Применение порошковой металлургии в промышленности.Свойства и получение порошковых материалов (стр. 3 из 3)
Используя найденные показатели можно рассчитать давление прессования:
Р = 2100 / 1,32 4,1 = 673 МПа
3.2 Расчет высоты матрицы прессформы 
Изделие:Рисунок 1 – Схема простейшей прессформы для ручного прессования
D1 = D + 2a
D = d = 24 мм, а = 20 мм
Тогда D1 = 24 + 2∙20 = 64 мм
Рассчитываем высоту матрицы прессформы:
,h = 24 мм, lдоп = 20 мм, γнас = 2,14 г/см3
Тогда Н = 5,829/2,14 ∙ 24 + 20 = 64 мм
hп =H+hдоп
hдоп = 5 мм
hп = 85,4 + 5 = 90,4 мм
При давлении прессования 673 МПа выбираем антифрикционный материал – 5К6.
3.3 Расчет массы навески порошка
Масса навески порошка рассчитывается формуле:
m=0,79d3 γк
где d – диаметр отверстия матрицы прессформы
Тогда m = 0,79∙2,43∙7,67 = 6,06 г
3.4 Выбор прессформы
Основным приспособлением при прессовании металлических порошков является прессформа. Конструкция пресс-формы определяется такими факторами, как характер приложения давления при прессовании – одностороннее или двухстороннее; применяемый способ извлечения изделия из пресс-формы – выталкивание или разборка пресс-формы; количество одновременно прессуемых изделий – одно или многоместная пресс-форма; и, наконец, метод работы – индивидуальное прессование с ручной распрессовкой или применение полностью автоматизированного процесса.
Для данного порошка выбираем разборную прессформу с односторонним прессованием.
Рисунок 2 – разборная прессформа
1 – башмак; 2 – крепежный болт; 3 – щеки; 4 – пунсон; 5 – подкладка; 6 – прессовка.
Прессформа состоит из матрицы, пунсона и подставки. Матрица служит для вмещения порошка и формирования боковой поверхности прессовки. Пунсон – подвижная часть, служащая для формирования верхней поверхности прессования и обжатия порошка. Подставка служит для формирования нижней поверхности и предохраняет порошок от высыпания из прессформы. Разборные прессформы применяют при прессовании заготовок сложной формы. Разборная прессформа собирается в специальном башмаке и прочно в нем закрепляется. Прессовка удаляется после разборки прессформы /3/.
4 Технологические режимы спекания
Спекание – это нагрев и выдержка порошковой формовки при температуре ниже точки плавления основного компонента с целью обеспечения заданных механических и физико-химических свойств. Под спеканием понимают термическую обработку, приводящую к уплотнению свободно насыпанной или спрессованной массы порошка. Спекание сопровождается протеканием физико-химических процессов, которые обеспечивают большее или меньшее заполнение пор.
Для однокомпонентных систем технологическая температура спекания составляет 0,6-0,9 от температуры плавления основного компонента.
Многокомпонентные системы спекают при температуре, равной или немного большей, чем температура плавления наиболее легкоплавкого компонента.
Спекание является заключительной технологической операцией, которая и определяет сущность метода порошковой металлургии. В процессе проведения спекания порошковая формовка превращается в прочное порошковое тело со свойствами, приближающимися к свойствам компактного беспористого материала.
Во время спекания происходит:
· изменение размеров, структуры и свойств исходных порошковых тел;
· протекают процессы граничной, поверхностной и объемной диффузии;
· наблюдается различные дислокационные явления;
· осуществляется перенос через газовую фазу;
· протекают химические реакции и различные фазовые превращения;
· имеет место релаксация микро- и макронапряжений;
· идут процессы рекристаллизации, т.е. наблюдается рост зерна материала /4/.
