4 определенной толщины.