39. Технология порошковой металлургии, ее технико-экономическая оценка.

Порошковая металлургия включает производство металлических порошков, а также изделий из них или их смесей и композиций с неметаллами.

С помощью технологии порошковой металлургии решаются две задачи: 1) изготовление материалов и изделий с обычными составами, структурой и свойствами, но при значительно более выгодных экономических показателях их производства; 2) получение материалов и изделий с особыми свойствами, составом, структурой, которые недостижимы при других способах производства.

Технологический процесс порошковой металлургии состоит из трех стадий:

• производство металлических порошков;

• придание порошкообразному материалу требуемой формы (формование);

• спекание заготовки при повышенных температурах.

Для производства металлических порошков используют две группы методов: физико-химические (восстановление металла из его соединений, электролиз, термическая диссоциация и др.) и механические (измельчение твердого или распыление жидкого металла).

Одним из наиболее часто применяемых физико-химических методов получения металлических порошков является электролитический, суть которого заключается в разложении водных растворов соединений выделяемого металла или его расплавленных солей при пропускании через них постоянного электротока и последующем разряде соответствующих ионов металла на катоде. Так получают порошки меди, никеля из сернокислых водных растворов, серебра из азотнокислого раствора.

Механическое измельчение наиболее целесообразно применять при производстве порошков хрупких металлов и сплавов — кремния, бериллия, сурьмы, хрома, марганца, ферросплавов. Размол с получением частиц порядка нескольких десятых или сотых миллиметра проводят в шаровых, вибрационных, молотковых мельницах. Далее порошки на ситах делят на фракции и отправляют в смесители, где происходит перемешивание порошков, отличающихся химическим составом или размером частиц, чем обеспечивается однородность смеси. Используют барабанные, лопастные, центробежные, роторные смесители.

Формование чаще всего осуществляется прессованием порошков в пресс-форме. Простейшая из них состоит из матрицы и двух пуансонов, к одному из которых или к обоим сразу прикладывают усилие, обеспечивающее уплотнение порошка в заготовку. Прессование зачастую не обеспечивает изготовление многих сложных по конфигурации изделий. Поэтому применяют также и другие методы формования (гидростатический, шликерный, импульсный).

Суть гидростатического метода заключается в том, что порошок засыпают в резиновую или эластичную оболочку и помещают в камеру гидростата, в которой жидкостью (вода, масло, глицерин) создают давление. При уплотнении почти отсутствует трение частиц порошка о стенки оболочки, так как те из них, которые прилегают к ней, перемещаются вместе с оболочкой. Плотность заготовки почти однородна во всем объеме. Так получают трубы, шары, турбинные лопатки двигателей и другие изделия сложной формы, масса которых может быть от нескольких граммов до сотен килограммов.

При шликерном формовании концентрированную взвесь порошка в жидкости (шликер) заливают в простую форму. Механизм формования заключается в осаждении частиц на стенках формы под давлением направленных к ним потоков жидкости, которые возникают в результате впитывания жидкости в поры гипсовой формы под влиянием разрежения, создаваемого за перфорированной стенкой стальной формы или пористой стенкой формы из стеклянного порошка. После извлечения заготовки ее сушат на воздухе или в сушильных шкафах при 110—150 °С.

Импульсное формование отличается очень высокой скоростью приложения нагрузки к порошку. В качестве источника энергии используют заряд взрывчатого вещества, вибрацию, импульсное электромагнитное поле, сжатый газ, поэтому такое формование называется соответственно взрывным, вибрационным, электромагнитным.

Спекание заготовок обычно осуществляется при температуре, составляющей 70—90 % температуры плавления наиболее легкоплавкого компонента, входящего в состав материала, при выдержке от нескольких минут до нескольких часов. Наиболее полно и быстро спекание происходит в вакууме.

Порошковая металлургия применяется как экономически выгодная замена механической обработки при массовом производстве. Технология позволяет получить высокоточные изделия. Также применяется для достижения особых свойств или заданных характеристик, которые невозможно получить каким-либо другим методом.