2.3.4 Дополнительная обработка и отделка порошковых изделий
С целью получения заданных свойств порошковые изделия в случае необходимости подвергают дополнительной обработке.
1. Отжиг в защитной атмосфере назначается: для достижения требуемой структуры материала; выравнивания химического состава детали; снижения твердости, что облегчает последующую механическую обработку.
2. Науглероживание, азотирование и цианирование производится для повышения износостойкости поверхностных слоев изделий.
3. Хромирование, никелирование, кадмирование, оксидирование и фосфатирование защищают малопористые детали от коррозии.
4. Масляная пропитка пористых подшипников обеспечивает длительное самосмазывание трущихся поверхностей в работе за счет того, что при повышении температуры в пористом подшипнике ослабевают капиллярные силы, удерживающие масло в порах.
5. В качестве окончательной в некоторых случаях используется механическая обработка, для достижения заданных размеров деталей. Обработку изделий ведут методами точения, сверления, фрезерования, шлифования, полирования.
2.3.5 Расчет давления при прессовании изделий
Для расчета давления, необходимого при прессовании изделий заданной пористости, с учетом потерь усилия прессования на трение и боковое давление применяется формула:
(2.3)
где Рпр – давление прессования, МПа; Р – давление, необходимое для уплотнения порошка, МПа: μ – коэффициент внешнего трения; ξ – коэффициент бокового давления; ST – площадь поверхности внешнего трения (площадь боковой поверхности), мм2; S – площадь сечения прессовки, нормального к направлению прессования, мм2.
Выпрессовка (выталкивание) спрессованной заготовки из пресс-формы является заключительным этапом прессования. Обычно давление выталкивания составляет от 20 до 35 % от давления прессования. Введение в порошок смазочных веществ снижает давление выпрессовки.
Упругим последействием называется изменение размеров спрессованного изделия под действием внутренних напряжений после снятия внешних сил.
2.3.5 Применение изделий из металлических порошков
Методами порошковой металлургии создают антифрикционные материалы (с пористостью 15…35 %), отличающиеся хорошей прирабатываемостью, высокой износостойкостью, сравнительно низкими коэффициентами трения.
Большое применение находят многослойные материалы, которые состоят из металлической ленты и нанесенных на нее антифрикционных материалов.
Основой фрикционных материалов служат медь и ее сплавы (до температур работы подшипников 500…600 оС) или железо и никель, и их сплавы (до 1000…1200 оС). В их состав также включаются порошки из олова, висмута, графита, сульфидов молибдена и других материалов, служащих твердой смазкой.
Фильтры различного назначения из порошковых материалов характеризуются высокой проницаемостью, прочностью, низкой чувствительностью к перепадам температур, жаропрочностью, простотой конструкции и экономичностью.
Спеканием порошков железа или железа и графита, легированных сталей с различными добавками получают большое количество различных конструкционных материалов и изделий из них (зубчатые колеса, кулачки, диски, втулки, корпуса подшипников и др).
Широко применяются порошковые твердые сплавы, разделяющиеся на три группы: инструментальные; конструкционные; жаропрочные и жаростойкие.
Твердые сплавы изготовляют методами порошковой металлургии: сначала прессуют шихту, а затем проводят спекание при температуре 1500…1900 оС.
Металлокерамические твердые сплавы представляют собой твердый раствор карбидов вольфрама, титана и тантала (WC, TiC, TaC) в металлическом кобальте. Твердые сплавы (HRA 86…92) обладают высокой износостойкостью и красностойкостью (800…1000 оС).
Минералокерамика – синтетический материал, основой которого служит глинозем (Al2O3), спеченный при температуре 1720…1750 оС. Минералокерамика марки ЦМ-332 (HRA 91…93) характеризуется красностойкостью 1200 оС.
Керметы – минералокерамика с добавлением: вольфрама, молибдена, титана, никеля и др., с целью улучшения эксплуатационных свойств. Марка кермета В3 обладает прочностью при изгибе в 2,5 выше, чем у ЦМ-332 при той же твердости.
Сверхтвердые материалы (СТМ). Это материалы на основе кубического нитрида бора.
Покрытия из порошковых материалов:
Первая группа сплавов (релиты) – это смесь порошков карбидов вольфрама, углерода и вольфрама. Их помещают в железную трубку, расплавляемую при наплавочных работах.
Вторая группа сплавов (сормайты) состоит из углерода, хрома, никеля, кремния и железа; выпускается в виде прутков.
Третья группа сплавов (сталиниты) включает в состав феррохром, ферромарганец, чугун и уголь.
Твердость покрытий в некоторых случаях больше HRC 65.
Экономичность порошковой металлургии проявляется при большом объеме производства, так как высокая стоимость оснастки и исходных материалов.
При массе заготовки 30…50 г и программе выпуска менее 10000 штук в год, изготавливать заготовки методом порошковой металлургии невыгодно.