2.7.3 Гидростаты

В последние годы в машиностроении находят все более широ­кое распространение детали, изготовленные методами порошковой металлургии. При использовании этих методов удается значитель­но повысить служебные свойства изделий и одновременно упрос­тить, ускорить и удешевить процессы производства.

Основными процессами при изготовлении изделий из порошков являются получение порошка, формование (спрессовывание) заго­товки, ее спекание и окончательная доводка.

При формовании изделий простейшей формы (рис. 2, а) поро­шок 2 засыпается в контейнер 3 и уплотняется пресс-штемпелем (пуансоном) 4. Для формования обычно используются гидравличе­ские или кривошипные прессы. При этом частицы порошка смеща­ются вниз и между порошком и стенками контейнера возникают значительные силы трения Появление сил трения приводит к тому, что давление прессования уменьшается по мере удаления от торца пуансона. Это вызывает неравномерную по высоте плотность спрессованного брикета.

Такой процесс спрессовывания порошковых материалов (в же­сткой матрице) имеет и другой недостаток. Материал уплотняется в основном в осевом направлении, а в поперечном спрессовывания почти не происходит. В результате, свойства изделия оказываются различными в осевом и поперечном направлениях.

Этих недостатков можно избежать, если обеспечить равномер­ное всестороннее (гидростатическое) давление на поверхность заготовки. Именно такая силовая схема осуществляется в установках гидростатического спрессовывания — гидростатах.

При гидростатическом спрессовывании (рис. 2, б) порошок 4 в эластичной оболочке 8 устанавливается на подставке 5 в контей­нере 3, заполненном жидкостью 7. Эластичная оболочка, должна легко деформироваться при уплотнении заготовки и в то же время препятствовать проникновению жидкости в порошок. Обычно ее изготавливают из резины или полиуретана, реже—из пластичных металлов (алюминия, мягких сталей).

После установки заготовки контейнер с помощью быстродейст­вующего затвора 2 закрывается крышкой 1 и через отверстие 6 в него подается жидкость высокого давления от насоса или мульти­пликатора. Жидкость давит па заготовку равномерно со всех сторон и обеспечивает одинаковую плотность заготовки во всех точках и во всех направлениях. После окончания процесса спрес­совывания крышка контейнера открывается, готовое изделие из­влекается, а па его место в контейнер устанавливается очередная заготовка.

Рис.2. Схема спрессовывания порошка:

а — в жесткой матрице: 1 — силы трения. 2 — заго­товка (порошковый брикет), 3 — контейнер, 4 — прес­сующий пуансон (пресс-штемпель);

б— в гидроста­те: 1 — крышка, 2 — затвор, 3 — контейнер, 4 — прес­суемый брикет, 5 — подставка, 6 — отверстие для подвода жидкости, 7 — рабочая жидкость, 8 — элас­тичная оболочка, 9 — уплотнение

2.7.4 Газостаты.

Используемые в гидростатах рабочие жидкости при температу­рах 350—450 °С воспламеняются или разлагаются. Поэтому про­цессы гидростатического спрессовывания обычно осуществляются при комнатной температуре (в редких случаях при температурах до 300—350 °С). В результате плотность полученных брикетов, как правило, не достигает плотности монолитного металла и требуется проводить их спекание.

Процесс спекания при атмосферном давлении или в вакууме для большинства металлов требует длительной выдержки, вслед­ствие чего свойства полученного компактного материала понижа­ются по сравнению со свойствами исходного порошка. Этого мож­но избежать, если вести спекание под высоким всесторонним давлением. При этом удается существенно понизить температуру спе­кания и сократить длительность процесса, что позволяет не ухуд­шить структуру и свойства порошка

Такой процесс осуществляется в специальных машинах — газостатах, в которых заготовка — порошок в герметической металли­ческой оболочке — со всех сторон равномерно сжимается газом под давлением до 200 МПа (2000 кгс/см²) при температуре до 1800— 2000 °С.

Система электрического и газового привода обеспечивает разогрев рабочего пространства газостата и создание в нем необходимого давления, выдержку при заданных режимах и последующее охлаждение и сброс давления. Все это делается автоматически.