Порошковая металлургия
Порошковая металлургия — технология получения металлических порошков и изготовления изделий из них (или их композиций с неметаллическими порошками). В общем виде технологический процесс порошковой металлургии состоит из четырёх основных этапов: производство порошков, смешивание порошков, уплотнение (прессование, брикетирование) и спекание.
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.
История и возможности
Порошковая металлургия существовала в Египте в III веке до н. э. Древние инки из драгоценных металлических порошков делали украшения и другие артефакты. Массовое производство изделий порошковой металлургии начинается с середины 19-го века. В 1826 году Пётр Григорьевич Соболевский и Василий Васильевич Любарский разработали способ аффинажа сырой платины и превращения её в ковкий металл.
Порошковая металлургия развивалась и позволила получить новые материалы — псевдосплавы из несплавляемых литьём компонентов с управляемыми характеристиками: механическими, магнитными, и др.
Изделия порошковой металлургии сегодня используются в широком спектре отраслей, от автомобильной и аэрокосмической промышленности до электроинструментов и бытовой техники. Технология продолжает развиваться.
Получение металлических порошков
Несмотря на разнообразие методов, является наиболее трудоёмкой и дорогой стадией технологического процесса. Физические, химические и технологические свойства порошков, форма частиц зависят от способа их производства. Вот основные промышленные способы изготовления металлических порошков:
- Механическое измельчение металлов в вихревых, вибрационных и шаровых мельницах.
- Распыление расплавов (жидких металлов) сжатым воздухом или в среде инертных газов. Метод появился в 1960-х годах. Его достоинства — возможность эффективной очистки расплава от многих примесей, высокая производительность и экономичность процесса.
- Восстановление руды или окалины. Наиболее экономичный метод. Почти половину всего порошка железа получают восстановлением руды.
- Электролитическое осаждение металлов из растворов.
- Использование сильного тока, приложенного к стержню металла в вакууме. Применяется для производства порошкового алюминия.
В промышленных условиях специальные порошки получают также осаждением, науглероживанием, термической диссоциацией летучих соединений (карбонильный метод) и другими способами.
Изготовление порошковых изделий
Типовой технологический процесс изготовления деталей методом порошковой металлургии состоит из следующих основных операций: приготовление шихты (смешивание), формование, спекание и калибрование.
Приготовление смеси
Смешивание — приготовление с помощью смесителей однородной механической смеси из металлических порошков различного химического и гранулометрического состава или смеси металлических порошков с неметаллическими. Смешивание является подготовительной операцией. Некоторые производители металлических порошков для прессования поставляют готовые смеси.
Формование порошка
Формование изделий осуществляется путём холодного прессования под большим давлением (30-1000 МПа) в металлических формах. Обычно используют жёсткие закрытые пресс-формы, пресс-инструмент ориентирован, как правило, вертикально. Смесь порошков свободно засыпается в полость матрицы, объёмная дозировка регулируется ходом нижнего пуансона. Прессование может быть одно- или двусторонним. Пресс-порошок брикетируется в полости матрицы между верхними и нижним пуансоном (или несколькими пуансонами в случае изделия с переходами). Сформированный брикет выталкивается из полости матрицы нижним пуансоном. Для формования используется специализированное прессовое оборудование с механическим, гидравлическим или пневматическим приводом. Полученная прессовка имеет размер и форму готового изделия, а также достаточную прочность для перегрузки и транспортировки к печи для спекания.
Спекание
Спекание изделий из однородных металлических порошков производится при температуре ниже температуры плавления металла. С повышением температуры и увеличением продолжительности спекания увеличиваются усадка, плотность, улучшаются контакты между зёрнами. Во избежание окисления спекание проводят в восстановительной атмосфере (водород, оксид углерода), в атмосфере нейтральных газов (азот, аргон) или в вакууме. Прессовка в итоге, в зависимости от материала и технологического режима, может превратиться в монолитное изделие или пористое спеченное изделие, технологическая связка при этом выгорает (в начале спекания).
Калибрование
Калибрование изделий необходимо для достижения нужной точности размеров, улучшается качество поверхности и повышается прочность.
Дополнительные операции
Иногда применяются дополнительные операции: пропитка смазками, механическая доработка, термическая, химическая обработка и др.
Преимущества и недостатки
Благодаря структурным особенностям продукты порошковой металлургии более термостойки, лучше переносят циклические перепады температур и напряжений деформации, а также радиоактивного излучения.
Однако порошковая металлургия имеет и недостатки, сдерживающие её развитие: сравнительно высокая стоимость металлических порошков, необходимость спекания в защитной атмосфере, что также увеличивает себестоимость изделий порошковой металлургии, невозможность изготовления в некоторых случаях заготовок больших размеров, необходимость использования чистых исходных порошков для получения чистых металлов.
Примечания
- ЛЮБАРСКИЙ ВАСИЛИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ. Дата обращения: 30 декабря 2013. Архивировано 30 декабря 2013 года.
- Пономарев Ю. «Железная» пуля для АК-47 (рус.) // журнал «Калашников». — 2014. — № 1. — С. 90—95. Архивировано 17 сентября 2014 года.
