7.6. Механическая обработка

Многие конструкционные детали, изготовленные из порошков, не требуют механической обработки, но в ряде случаев, особенно при изготовлении сложных по форме деталей, или высоких требованиях по размерной точности без механической обработки не обойтись. Чаще всего спеченные порошковые изделия подвергают дополнительной обработке калиброванием и резанием.

Калибрование. Этот вид обработки представляет собой пластическую деформацию поверхности заготовки с целью обеспечить точность размеров не хуже 6-7-го квалитетов и чистоту поверхности на уровне 7-го класса шероховатости. При спекании изделия, которое будут калибровать, необходимо предусмотреть припуск на калибрование. Обычно такой припуск составляет 0,5-2% от калибруемого размера, причем на наружных поверхностях припуск должен быть по возможности большим, а на внутренних – малым.

Обычно калибрование проводят по высоте и поперечному (наружному или внутреннему) размеру раздельно или совместно. Калибруемое изделие запрессовывают в пресс-форму и сжимают радиально, когда сечение спеченного изделия больше требуемого. Это называют положительным калиброванием. Отрицательное калибрование представляет собой свободное размещение в пресс-форме спеченного изделия, которое затем сжимают вдоль продольной оси. В этом случае высота изделия меньше требуемой. Рассмотрим в качестве примера одновременное калибрование наружной и внутренней поверхности детали (рис.7.2). Наружная поверхность заготовки 3 калибруется матрицей 8, а внутренняя поверхность нижним плавающим пуансоном 7. Верхний пуансон 5, укрепленый в держателе 6, проталкивает через матрицу калибруемую заготовку, которая устанавливает и центрирует на опорной плите пуансон 7. Выталкивание откалиброванной детали 3 осуществляется следующей заготовкой 4, которую запрессовывает в матрицу верхний пуансон 5. Заготовка 4 удерживает также плавающий пуансон 7. При перемещении опорной плитки 2 в сторону откалиброванная деталь 3 опускается на подставку 1 и при установке опорной плитки 2 в первоначальное положение деталь 3 выталкивается из матрицы 8. Для облегчения передвижения опорной плитки 2 матрица 8 после снятия калибрующего давления с помощью резинового амортизатора поднимается на 1-2 мм вверх. Для повышения производительности при калибровании часто используют многогнездные пресс-формы.

Резание. Обработку резанием проводят на токарных, фрезерных сверлильных и других металлообрабатывающих станках. Любой вид механической обработки порошковых материалов вызывает упругую и пластическую деформацию, которая, в свою очередь, сопровождается трением и выделением тепла, уплотнением или разрыхлением поверхностных слоев. Наличие в порошковом изделии пор затрудняет его обработку резанием, снижает стойкость инструментов, несмотря на то, что усилия резания при обработке пористых изделий обычно меньше, чем таких же, но беспористых. Это, на первый взгляд, несоответствие объясняется тем, что наличие пор делает нестабильным процесс резания, из-за пониженной теплопроводности

в зоне резания возрастает температура, усиливается окисление и абразивный износ инструмента.

При резании пористых материалов применяют инструменты из твердых сплавов и быстрорежущих сталей, однако твердосплавной инструмент предпочтительней, поскольку инструмент из быстрорежущих сталей во многих случаях оказывается недостаточно стойким. В качестве охлаждающих сред целесообразно применять инертные газы или масла. Применять традиционные смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) на водной основе, а также жидкости, содержащие кислоты и щелочи не рекомендуется, потому что попадание СОЖ в поры обрабатываемой заготовки вызовут коррозию при последующем хранении или эксплуатации изделий. Пропитка маслом пористых изделий существенно улучшает их обрабатываемость резанием. Усилие резания снижается в 1,3-1,5 раза, появляется возможность в 2,5-4 раза повысить скорость резания и снизить шероховатость поверхности обрабатываемого изделия.

Допустимая скорость резания зависит от состава порошкового материала и материала инструмента. Например, при точении пористых изделий на основе железа резцами из твердого сплава скорость резания составляет 50-200 м/мин. Более низкие скорости резания не рекомендуются, поскольку возрастает шероховатость поверхности. Качество поверхности зависит также от подачи. Чем больше пористость порошковой заготовки, тем меньше должна быть подача для того, чтобы получить поверхность с приемлемой шероховатостью. При точении железных изделий с пористостью >25%, рекомендуется подача 0,035 мм/об, а при меньшей пористости подачу можно увеличить в 2 раза.

Широко распространенным видом механической обработки является шлифование. Шлифование порошковых изделий, также как и литых (плотных) заготовок, осуществляют кругами из карбида кремния или электрокорунда. Отличительной особенностью шлифования пористых изделий является уплотнение пористого порошкового слоя в процессе шлифования и существенное изменение его свойств. Например, увеличение глубины шлифования с 0,01 до 0,1 мм повышает микротвердость и уровень микронапряжений в слое на 15-30%. Одновременное увеличение подачи и уменьшение скорости стола при плоском шлифовании приводит к снижению микротвердости в поверхностном слое.

Контрольные вопросы

1. Перечислите виды финишной обработки порошковых пористых заготовок.

2. Расскажите о термической обработке порошковых заготовок.

3. Какие виды химико-термической обработки применяются для порошковых изделий?

4. Расскажите о калибровании порошковых заготовок.

5. Чем отличается механическая обработка порошковых заготовок от обработки отливок и поковок?