Меню Закрыть

Порошковая металлургия используется с 1820-х годов 19 века для производства широкого спектра сложных компонентов из РМ, самосмазывающихся подшипников и режущих инструментов.

Она предполагает производство металлических изделий из порошков с процессом спекания. По этой причине изделия также называются спеченными или PM деталями.

Процесс РM включает прессование порошка с целью получения изделия с достаточной когезией и последующее нагревание прессованного материала, обычно в защитной атмосфере, при температуре ниже температуры плавления основного компонента. Во время этого процесса отдельные частицы свариваются вместе.

ИСТОРИЯ ПОРОШКОВОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

Процессы и технологии, имевшие “характеристики” порошковой металлургии (РМ), были известны в далеком прошлом.

Например, 3000 лет до н.э. в Египте в качестве материала при производстве инструментов применялось порошковое железо. 2500 лет до н.э. технология порошковой металлургии использовалась в Персии и 1200 лет до н.э. использовали технологию РM для обработки платины.

Начало 19-го века принесло с собой значительное применение технологии PM в коммерческой сфере. Это включало в себя введение платиновых монет в царской России. Технический расцвет, а также применение новых методов производства в начале 20-го века привели к производству вольфрамовых нитей в лампочках T.A. Эдисона.

Период Второй мировой войны в основном принес массовое производство деталей машин из порошковой стали, пропитанной парафином. Таким образом, экономическое преимущество технологии PM в серийном производстве было особенно очевидным. После Второй мировой войны, в начале 1950-х годов, в РМ преобладали медные порошки. Увеличенное производство компонентов, таких как коробки передач и распределительные валы в автомобильной промышленности, сделало медные порошки преобладающим материалом этого процесса. Конец Второй мировой войны характеризовался развитие технологий РМ, особенно в аэрокосмической и атомной промышленности. Значительное увеличение продукции и качества спеченных деталей пришло на 60-е года 20-го века. В 1970-х годах ассортимент продукции расширился, а в 1980-х произошел коммерческий бум изделий, полученных путем прессования и литья под давлением из металлических порошков.

В настоящее время крупнейшим потребителем РM деталей является автомобильная промышленность, которая использует около 70% от общего количества производства. Потребление деталей PM в европейском и японском автомобиле в среднем составляет около 10 кг / автомобиль, в американском автомобиле — около 20 кг / автомобиль. К ним относятся, например, шестерёнчатые колеса, зубчатый шкив, распределительный вал, шестерня коленчатого вала, детали клапана, компоненты масляного насоса, сердечник муфты синхронизатора, компоненты амортизатора, колеса насоса гидроусилителя руля, замки тормозной системы, компоненты электросистемы и многие другие.

(Источник: Бидульский Р. — Бидульская Ж.: Технология порошковой металлургии, стр. 1-8.)

ПРОЦЕСС

Базовый процесс включает в себя следующие этапы:

1) Порошок или порошки смешиваются вместе с подходящей смазкой.

2) Порошковая смесь заполняется в форму, а затем подвергается сжимающему усилию. Это обеспечивает формованной детали достаточную когезию, чтобы ее было легко обрабатывать и продолжать процесс до следующего этапа. Отпрессованные детали называются «сырая деталь», что означает не спеченное изделие («сырая» плотность и «сырая» прочность).

3) Термическая обработка отпрессованной детали, которая обычно происходит в защитной атмосфере при температуре ниже температуры плавления. На этой стадии отдельные частицы порошка спекаются вместе, давая изделию достаточную прочность. Этот процесс называется спеканием, а обработанные таким образом детали называются спеченными деталями.

Первая технологическая операция PM — прессование, при котором порошковая смесь сжимается (уплотняется) до желаемой формы, образуя компакт. Для получения прочности и желаемых свойств, спрессованная деталь должна подвергаться спеканию. Спекание — процесс, при котором частицы металлического порошка нагреваются почти до температуры плавления. Во время этого процесса частицы «склеиваются» вместе, как при сварке.

При необходимости выполняются вторичные операции. Если форма детали не может быть достигнута только путем прессования в вертикальном направлении, изделие может быть закончено с помощью традиционных технологий, таких как:

  • токарная обработка,
  • фрезерование,
  • сверление боковых отверстий,
  • нарезание резьбы.

Вторичные операции

Предприятие имеет современные швейцарские линии для закалки, цементирования, нитроцементации и азотирования своей продукции. На спеченных деталях могут выполняться все виды термической обработки, а также все типы обработки поверхности, такие же как и на обычных материалах, с учетом их специфики.

Калибровка повышает плотность, точность и чистоту поверхности. Механическая обработка производится, когда необходимо нарезать резьбу, достичь точности размера и так далее. Одним из преимуществ технологии PM является то, что она позволяет объединять несколько деталей в одно изделие (один продукт) в процессе спекания при минимальных дополнительных затратах. Кроме того, изделия из РМ могут быть закалены, зацементированы или зачернены, подвергнуты какой угодно термической обработке.

Непревзойденным преимуществом продуктов PM является их пористость. Мы можем насытить (заполнить) поры маслом, смолой (живицей) или другим металлом, такими как данная деталь, в отношении цели, которую мы хотим достичь, а также в отношении применительности детали. Таким образом, можно производить самосмазывающиеся подшипники, которые получают запас смазочных материалов в течение всего срока службы без какого-либо технического обслуживания, или серебряные контакты, не расходуя серебро на всю (целую) деталь. Также возможно заполнить детали из мягкого металла другим металлом и таким образом получить твердое изделие как после закалки. Несмотря на пористость, эти изделия можно покрывать гальваническим способом и наносить все виды покрытий, так как и на обычные материалы (Zn, Cr, Ni и их комбинации).

Спекание позволяет объединять несколько изделий в одно (пайка) без дополнительных затрат на процесс.

ПРЕИМУЩЕСТВА

Существуют две основные причины, позволяющих утверждать коммерческую выгодность порошковая металлургия выгодна:

  1. экономия средств по сравнению с альтернативными методами,
  2. уникальные свойства, которые достижимы только в процессе порошковой металлургии.

Экономия затрат является движущей силой структурных деталей, пористых материалов, композитных материалов, магнитных компонентов или специальных сплавов.

В дополнение к вышесказанному, имеется еще ряд преимуществ порошковой металлургии:

  • значительная экономия,
  • гибкость композиций, которые не могут быть получены другими способами, например металлы, биметаллические комбинации и т. д.,
  • во многих случаях никаких дополнительных операций не требуется,
  • легкодоступное сырье и относительно недорогое с точки зрения стоимости,
  • повторяемость производства, постоянные характеристики и размеры деталей,
  • меньшее количество дополнительных (вторичных) операций для «завершения» деталей по сравнению с другими технологиями.
  • контролируемая пористость, возможность насыщения пор другими материалами,
  • процесс порошковой металлургии практически не дает отходов,
  • компоненты характеризуются отличной износостойкостью и коэффициентом трения,
  • технология PM позволяет создавать геометрические формы, которые не могут быть получены механической обработкой и под.,
  • детали имеют хорошую химическую однородность,
  • С помощью этой технологии могут быть получены магнитные компоненты.

Спеченные изделия характеризуются как лучшее используемое сырье с наименьшими затратами энергии.