3.8 Порядок выполнения работы
3.8.1 Ознакомиться с образцами деталей, изготовленных методом порошковой металлургии.
3.8.2 По излому сделать выводы о равномерности спекания образца, наличии оплавления, окисления.
3.8.3 Просмотреть под микроскопом микрошлифы порошковых сталей в нетравленом виде и травленные.
3.8.4 Описать наличие пор, их форму, размеры, распределение по объёму изделия.
3.8.5 Определить и записать микроструктуру стали, металлические фазы, наличие неметаллических включений.
3.8.6 По маркировке определить химический состав порошковых сталей.
3.8.7 Определить массу и объём порошковой детали. Вычислить относительную плотность , % и пористость П, %.
Относительная плотность определяется отношением плотности спечённого изделия к плотности компактного сплава
где γ – плотность спрессованного или спечённого изделия, г/см3;
γ к - плотность того же изделия в беспористом состоянии (компактного сплава), г/см3.
П = 100 – θ
3.8.8 Измерить твёрдость HB спечённых образцов порошковой стали.
3.8 Содержание отчета
3.8.1 Цель работы.
12.8.2 Характеристика основных процессов порошковой металлургии.
12.8.3 Описание микроструктуры образцов порошковой стали.
12.8.4 Расчёт плотности и пористости спечённого образца.
12.8.5 Результаты измерения твёрдости.
12.8.6 Выводы.
12.9 Контрольные вопросы
12.9.1 Что такое порошковая металлургия?
12.9.2 Преимущества и недостатки метода порошковой металлургии.
12.9.3 Технологическая схема получения изделий методом порошковой металлургии.
12.9.4 Сущность процесса формообразования.
12.9.5 Методы формования заготовок.
12.9.6 Назначение процесса спекания. При каких температурах и в каких защитных средах ведётся спекание? Внешние признаки спекания.
12.9.7 Какова структура порошковых сталей?
12.9.8 Маркировка порошковых сталей.
12.9.9 Классификация и области применения порошковых материалов.
Лабораторная работа № 4
Изучение технологии изготовления деталей методом порошковой металлургии
4.1 Цель работы
Ознакомиться с технологией изготовления изделий из порошковых материалов на основе железа и меди, маркировкой, свойствами и применением.
4.2 Общие сведения
4.2.1 Основные понятия
Порошковой металлургией называются отрасли, охватывающие производство металлических порошков, а также изделий из них или их смесей с неметаллическими материалами, при этом основной компонент не доводится до расплавления.
Преимущества порошковой металлургии по сравнению с другими методами изготовления деталей машин и приборов состоят в следующем: получение изделий, которые невозможно изготовить никакими другими методами (фильтры, пористые подшипники, контакты из псевдосплавов на основе тугоплавких металлов и др.); экономия материалов, возможность получения исходных материалов из отходов металлургической и машиностроительной промышленности (например, стружки, окалины и т.п.), получение изделий без дальнейшей механической обработки, что приводит к значительному снижению себестоимости материалов и готовой продукции.
Метод порошковой металлургии включает следующие технологические операции: 1) получение порошков; 2) приготовление шихты (смешивание); 3) формообразование (прессование или прокатка) заготовок; 4) спекание; 5) дополнительная обработка (механическая, химико-термическая и др.).
При производстве порошковых деталей необходимо учитывать сложность конфигурации изделия (приложение А). Иногда рентабельным производство становится уже при годовом выпуске в несколько тысяч изделий (например, в случае VII группы сложности), а иногда – только при выпуске 100-300 тыс. изделий некоторых типов I-III групп сложности.
Недостатки метода порошковой металлургии: нестабильность свойств, трудность изготовления крупногабаритных и сложных по форме изделий и другие.
Порошки металлов являются основными исходными материалами для изготовления порошковых изделий. Промышленностью выпускаются металлические порошки: железный, медный, никелевый, хромовый, кобальтовый, вольфрамовый, молибденовый, титановый, ниобиевый, циркониевый и другие.
Основные методы получения порошков можно разделить на физико- химические и механические.
Металлические порошки характеризуются физическими и технологическими свойствами, химическим составом. К физическим свойствам металлических порошков относятся: форма и размер частиц порошка, гранулометрический состав, удельная поверхность частиц порошка и т.д. Форма частиц может быть сферической, осколочной, дендритной, волокнистой и другой в зависимости от химической природы металла и способа получения.
Гранулометрический состав порошка – это соотношение частиц разных размеров (фракций), выраженное в процентах. От гранулометрического состава в сочетании с другими свойствами зависят плотность, текучесть, прессуемость, усадка при спекании и физико-механические свойства готовых изделий.
Под удельной поверхностью частиц порошка понимают суммарную поверхность всех частиц порошка, взятого в количестве единицы объема или массы.
Технологические свойства порошков характеризуются насыпной плотностью, текучестью, прессуемостью. Насыпная плотность (γ, кг/м3) – это плотность единицы объема свободно насыпанного порошка. Относительная плотность (θ, %) – отношение насыпной плотности к удельной плотности компактного материала.
Текучесть характеризует способность порошка заполнять собой определенную форму. Определение текучести порошка основано на регистрации скорости истечения навески порошка (50 г) через калиброванное отверстие. Измеряется в граммах в секунду.
Прессуемость порошка характеризуется двумя факторами: формуемостью и уплотняемостью. Хорошая уплотняемость порошков облегчает прессование, так как при этом требуется меньшее давление для достижения заданной плотности, а при хорошей формуемости получаются более прочные и неосыпающиеся заготовки. Существенное влияние на прессуемость оказывают размеры и форма частиц порошка.