15.3. Технология изготовления деталей

Приготовление смеси. Исходные порошки отжигают в защитной или восстановительной атмосфере, сортируют по размерам частиц с помощью сит и воздушной сепарации. После составления заданной смеси, порошки тщательно смешивают в мельницах и смесителях. В процессе смешивания могут добавляться присадки различного назначения, например, пластификаторы для облегчения процесса прессования и получения более прочного брикета (парафин, стеарин), легкоплавкие вещества, активизирующие процесс спекания, летучие вещества, регулирующие пористость. Иногда порошки гранулируют для повышения текучести.

Формообразование заготовок производится с целью придания требуемых форм, плотности и механических свойств. Применяется холодное прессование одно- или двухстороннее (рис.15.1) р = 200 ... 1000 МПа, гидростатическое прессование порошков в оболочке из резины, каучука или листового металла толщиной 0,1 ...0,15 мм в среде воды, масла, глицерина (рис. 15.2). Давление до 3000 МПа. Применяется также прокатка порошковых материалов (рис. 15.3). Прокаткой изготавливают ленты толщиной  = 0,02 ...3 мм и шириной до 300 мм, а также биметаллы. Прокатка может сочетаться с последующим спеканием в проходной печи и окончательной прокаткой в размер. Тугоплавкие металлы, твердые сплавы, керметы получают выдавливанием с пластификаторами.

а б

Рис. 15.1. Схемы холодного

прессования порошков:

1 – пуансон, 2 – пресс-форма,

3 – порошок,

а – одностороннее,

б – двухстороннее

Рис. 15.2. Схема

гидростатического

формования:

1 – сосуд,

2 – оболочка,

3 – порошок,

жидкость

а б

Рис. 15.3. Схемы прокатки

порошков:

а – однослойный материал;

б – двухслойный материал

1 – бункер, 2 – порошок,

3 – вращающиеся валки,

4 – полоса

Спекание обеспечивает процесс образования прочного сцепления между частицами и формирования свойств материала. Производится путем нагрева отформованного или насыпного порошка без расплавления основного компонента. При этом одновременно протекают процессы диффузии, восстановления оксидов, рекристаллизации. Температура спекания = (0,7 ... 0,9) от температуры плавления однокомпонентного порошка или ниже температуры плавления матричного (основного) материала композиции. Для предотвращения окисления обеспечивается особая атмосфера печи. В большинстве случаев – восстановительная, а для химически активных – защитная (азот, аргон). Применяются также вакуум, защитные засыпки. Иногда легкоплавкий компонент расплавляют, он пропитывает спрессованный пористый каркас. Затем производится отжиг, иногда – науглероживание, азотирование и другие виды химико-термической обработки. Спеченные заготовки можно подвергать различным видам механической обработки и ОМД.

Горячее прессование производится при температуре больше 0,7 t плавления порошка или ниже t плавления матричного материала композиции. Совмещает прессование и спекание заготовок. Процесс проводится в среде защитных газов. При t прессования = 500...600 С материал пресс-форм – жаропрочные стали; при t = 800 ... 900 С – твердые сплавы; при t  900 С (до 2500 ... 2600 С) – только графит. Последние имеют низкую стойкость. Горячее прессование применяется редко для плохо прессуемых и спекаемых карбидов, боридов, нитридов.

Окончательная обработка изделий из порошков. Для повышения коррозионно- и износостойкости: пропитка техническим маслом (в горячем масле или вакууме), затем калибровка на прессе, иногда дополнительное холодное уплотнение с последующим отжигом или повторным спеканием.