Основы технологии получения изделий из порошков

Процесс производства деталей и изделий из порошковых материалов заключается в приготовлении металлического порошка, составлении шихты, прессовании и спекании заготовок.

Все способы приготовления порошков условно можно разделить на две группы: механические и физико-химические способы (по другой классификации: физико-химические и химико-металлургические способы).

Механические способы, которые позволяют получить порошки без изменения химического состава материала, в свою очередь делятся на две группы: 1) измельчение в твердом состоянии в шаровых, вихревых и вибрационных мельницах; 2) получение порошков из жидкого металла путем распыления его струей сжатого воздуха, газа или жидкости или грануляцией при литье расплавленного металла в жидкость. Физико-химические способы заключаются в восстановлении металлов из их оксидов или карбидов. Механические способы получения порошков пригодны лишь для твердых и хрупких материалов, которые являются основной частью всех металлокерамических твердых сплавов: это порошки карбидов тугоплавких металлов – вольфрама, титана и тантала. Твердость их приближается к твердости алмаза.

Для получения однородной шихты при ее составлении очень важно хорошо смешать компоненты. Используют сухое смешивание в мельницах или смесителях, и мокрое смешивание, - в спирте, бензине или дистиллированной воде. При мокром смешивании можно получить более однородную смесь.

Формообразование заготовок и изделий из порошков осуществляется, главным образом, прессованием на гидравлических или механических прессах при давлении от 150 до 800 МПа в зависимости от состава порошка и назначения изделия. Есть и другие методы формообразования изделий, например, прокатка металлических порошков в ленту. При спекании непрочные прессованные заготовки превращаются в прочное спеченное тело со свойствами, приближающимися к свойствам беспористого компактного материала.

Температура спекания деталей из конструкционных материалов на основе железа с добавками графита, никеля и других компонентов составляет 1100-1200°С. Температура спекания изделий антифрикционного назначения на основе железа составляет 1000-1058°С, на основе бронзы 850-950°С .

Спекание проводят в течение 0,5-1,5ч в нагревательных печах, как правило, в защитной атмосфере или в вакууме для предотвращения окисления частиц порошка.

Для придания изделиям окончательной формы и свойств, а также точных размеров готовые изделия после спекания подвергают термической, химико-термической и размерной обработке физико-химическими методами.

Порошковые материалы находят применение во многих отраслях народного хозяйства. Методами порошковой металлургии изготавливают конструкционные детали машин и механизмов, фильтры для очистки жидкостей и газов, твердые сплавы и быстрорежущие стали, антифрикционные, фрикционные, уплотнительные материалы и другие изделия.

Наиболее распространенным видом продукции порошковой металлургии являются конструкционные детали. Учитывая почти полное отсутствие отходов, они имеют минимальную стоимость и трудоемкость.

Различают конструкционные порошковые материалы общего назначения, заменяющие обычные углеродистые и легированные стали, чугуны и цветные металлы и материалы, обладающие специальными свойствами.