Литература
- Порошко́вая металурги́я // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
- Энциклопедический словарь по металлургии. / Главный редактор Н. П. Лякишев.— М.: Интермет Инжиниринг, 2000.
Ссылки
- Powder Injection Moulding International Архивная копия от 2 февраля 2022 на Wayback Machine (ISSN 17531497) комбинация делового (В2В) и научного журнала предлагающего углублённое освещение металлокерамической отрасли промышленности (порошковой металлургии).
- Порошковая металлургия / М. Ю. Бальшин. — Москва : изд-во и 1-я тип. Машгиза, 1948 (Ленинград). — 286 с. : ил.; 23 см.
- Аксёнов, Геннадий Иванович. Основы порошковой металлургии [Текст] / Г. И. Аксенов, д-р техн. наук. - Куйбышев : Кн. изд-во, 1962. - 189 с.
Для улучшения этой статьи желательно: |
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Порошковая металлургия, Что такое Порошковая металлургия? Что означает Порошковая металлургия?
Poroshkovaya metallurgiya tehnologiya polucheniya metallicheskih poroshkov i izgotovleniya izdelij iz nih ili ih kompozicij s nemetallicheskimi poroshkami V obshem vide tehnologicheskij process poroshkovoj metallurgii sostoit iz chetyryoh osnovnyh etapov proizvodstvo poroshkov smeshivanie poroshkov uplotnenie pressovanie briketirovanie i spekanie Poroshkovoe zhelezo Primenyaetsya kak ekonomicheski vygodnaya zamena mehanicheskoj obrabotki pri massovom proizvodstve Tehnologiya pozvolyaet poluchit vysokotochnye izdeliya Takzhe primenyaetsya dlya dostizheniya osobyh svojstv ili zadannyh harakteristik kotorye nevozmozhno poluchit kakim libo drugim metodom Istoriya i vozmozhnostiPoroshkovaya metallurgiya sushestvovala v Egipte v III veke do n e Drevnie inki iz dragocennyh metallicheskih poroshkov delali ukrasheniya i drugie artefakty Massovoe proizvodstvo izdelij poroshkovoj metallurgii nachinaetsya s serediny 19 go veka V 1826 godu Pyotr Grigorevich Sobolevskij i Vasilij Vasilevich Lyubarskij razrabotali sposob affinazha syroj platiny i prevrasheniya eyo v kovkij metall Poroshkovaya metallurgiya razvivalas i pozvolila poluchit novye materialy psevdosplavy iz nesplavlyaemyh lityom komponentov s upravlyaemymi harakteristikami mehanicheskimi magnitnymi i dr Izdeliya poroshkovoj metallurgii segodnya ispolzuyutsya v shirokom spektre otraslej ot avtomobilnoj i aerokosmicheskoj promyshlennosti do elektroinstrumentov i bytovoj tehniki Tehnologiya prodolzhaet razvivatsya Poluchenie metallicheskih poroshkovNesmotrya na raznoobrazie metodov yavlyaetsya naibolee trudoyomkoj i dorogoj stadiej tehnologicheskogo processa Fizicheskie himicheskie i tehnologicheskie svojstva poroshkov forma chastic zavisyat ot sposoba ih proizvodstva Vot osnovnye promyshlennye sposoby izgotovleniya metallicheskih poroshkov Mehanicheskoe izmelchenie metallov v vihrevyh vibracionnyh i sharovyh melnicah Raspylenie rasplavov zhidkih metallov szhatym vozduhom ili v srede inertnyh gazov Metod poyavilsya v 1960 h godah Ego dostoinstva vozmozhnost effektivnoj ochistki rasplava ot mnogih primesej vysokaya proizvoditelnost i ekonomichnost processa Vosstanovlenie rudy ili okaliny Naibolee ekonomichnyj metod Pochti polovinu vsego poroshka zheleza poluchayut vosstanovleniem rudy Elektroliticheskoe osazhdenie metallov iz rastvorov Ispolzovanie silnogo toka prilozhennogo k sterzhnyu metalla v vakuume Primenyaetsya dlya proizvodstva poroshkovogo alyuminiya V promyshlennyh usloviyah specialnye poroshki poluchayut takzhe osazhdeniem nauglerozhivaniem termicheskoj dissociaciej letuchih soedinenij karbonilnyj metod i drugimi sposobami Izgotovlenie poroshkovyh izdelijTipovoj tehnologicheskij process izgotovleniya detalej metodom poroshkovoj metallurgii sostoit iz sleduyushih osnovnyh operacij prigotovlenie shihty smeshivanie formovanie spekanie i kalibrovanie Prigotovlenie smesi Smeshivanie prigotovlenie s pomoshyu smesitelej odnorodnoj mehanicheskoj smesi iz metallicheskih poroshkov razlichnogo himicheskogo i granulometricheskogo sostava ili smesi metallicheskih poroshkov s nemetallicheskimi