Методи за производство на металокерамични изделия, Стомана и всичко за стоманата
Още един WordPress сайт
Последни записи
Методи за производство на металокерамични изделия
Технологичният процес на производство на металокерамични изделия се състои от следните основни операции:
1) производство на метални прахове;
2) съставяне на смес от прахове;
3) пресоване на продукти от прахови метали при атмосферна температура;
4) синтероване на продукти.
Производството на прахове е най-отнемащата време и скъпа операция от процеса. В практиката се използват различни механични, физикохимични и химични методи за получаване на метални прахове. В момента по един или друг начин всеки метал може да се превърне в прах. Основният механичен метод е смилането в конвенционални топкови или специални вихрови мелници.
В някои случаи (Zn, Al, Pb) смилането в мелници се предшества от предварително смилане чрез преминаване на течен метал през сито, разположено на определена височина от повърхността на метален приемник, пълен с вода.
Металите с ниска топимост (Zn, Al, Cd, Sn, Pb) понякога се раздробяват на прах чрез пръскане на разтопения метал с въздушна или парна струя в приемен тунел. Някои метали се превръщат в пръскане. пара (например с помощта на електрическа дъга), след което парата се кондензира.
Сред физикохимичните методи основният е електролитното отлагане на метали от разтвор. В този случай се избира електрически режим и състав на банята, осигуряващи, за разлика от условията за конвенционални галванични покрития, освобождаването на метал под формата на крехка или гъбеста утайка, лесно превърната в прах.
Но повечето прахове се получават по химически методи. Най-важният химичен метод за получаване на прахове (по-специално,желязо, волфрам, никел, кобалт) - редукция на метални оксиди с водород. Този процес може да бъде схематично представен със следния израз:
MexOy -f z / H2 \u003d xMe + g / H20.
Полученият метал лесно се смила на прах с необходимия размер на частиците. В някои случаи редуцираният метал приема формата на прах, подходящ за директна употреба, например, когато някои метали се редуцират от оксиди с въглерод.
Понастоящем се разработват и химични методи за получаване на метални прахове директно от техните руди. При производството на металокерамични твърди сплави основният материал са карбидни прахове. W и Ti карбидни прахове са от най-голямо значение.
Техническите изисквания за праховете се свеждат главно до регулиране на техния химичен състав (по-специално съдържанието на оксиди) и физическо състояние. Прахове, съдържащи повече от 4% оксиди, не се използват, тъй като наличието на оксиди влияе неблагоприятно върху якостта на металокерамичните продукти, особено когато оксидите на праховете са затворени в прахообразните частици и следователно не се разпадат при всички последващи операции при производството на металокерамичен продукт.
Обратно, повърхностните оксиди се разрушават по време на процеса на пресоване и след това се възстановяват по време на синтероване, обикновено извършвано в редуцираща атмосфера. Следователно повърхностните оксиди на праха са по-малко опасни.
Изискванията към агрегатното състояние на праховете се свеждат до определяне на размерите на частиците. В практиката се използват прахове с максимален размер на частиците около 70 микрона, като около 30-50% от частиците са с размер не по-голям от 40 микрона.
След това прахообразната смес се изсипва в подходящите форми ипресовани на специално оборудвани преси с механично или хидравлично действие при налягане от 0,5 до 20 t/cm2, свиващи се от 20 до 80% от първоначалния насипен обем. В резултат на пресоването настъпват най-важните промени във взаимодействието на праховите частици.
Праховият метал има изключително развита повърхност. Въпреки това, формата на отделните прахообразни частици е много различна и действителната контактна повърхност на отделните прахообразни частици една с друга в непресовани прахове е незначителна част, обикновено по-малко от хилядна от процента от общата повърхност на частиците.
Междувременно действителната контактна повърхност (или по-точно контактната повърхност), определена от размера на площите на контактните частици, разделени от празнини, чиито размери не надвишават радиуса на действие на атомните сили, определя якостта на сцепление на частиците.
При обикновените твърди метали контактната повърхност между зърната е равна на почти цялата им повърхност. Последното определя високата якост на връзката между зърната на тези метали. В насипните прахове контактната повърхност е незначителна, така че връзката между частиците на праха съответно е изключително слаба.
Когато праховете се пресоват, тяхната контактна повърхност рязко се увеличава, в резултат на което възникват значителни сили на взаимно сцепление на частиците, което определя високата якост на продуктите, пресовани от прахове.
Заедно с увеличаването на контактната повърхност при високи налягания се получава втвърдяване на прахови частици. Едновременно с това пресоването води до намаляване на частичната и вътрешночастичната порьозност. Впоследствие пресованите продукти се подлагат на синтероване при температури под тяхната точка на топене. Продължителността на синтероването обикновено не надвишава 1-2 часа.
синтерованепроизведени в специални пещи със защитна атмосфера. Водородът обикновено се използва като защитен газ, понякога генератор, запалителен газ или амоняк, който се дисоциира при температури на синтероване.
Ако се получи синтероване в редуцираща среда, тогава повърхностните оксиди на прахообразните частици се редуцират. Едновременно с това при синтероването в повърхностните слоеве протичат физични и физикохимични процеси.
Под въздействието на силите на взаимно привличане, действащи при условия на повишена мобилност на атомите (поради нагряване), по време на синтероване има промяна, така да се каже, свиване на металните частици до точките на контакт. В резултат на този процес контактната повърхност се увеличава. В същото време се увеличава поради явления, свързани с прекристализацията на втвърдени частици.
Увеличаването на контактната повърхност по време на синтероването увеличава якостта на сцепление на частиците от синтерования метал. По време на синтероването на многокомпонентни системи, поради интензификацията на дифузионните процеси, в граничните слоеве на металните частици се образуват сплави, което допълнително повишава якостта на сцепление.
Обикновено синтероването е придружено от свиване от порядъка на 0,5-0,4% от първоначалния обем, което е резултат от увеличаване на контактната повърхност. Процесът на синтероване завършва основния технологичен цикъл за производство на металокерамични изделия.
Много често обаче, за да се осигурят точните размери на изделията, след синтероване те се пресоват в калибрирани матрици. Репресирането значително подобрява механичните свойства на продуктите.
Напоследък започвам! прилагайте горещо пресоване, което съчетава операциите на студено пресоване със синтероване. Установено е, че • механичните свойства на горещо пресованите продукти са значително по-високи от тези на продуктитенаправени чрез студено пресоване и последващо синтероване.
Наред с горещото пресоване понякога се използва процесът на горещ печат или релеф. В този случай продуктът първоначално се пресова "на студено" във форма, приблизително доближаваща се до крайния продукт, след което се подлага на синтероване, след което се пресова на горещо в матрици със зададените размери на продукта.