Основы порошковой металлургии

Министерство образования и  науки Российской Федерации 

Федеральное государственное  бюджетное  образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

 

АМУРСКИЙ   ГОСУДАРСТВЕННЫЙ   УНИВЕРСИТЕТ

(ФГБОУ ВПО «АмГУ»)

 

 

Факультет: Экономический                                                                                      Кафедра: Экономики и менеджмента организации

Специальность: (080502.65)Экономика и управление на предприятии (в машиностроении)

 

ОТЧЁТ ПО ПРАКТИКЕ

на тему: Основы порошковой металлургии.

по дисциплине «Технология машиностроения»

 

 

 

Исполнитель студент группы 078	_______________             подпись, дата	Е. В. Баскакова
Руководитель                         преподаватель кафедры	_______________             подпись, дата	В. В. Нещименко

 

 

 

 

 

Благовещенск 2012                    

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение                                                                                                                   3

1 Получение  заготовок и изделий из металлических  порошков                    7

2 Холодная  прокатка листов                                                                          12

3 Материал  и профилировка валков станов  холодной прокатки                14

4 Качество  продукции и основные дефекты                                                  18

5 Шликерное литье                                                                                             23

Заключение                                                                                                       27     

Библиографический список                                                                            29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Порошковой  металлургией  называют область  науки и техники, охватывающую производство металлических порошков, а также  изделий из них или их смесей с  неметаллическими порошками. Ее важными  отличительными чертами являются получение  веществ в порошкообразном состоянии  и проведение операции нагрева (спекания) заготовок из порошков при температуре  ниже точки плавления соответствующего металла или, в случае смеси разнородных  порошков, ниже температуры плавления  наименее тугоплавкого компонента основы. Таким образом,  последовательное осуществление в едином цикле  операций получения порошка и  превращения его в изделие  составляет суть  порошковой металлургии.

 Среди  имеющихся разнообразных способов  обработки металлов порошковая  металлургия занимает свое особое  место, так как позволяет не  только производить изделия различных  форм и назначений, но и создавать  принципиально новые материалы, получить которые иным путем крайне трудно или вообще невозможно.

 Порошковая  металлургия  успешно конкурирует  с литьем, обработкой давлением,  резанием и другими методами, дополняя или заменяя их. Являясь  одной из молодых отраслей  современной техники, порошковая  металлургия одновременно есть  и древнейший способ производства  металлов и изделий из них.  Порошки золота, меди и бронзы  применяли как краски и использовали  для декоративных целей в керамике  и живописи, а также для украшения  лица во все известные нам  времена. Некоторые древнейшие  рукописи были раскрашены золотом.  Найденные при раскопках многие  из орудий египтян изготовлены  из железа и относятся к  3000 г. до н.э., а знаменитый памятник Индии - колонна в г. Дели, выполнена из очень чистого железа. Она весит около 6,5 т, имеет высоту 7,3 м при диаметре у основания 0,42 м и относится к 415 г.

 Однако  известно, что до начала XIX века  не было способов получения  высоких температур для плавления  чистого железа и пользоваться  методами литья. Предметы из  железа были изготовлены так  называемым  кричным  методом.  Сначала в горнах при температуре  ~1000°С восстановлением окисленной  железной руды углем получали  крицу  (губку), которую затем многократно  проковывали в нагретом состоянии,  заканчивая процесс нагревом  изделия в горне (для уменьшения  пористости). На территории нашей  страны железо впервые получено  из руд в 1400 г. до н. э.  Исследования советских археологов  показали, что в Киевской Руси  из крицы производили различные  предметы - оружие, изделия бытового назначения и др.

 С  появлением доменного передела  от проковки  крицы  отказались  и о  порошковой металлургии   временно забыли примерно на 400 лет. 

 Заслуга  возрождения древних приемов  обработки металлов и объединения  их в особый технологический метод - порошковую металлургию - принадлежит русскому ученому Петру Григорьевичу Соболевскому (1782-1841), которому в работе помогал химик Василий Васильевич Любарский (1795-1854). В 1826-1827 гг. была разработана технология изделий из платинового порошка (монеты, тигли и др.), промышленный выпуск которых опередил работу англичанина Волластана, предложившего в 1828 г. аналогичный способ получения компактной платины.

 Развитие  печной техники, сделавшее возможным  достижение высоких температур, привело к освоению производства  платиновых изделий литьем, в  связи с чем к середине прошлого  века о порошковой металлургии  снова забыли и вспомнили лишь  через 50 лет, когда бурное развитие  электротехники потребовало материалов (таких как проволока, из тугоплавких  металлов, медно-графитовые щетки  и т. п.), которые нельзя было  изготовить обычными, известными  в то время методами. Затем появились разнообразные изделия из порошков: самосмазывающиеся подшипники,  твердые сплавы  для обработки высокопрочных новых материалов, магнитные материалы и т. д. Сейчас трудно назвать область современной техники, где бы не применялись методы  порошковой металлургии  для изготовления изделий или сами порошковые изделия.

 Освоение  технологии различных порошков  дало толчок развитию работ  в области производства из  них материалов и изделий конструкционного  назначения. Помимо технологических  разработок были проведены обширные  исследования в области создания  научных основ порошкового металловедения  и порошковой металлургии в  целом. 

 Типовая  технологическая схема производства  заготовок и изделий методом   порошковой металлургии  включает  четыре основные операции:

1)  получение  порошка  исходного материала;

2)  формование  заготовки  из него;

3)  спекание  ее;

4)  окончательную обработку  (регулирование структуры, калибрование, механическую и химико-термическую обработки).

