Получение заготовок методами порошковой металлургии

 

Применение конструкционных порошковых материалов

Производство заготовок методами порошковой металлургии включает получение и подготовку порошков исходных материалов (металлов, сплавов), прессование изделий необходимой формы в специальных пресс-формах, ТО (спекание) спрессованных изделий, обеспечивающую ими окончательные свойства. Иногда применяют совмещение операций прессования и спекания, пропитку пористого брикета расплавленным металлом, допрессовку или калибровку или калибровку спеченных полуфабрикатов.

В зависимости от условий эксплуатаций конструкционные порошковые материалы (КПМ) подразделяют на 2 группы:

1) Материалы, заменяющие обычные углеродистые и легированные стали, чугуны и цветные металлы.

2) Материалы со специальными свойствами:

- износостойкие;

- инструментальные;

- жаропрочные;

- коррозионно-стойкие и др.

По степени нагруженности порошковые материалы подразделяют на 4 группы:

1) Малонагруженные

2) Умеренно-нагруженные

3) Средненагруженные

4) Тяжело-нагруженные

(Руденко, Харламов, Плескач - Проектирование заготовок в машиностроении, таблица 7.1).

Для получения высоких прочностных характеристик КПМ используют более сложные технологические процессы, включающие двойное или тройное прессование, калибровку, горячее прессование, горячую объемную штамповку и т.д.

Физико-механические свойства наиболее распространенных углеродистых порошковых сталей различных подгрупп плотности (Руденко, Харламов, Плескач - Проектирование заготовок в машиностроении, стр.176).

СП10-1, СП10-2, СП10-3, СП10-4, СП30-1, СП30-2, СП30-3, СП30-4, СП70-1, СП70-2, СП70-3, СП70-4, СП90-1, СП90-2, СП90-3, СП90-4 и т.д (СП – сталь порошковая, первое число – углерод в сотых процентах, цифра после тире – подгруппа плотности).

 

Преимущества производства заготовок методами порошковой металлургии

 

1) Возможность применения материалов с разнообразными свойствами: тугоплавких, псевдосплавов (медь – вольфрам, железо – графит), пористых материалов (фильтры, самосмазывающиеся подшипники);

2) Малоотходность производства (отходы не превышают 1-5%);

3) Исключение загрязнения перерабатываемых порошковых материалов;

4) Легкость автоматизации технологических процессов;

5) Не требуются рабочие высокой квалификации

 

Недостатки методов порошковой металлургии

 

1) Ограниченность размеров и относительная простота формы получаемых изделий;

2) Остаточная пористость заготовок, которая в некоторых случаях не позволяет получить такие же физико-механические свойства, как у отливок и поковок;

 

Типовыми деталями, изготавливаемых из порошковых заготовок, являются шестерни, кулачки, звездочки, накладки, шайбы, заглушки, втулки, гайки, храповики, фланцы и др.

 

Выбор заготовок, намечаемых для изготовления из КПМ, проводят в 2 этапа:

1) Отбор деталей, заготовки которых можно изготавливать методом порошковой металлургии;

2) Оценка технологичности их конструкции с точки зрения требований порошковой металлургии;

3) Определение возможной схемы технологического процесса;

4) Анализ технико-экономических показателей производства заготовок и определение экономической целесообразности их изготовления из порошков.

 

Проектирование заготовок из порошковых материалов

Сложность изготовления пресс-форм, их стойкость и стоимость являются определяющими факторами целесообразности изготовления заготовок методами порошковой металлургии.

 

 

А – технологично, Б – нетехнологично

 

Примеры конструкций порошковых заготовок

 

h≥H/10≥2…3 мм;

 

 

h≤1,2L

Обеспечение технологичности порошковых заготовок с выступающими частями и выемками: слева – нетехнологичные варианты; справа – технологичные варианты конструкции заготовки.