Технологические методы получения изделий из порошковых материалов
Эти методы обозначают общим термином – «порошковая металлургия». методами порошковой металлургии получают изделия из металлических и неметаллических порошковых материалов. Это сравнительно новый и перспективный способ изготовления изделий. Наряду с высокой точностью изделий и малыми отходами материалов порошковая металлургия позволяет получать изделия с особыми физико-химическими свойствами, изготовление которых другими способами невозможно.
Технология производства изделий из порошков включает в себя процесс получения порошковых материалов, составление и дозирование композиций из порошков, формование изделий, спекание и отделочные операции.
Смешанные композиции порошковых материалов дозируют по массе и формируют в пресс-формах (рис 56) на гидравлических прессах. Под действием усилия Р объём порошкового материала уменьшается, а плотность возрастает за счёт уменьшения пустот между частицами. Прочность отформованного изделия невелика, так как определяется силами механического сцепления. Кроме формования на прессах, применяют вибрационное, гидростатическое уплотнение, а также прокатку.
С целью повышения прочности, отформованные изделия подвергают спеканию при высокой температуре в вакууме или защитной атмосфере для предотвращения окисления. В процессе спекания происходит взаимная диффузия атомов соседних твёрдых частиц, и материал приобретает достаточно высокую механическую прочность. После формования и спекания изделия иногда подвергают отделочной обработке: калибровке, повторному спеканию, термической обработке.
Рис. 56. Схема формовки изделий из порошковых материалов:
1 – формуемый материал; 2 – матрица; 3 – пунсон; 4 - выталкиватель
Кроме заготовок малонагруженных деталей машин из порошков получают изделия с особыми свойствами:
твёрдые инструментальные сплавы (группы ВК, ТК, ТТК), то есть отформованные и спечённые смеси карбидов вольфрама, титана, тантала с кобальтом как связующим компонентом;
изделия антифрикционного назначения из меднографитовых, железографитовых и других композиций, имеющие малый коэффициент трения и способные работать даже без смазки;
фрикционные накладки и другие детали, в состав которых, кроме металлов, могут входить асбест, кварцевый песок, тугоплавкие оксиды и т.п.;
фильтры с заданной пористостью и различной степенью очистки, в том числе для агрессивных жидкостей;
магнитные металлокерамические материалы.
Методы порошковой металлургии находят широкое применение при получении композиционных материалов. Композиционный материал обычно имеет металлическую основу с дополнительными армирующими компонентами в виде оксидов, волокон карбидов кремния, бора, углерода и др. Композиционные материалы обладают высокой прочностью при малой массе, успешно работают в несущих конструкциях летательных аппаратов, используются при изготовлении протезов, средств защиты человека и находят всё большее применение в технике.
Дальнейшее развитие порошковой металлургии позволит получать материалы с разнообразными свойствами для изделий широкого профиля.
Рис. 57. Автомат для прессования изделий из порошковых материалов