Каждая  из указанных операций вносит свой важный вклад в формирование всех свойств конечных порошковых изделий. Возможные отклонения от приведенной  типовой технологической схемы  могут выражаться в совмещении операций формования и спекания при горячем  прессовании, в спекании свободно насыпанного  порошка (при отсутствии формования заготовки из  порошка),  в отсутствие какой-либо обработки после спекания и др.

 Совокупность  основных технологических операций  позволяет решать с помощью   порошковой металлургии  две  важнейшие задачи:

1) изготовление  материалов и изделий с особыми  составами, структурами и свойствами, которые недостижимы другими методами производства; примером могут служить порошковые материалы и изделия пористые (антифрикционные, фрикционные, фильтры и др.), высокотемпературные тугоплавкие металлы, дисперсно-упрочненные, волокнистые материалы и др.), инструментальные (твердые сплавы, сверхтвердые материалы и др.) и пр.;

2) изготовление  материалов и изделий с обычными  составами, структурами и свойствами, но при значительно более выгодных  экономических показателях их  производства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ПОЛУЧЕНИЕ  ЗАГОТОВОК И ИЗДЕЛИЙ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

         ПОРОШКОВ

 

Процесс получения заготовок требуемых  форм и размеров, а также достаточной  прочности для последующего изготовления из них изделий. Формование предполагает уплотнение порошка. Процесс уплотнения порошкового материала в отличие  от деформирования компактного металла  сопровождается значительным изменением объема прессуемого тела.

На начальной  стадии уплотнение происходит за счет относительного перемещения частиц порошка и их более плотной  упаковки, на последующих этапах - в результате упругой и пластической деформации частиц или их хрупкого разрушения (в зависимости от свойств деформируемых порошков). Прочность заготовки с повышением давления прессования увеличивается и обеспечивается за счет механического сцепления частиц и сил межатомных и межмолекулярных связей.

Обычно  перед формованием производят подготовку порошков, заключающуюся в их отжиге, классификации и приготовлении  смесей (шихты).

Отжиг применяют  с целью повышения пластичности и прессуемости порошков за счет восстановления остаточных оксидов и снятия наклепа.

Классификация - разделение порошков на фракции по размерам частиц. Разделение осуществляют с помощью сит либо воздушных сепараторов.

Приготовление шихты производят в мельницах, смесителях и др. Для этого дозированные порции компонентов определенного гранулометрического и химического состава смешивают в указанных устройствах, добавляя в случае необходимости различные технологические присадки: пластификаторы (стеарат цинка, парафин, олеиновую кислоту и др.), облегчающие процесс прессования; легкоплавкие присадки, улучшающие спекание; летучие вещества для получения изделий с заданной пористостью. При смешивании порошков материалов, резко различающихся по своим свойствам (например, железа и графита), в целях получения наиболее однородной смеси применяют добавки спирта, бензина, глицерина и др.

 

Рис. 1. Схемы  прессования

 

Прессование в стальной пресс-форме (рис. 1) является наиболее распространенным способом получения  заготовок. Пуансон 1 передает давление на порошок 2, помещенный в пресс-форму 3, и порошок уплотняется.

Одним из основных недостатков формования в  пресс-формах является возникновение  сил трения порошка о стенку матрицы (пресс-формы). Это вызывает неравномерное  распределение плотности (прочности) по высоте заготовки, особенно если высота значительно превышает ее диаметр.

На практике снижение трения порошка о стенку матрицы, а следовательно, улучшение  условий процесса прессования достигается  применением смазки и другими  технологическими приемами. Одним из них, например, является замена одностороннего приложения давления на двустороннее. В последнем случае два пуансона движутся навстречу друг другу. Это приводит к более равномерному распределению плотности по высоте заготовки и снижению давления прессования на 30...40 %. Поэтому изделие с более сложной конфигурацией изготавливают двусторонним прессованием. Уплотнение производят на гидравлических или механических прессах, давление прессования составляет 200... 1000 МПа в зависимости от свойств порошка и назначения изделия. Детали пресс-форм выполняют из высокоуглеродистых легированных сталей (инструментальных сталей), твердых сплавов. Стойкость стальных пресс-форм составляет 1...50, пресс-форм из твердых сплавов — до 500 тыс. прессовок.

 

Рис. 2. Схемы  мундштучного прессования

 

Мундштучное прессование применяют для получения  заготовок изделий большой длины  и равномерной плотности (прутки, трубы, уголки и т. п.) из труднопрессуемых порошков вольфрама, тория, бериллия и  др. Процесс получения заготовок  заключается в выдавливании порошка, заключенного в полость контейнера 2 (рис. 2), пуансоном 1 через отверстие  мундштука матрицы 3. Для обеспечения  лучшего связывания частиц порошка  и более легкого истечения  смеси, через отверстие мундштука  в шихту добавляют пластификатор (крахмал, парафин и т. д.). Массовая доля пластификатора в шихте обычно составляет 10... 12 %.

Профиль получаемой заготовки определяется формой отверстия мундштука, полые  профили получают с применением  специальногорассекателя (иглы). Изостатическое прессование заключается в том, что порошок, помещенный в эластичную оболочку, подвергается в камере высокого давления всестороннему сжатию. Если давление создается жидкостью (вода, масло), прессование называют гидростатическим, а если газом,— газостатическим. Порошковое тело после формования имеет  практически равномерную плотность  по всему объему. В связи с этим изостатическое прессование применяют  для получения заготовок сложных  конфигураций и больших размеров. Недостатком способа является необходимость  проведения дополнительной механической обработки заготовок для достижения их точных, заданных размеров. Прокатка порошков является экономичным и  прогрессивным способом непрерывного формообразования заготовок. Ее можно  производить в любом направлении.