6.2. Получение металлических порошков и изготовление деталей

Диапазон размеров частиц практически от 0 и до 500 мкм. Их можно получить тремя способами:

1.Механическим распылением жидкого металла струей воды или газа под давлением 50…100 МПа.

2. Размолом отходов металлообработки (стружки) в шаровых или вихревых мельницах.

3 . Химическим восстановлением металлов из оксидов и солей углеродом, водородом или природным газом.

Порошки разделяют на фракции: относительно крупные с помощью сит, а более мелкие – воздушной сепарацией.

Процесс уплотнения порошков (рис.6.2) зависит от усилия прессования. В зоне а происходит интенсивное уплотнение порошка за счет перераспределения частиц и более плотной их упаковки, а в зоне б порошок практически не уплотняется, т.к. плотно упакованные частицы оказывают сопротивление сжатию, а в последней зоне в давление прессования превышает сопротивление частиц сжатию и уплотнение происходит уже за счет деформации частиц.

Для улучшения прессования в порошки добавляют наполнители: раствор каучука в бензине, парафин, воск и т. д.

Ф ормирование заготовок выполняется способами прессования, экструзии и прокатки (рис. 6.3).

При прессовании уменьшается объем порошка, увеличивается контакт между отдельными частицами, происходит их механическое сцепление, поэтому пористость порошка уменьшается, а прочность полученной детали возрастает.

Прокатка выполняется валками. Получают полосы и ленты толщиной от 0,02 до 3 мм и шириной до 300 мм из железа, никеля, титана, нержавеющей стали и др. Процесс прокатки можно совместить со спеканием. Полученную заготовку пропускают через проходную печь, а затем подают на прокатку с целью калибровки. Прокаткой можно получить и двухслойные заготовки, например, железо – медь.

Спекание необходимо для повышения прочности заготовки, полученной прессованием. Процесс спекания заключается в нагреве и выдержке материала в газовых средах в течение 30…90 минут при температуре 0,6..0,8 Тпл.

Необходимость спекания вызвана тем, что после прессования невозможно получить высокие механические характеристики, т.к. поверхность частиц порошка покрыта окислами и загрязнениями, а также из-за наличия упругих деформаций, которые после снятия нагрузки прессования уменьшают размеры контактных участков между частицами. Спекание порошков обеспечивает прочность материала равной прочности компактных металлов.

В процессе спекания происходят восстановление поверхностных окислов, диффузия, рекристаллизация и образование новых контактных поверхностей и прочных связей между частицами.

Дополнительная обработка спеченных изделий включает в себя этапы:

1.Повторное прессование с последующим спеканием, повышающее плотность, прочность и пластичность изделий.

2.Пропитку маслом, улучшающую антифрикционные связи (деталь выдерживают в минеральном масле, нагретом до 70…140 С от 15 минут до 2 часов).

Изделия из железа науглероживают выдержкой в газовой среде. Для повышения износостойкости деталей может использоваться сульфидирование, т.е. насыщение рабочей поверхности детали серой.