1.Методы формования порошка.

Формованием металлического порошка называют технологичес­киую операцию, в результате которой из него образуется порошковая заготовка (формовка), представляющая собой тело, обладающее за­данными формой, размерами и плотностью. Наряду с указанными выше характеристиками формовка приобретает также определен­ные механические свойства, необходимые для последующего изго­товления из нее изделия. Классификация методов формования ме­таллических порошков представлена в табл. 6.2.

Рассмотрим методы формования порошков.

Прессование в стальной пресс-форме. В процессе прессования происходит деформация (обжатие) определенного объема сыпучего

порошкового тела с формированием брикета заданных формы, раз­меров и свойств. Порошки по сравнению с компактными телами обладают большой подвижностью частиц, сохраняют приданную им форму только в определенных условиях и незначительно сопротив­ляются растягивающим усилиям. Поскольку при отсутствии внеш­него давления контакт между соприкасающимися частицами порош­ков (а также между ними и другими твердыми телами) возможен только в отдельных точках, фактические величины контактных дав­лений (например, в массе песка — 2000 МПа) значительно выше средних напряжений (там же — 0,1 МПа). В отличие от компактно­го материала изменение объема порошкового тела при прессовании происходит сначала в результате смещения отдельных частиц, за­полняющих пустоты между ними, а уже потом за счет их деформа­ции. Принципиальная зависимость плотности порошка от величи­ны давления прессования представлена на рис. 6.2.

Наиболее интенсивное уплотнение объема порошка на первой стадии (а) обусловлено свободным перемещением и более плотной .упаковкой частиц под действием внешних сил. На второй стадии процесса (b) максимально плотно упакованные частицы порошка оказывают определенное сопротивление сжатию, подвергаясь при этом упругой деформации: давление возрастает, а плотность не уве­личивается. На третьей стадии (с), когда давление прессования пре­высит предел текучести частиц порошка, начинается их пластичес­кая деформация. Она охватывает весь объем каждой частицы. В дей­ствительности наблюдается взаимное наложение всех трех стадий уплотнения. При одностороннем прессовании в стальных формах относительно матрицы перемещается только один пуансон (рис. 6.3). При двустороннем прессовании перемешаются оба пуансона Вели­чина давления при прессовании составляет 300—1000 МПа, а для твердых сплавов ввиду их хрупкости — 100—150 МПа.

В процессе перемещения частиц порошка при прессовании воз* никает их «боковое давление» на стенки матрицы, а также «внешнее трение» порошка об эти стенки. Боковое давление, вызванное пере* метением частиц перпендикулярно линии приложения нагрузки» составляет лишь 10—40% от нее. На внешнее трение расходуется до

60—90% давления прессования, что приводит к неравномерности уплотне­ния брикета по высоте. После прессования брикет извлекают иэ формы, прилагая при этом усилие, называемое Мнением выталкивания, составляющим 25—40% от величины давления прессования Прессовка, освобож­денная от формы, может в течение даительного времени (дни, неде- ли) расширяться, «распухать» и в результате даже разрушиться (яв­ление упругого последействия - величина деформация 3-5%). Исходя из этого, временной интервал между прессованием и после» дующим спеканием не должен превышать нескольких часов. Изостатическое прессование. Сущность его заключается в следу­ющем. Порошок или гранулы помешают в резиновую оболочку или тонколистовую металлическую форму, уплотняют вибрацией, ваку- умируют (металлическую форму заваривают). Затем оболочку (или форму) переносят в рабочую камеру, в которую нагнетают жидкость или газ под большим давлением. Порошок в оболочке или форме испытывает равномерное всестороннее сжатие. Плотность прессов­ки получается практически одинаковой, внешнее трение порошка отсутствует. Изостатическое прессование с обжатием жидкостью (мас­ло, вода, глицерин, жидкое стекло) называют гидростатическим (рис. 6.5), а с обжатием газом (аргон, гелий) — газостатическим . В настоящее время для получения гра­нулируемых спеченных сплавов на осно­ве алюминия, титана, никеля, использу­ют горячее изостатическое прессование (ГИГТ) в газостатах с давлением аргона 100—200 МПа, температурой процесса до 1300°С. Здесь совмещают процесс прес­сования со спеканием (рис. 6.6). Прессо­вание в стальных пресс-формах, рабочая часть которых покрыта утолщенной эластичной оболочкой (рис. 6.7), является упрощенным вариантом всестороннего обжатия. Оболочка из материала на основе натурального каучука выдерживает до 1000 циклов прессования. Основные недостатки изостатического прессо­вания — низкая производительность процесса и невысокая размер­ная точность прессовок.

Получение изделий методом прокатки (рис. 6.8). Этим методом прессуют ленты малой толщины, так как угол захвата порошков не превышает 13^е. Ленты формуют прокаткой между двумя гладкими валками. Многослойный прокат получают одновременной прокаткой порошков двух разных металлов или металлического листа со слоем порошка. Прокатка порошков химически активных метал­лов — титана, тантала, циркония — осуществляется в вакууме или инертной среде.

Мундштучное прессование используют для получения труб, прут­ков и других длинномерных изделий. При этом порошок с пласти­фикатором (парафином, поливиниловым спиртом, крахмалом и др.), помещенный в контейнер, выдавливается из него пуансоном через отверстие в мундштуке в виде полуфабриката (рис. 6.9). Предвари­тельный подогрев порошка позволяет при прессовании металлов обходиться без пластификаторов. Прессование алюминия и его спла­вов проводится при 400—600°С, а никеля и стали — при 1050—1250^#С. Для прессования химически активных металлов (титана, циркония, бериллия) используют защитные среды или защитные оболочки из стекла, графита либо металлической фольги.

2?????????????7