Согласно заданию был предложен порошок марки ПХ30-1, который относится к многокомпонентной системе. Температуры плавления основных компонентов:
tплавFe=1539oС
tплавCr=1890oС
Выбираем температуру спекания приблизительно равной температуре плавления самого легкоплавкого компонента - температуру плавления железа tплавFe=1539oС. Спекание проводим в вакууме. Температура спекания выше 1200oС, следовательно, время выдержки составляет 4 часа.
5 Применение порошковых материалов
Методом порошковой металлургии можно получить такие электротехнические материалы и сплавы, которые трудно или совершенно невозможно получить другими известными способами. Например, различные сплавы из металлов, не сплавляющихся между собой: вольфрам-медь, вольфрам-серебро и т.п., а также из металлов и неметаллов: медь-графит, серебро-окись кадмия и т.д., которые находят широкое распространение в электро- и радиотехнике.
Методом порошковой металлургии можно также получить сплавы с точно заданным составом, обладающие очень низким и очень высоким электросопротивлением.
Металлокерамические материалы применяют в электро- и радиовакуумной промышленности при изготовлении ламп накаливания, в рентгеновских трубках, катодных лампах, выпрямителях и усилителях, генераторных лампах, кенотронах, газотронах и т.д. Так, например, для изготовления нитей накаливания обычных осветительных электроламп применяется вольфрам, получаемый методами порошковой металлургии.
Широкое внедрение в промышленность электронагрева различных материалов внесло значительное изменение в технологию производства. В развитии электронагревательных злементов большая роль принадлежит металлокерамическим материалам.
Промышленное использование высоких потенциалов выдвигает необходимость в разработке контактных устройств из тугоплавких материалов, которые должны обладать высокой теплопроводностью и электропроводностью, иметь высокую степень прочности в условиях ударных нагрузок при высоких температурах, незначительную склонность к свариванию и прилипанию. Изготовление контактных материалов, обладающих таким сочетанием свойств, возможно только методами порошковой металлургии /9/.
Современные резцы из твердых сплавов, полученные методом порошковой металлургии, вызвали подлинную революцию в обработке металлов резанием и в горном деле. Скорость обработки металлов увеличилась в десятки раз.
Успешно применяются в промышленности различные металлокерамические антифрикционные материалы, а также пористые подшипники, фильтры и многие другие изделия /3/.
Заключение
Согласно варианту задания был дан порошок марки ПХ30-1, из которого требуется изготовить деталь методом порошковой металлургии цилиндрической формы с заданными размерами: d = 24 мм, h = 24 мм.
Данный порошок содержит 70% железа и 30% хрома, насыпная плотность составляет γнас = 2,14 г/см3.
Изделие изготавливается методом одностороннего прессования в разборной прессформе с размерами D = 24 мм,D1 = 64 мм, H = 64 мм, hп = 90,4 мм. матрица и пуансон прессформы изготовлены из антифрикционного материала – 5К6. Давление прессования составляет 673 МПа.
Спекание проводят в вакууме при температуре 1539oС в течение 4 часов.
Изделия, изготавливаемые из данного образца, находят разнообразные области применения.
Список использованных источников
1. Федорченко И. М. Основы порошковой металлургии.– Киев: Издат. Академии наук Украинской ССР, 1961
2. Андреевский Р. А. Порошковое материаловедение.– М.: Металлургия, 1991
3. Цукерман С. А. Порошковая металлургия.– М.: Издат. Академия наук СССР, 1958
4. Курс лекций
5. Бальшин М. Ю. Порошковое металловедение.– М.: Металлургиздат, 1948
6. Кипарисов С. С., Либенсон Г. А. Порошковая металлургия. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1991
7. Методические указания
8. Ермаков С. С., Вязников Н. Ф. Порошковые стали и изделия. – 4-е изд. перераб. и доп. – Л.: Машиностроение. Ленинград. отд., 1990
9. Вязников Н.Ф., Ермаков С.С. Применение порошковой металлургии в промышленности. – М.: Гос. научно-технич. издат. машиностроит. литературы, 1960