Smeshivanie yavlyaetsya podgotovitelnoj operaciej Nekotorye proizvoditeli metallicheskih poroshkov dlya pressovaniya postavlyayut gotovye smesi Formovanie poroshka Formovanie izdelij osushestvlyaetsya putyom holodnogo pressovaniya pod bolshim davleniem 30 1000 MPa v metallicheskih formah Obychno ispolzuyut zhyostkie zakrytye press formy press instrument orientirovan kak pravilo vertikalno Smes poroshkov svobodno zasypaetsya v polost matricy obyomnaya dozirovka reguliruetsya hodom nizhnego puansona Pressovanie mozhet byt odno ili dvustoronnim Press poroshok briketiruetsya v polosti matricy mezhdu verhnimi i nizhnim puansonom ili neskolkimi puansonami v sluchae izdeliya s perehodami Sformirovannyj briket vytalkivaetsya iz polosti matricy nizhnim puansonom Dlya formovaniya ispolzuetsya specializirovannoe pressovoe oborudovanie s mehanicheskim gidravlicheskim ili pnevmaticheskim privodom Poluchennaya pressovka imeet razmer i formu gotovogo izdeliya a takzhe dostatochnuyu prochnost dlya peregruzki i transportirovki k pechi dlya spekaniya Spekanie Spekanie izdelij iz odnorodnyh metallicheskih poroshkov proizvoditsya pri temperature nizhe temperatury plavleniya metalla S povysheniem temperatury i uvelicheniem prodolzhitelnosti spekaniya uvelichivayutsya usadka plotnost uluchshayutsya kontakty mezhdu zyornami Vo izbezhanie okisleniya spekanie provodyat v vosstanovitelnoj atmosfere vodorod oksid ugleroda v atmosfere nejtralnyh gazov azot argon ili v vakuume Pressovka v itoge v zavisimosti ot materiala i tehnologicheskogo rezhima mozhet prevratitsya v monolitnoe izdelie ili poristoe spechennoe izdelie tehnologicheskaya svyazka pri etom vygoraet v nachale spekaniya Kalibrovanie Kalibrovanie izdelij neobhodimo dlya dostizheniya nuzhnoj tochnosti razmerov uluchshaetsya kachestvo poverhnosti i povyshaetsya prochnost Dopolnitelnye operacii Inogda primenyayutsya dopolnitelnye operacii propitka smazkami mehanicheskaya dorabotka termicheskaya himicheskaya obrabotka i dr Preimushestva i nedostatkiBlagodarya strukturnym osobennostyam produkty poroshkovoj metallurgii bolee termostojki luchshe perenosyat ciklicheskie perepady temperatur i napryazhenij deformacii a takzhe radioaktivnogo izlucheniya Odnako poroshkovaya metallurgiya imeet i nedostatki sderzhivayushie eyo razvitie sravnitelno vysokaya stoimost metallicheskih poroshkov neobhodimost spekaniya v zashitnoj atmosfere chto takzhe uvelichivaet sebestoimost izdelij poroshkovoj metallurgii nevozmozhnost izgotovleniya v nekotoryh sluchayah zagotovok bolshih razmerov neobhodimost ispolzovaniya chistyh ishodnyh poroshkov dlya polucheniya chistyh metallov PrimechaniyaLYuBARSKIJ VASILIJ VASILEVICh neopr Data obrasheniya 30 dekabrya 2013 Arhivirovano 30 dekabrya 2013 goda Ponomarev Yu Zheleznaya pulya dlya AK 47 rus zhurnal Kalashnikov 2014 1 S 90 95 Arhivirovano 17 sentyabrya 2014 goda LiteraturaPoroshko vaya metalurgi ya Bolshaya sovetskaya enciklopediya v 30 t gl red A M Prohorov 3 e izd M Sovetskaya enciklopediya 1969 1978 Enciklopedicheskij slovar po metallurgii Glavnyj redaktor N P Lyakishev M Intermet Inzhiniring 2000 SsylkiPowder Injection Moulding International Arhivnaya kopiya ot 2 fevralya 2022 na Wayback Machine ISSN 17531497 kombinaciya delovogo V2V i nauchnogo zhurnala predlagayushego uglublyonnoe osveshenie metallokeramicheskoj otrasli promyshlennosti poroshkovoj metallurgii Poroshkovaya metallurgiya M Yu Balshin Moskva izd vo i 1 ya tip Mashgiza 1948 Leningrad 286 s il 23 sm Aksyonov Gennadij Ivanovich Osnovy poroshkovoj metallurgii Tekst G I Aksenov d r tehn nauk Kujbyshev Kn izd vo 1962 189 s Dlya uluchsheniya etoj stati zhelatelno Najti i oformit v vide snosok ssylki na nezavisimye avtoritetnye istochniki podtverzhdayushie napisannoe Proverit dostovernost ukazannoj v state informacii Na dolzhny byt poyasneniya Dobavit illyustracii Pozhalujsta posle ispravleniya problemy isklyuchite eyo iz spiska parametrov Posle ustraneniya vseh nedostatkov etot shablon mozhet byt udalyon lyubym uchastnikom
