Разработка технологического процесса изготовления детали методом порошковой металлургии (стр. 2 из 3)
Технология прессования: холодное прессование в закрытых пресс–формах, одностороннее, т.к. отношение d/H<1.
На полученных прессовках контролируем внешний вид, геометрию и плотность (по величине изделия и по высоте) (по ГОСТ 25281−82), методом взвешивания сформованных изделий. Необходимо выявить заготовки с браком. Брак при прессовании обычно невелик, не >2-3% от всего количества изготовляемых деталей данного наименования и может быть устранен.
2.1.4 Спекание
Технологическая операция, заключающаяся в нагреве и выдержке порошковых формовок при температурах более низких, чем температура плавления основного компонента. (Температура спекания составляет 0,7 – 0,9 от абсолютной температуры плавления основного компонента). Спекание имеет основной целью увеличение их прочности. Упрощённо можно представить, что при спекании изменяется характер физической границы раздела частиц – межчастичные контактные поверхности – и за счёт увеличения подвижности атомов при нагреве на ней возникают металлические связи или она исчезает совсем. Из конгломерата частиц создаётся более или менее плотный и однородный материал. Одновременно с решением основной задачи при спекании могут происходить окислительно-восстановительные и диффузионные процессы.
Применение защитных атмосфер при спекании изделий, спрессованных из порошков, обусловлено необходимостью предохранения спекаемых материалов от окисления в процессе термической обработки, а также восстановления оксидных плёнок, имеющихся на поверхности частиц. Окисление при спекании крайне нежелательно, так как процесс уплотнения и упрочнения спекаемых брикетов тормозится и даже останавливается при образовании на поверхности частиц оксидных плёнок. Материал не окисляется в защитном газе, в котором парциальное давление кислорода меньше, чем упругость диссоциации оксидов спекаемого материала при температуре изотермической выдержки. Выбор защитной среды в значительной степени зависит от состава спекаемых изделий, типа печей, экономических факторов и т. п. Взаимодействие с атмосферой не должно приводить к образованию соединений, ухудшающих свойства спечённых тел. В качестве защитной атмосферы при спекании применяют водород, диссоциированный газ, конвертированный природный газ, инертные газы, азот, эндо- и экзотермические газы, а также вакуум.
Спекание ведем при температуре 11500С с углеродосодержащей засыпкой в течение 1-1,5 часов, что обеспечивает формирование однородного твердого раствора.В качестве защитной атмосферы используем диссоциированный аммиак (75% водорода и 25% азота; он на 30-50% дешевле, является хорошим заменителем водорода). Структура, получаемая при спекании, следующая: перлит, графит (в виде твердой смазки), поры, допускается феррит до 40 %, отдельные включения цементита до 15 %. Спрессованные детали, поступающие на спекание, не должны иметь поверхностных дефектов. Между деталями и стенками графитового поддона должен быть гарантированный промежуток(1-2 мм).
При проведении спекания появляется не только брак, вызванный нарушением технологии, но и выявляется брак предыдущих операций смешивания и формования, поэтому необходим контроль на наличие брака (коробление деталей, обезуглероживание, вспучивание, корочка, налет, недопекание, пережог).
2.1.5 Сульфидирование
Проводят с целью уменьшения коэффициента трения, повышения сопротивляемости антифрикционных материалов на основе железа к схватыванию, повышения их износостойкости и твердости. Этот процесс применительно к нашему материалу достаточно прост. Для этого серой пропитывают пористый спрессованный каркас в течении 45 мин при температуре 130 – 1400С. Затем детали нагревают в защитной среде до температуры 400 – 4500С в течение 60 мин, в результате чего образуются сульфиды железа.
2.1.6 Калибрование
Калибровка используется для получения более высокого класса точности геометрических размеров детали. Проводят при давлении 0.2 – 0.3 от давления прессования исходной шихты. В данном случае – Рпр=700 МПа, следовательно, Рк =200 МПа.
Контролируется: размеры изделия, снимаются штангенциркулем, микрометром; внешний вид проверяется на отсутствие поверхностных дефектов (трещины, сколы, шероховатости рабочих поверхностей). По объему и массе прессовки рассчитывается ее плотность, прочность, пористость. При наличии отклонений от требуемых точных значений размеров, осуществляется наладка калибровочного автомата. Для проведения регулировочных операций устанавливается наладочный режим работы автомата.
3 Выбор оборудования
3.1 Оборудование для просева
Сито вращательно - вибрационное ВС 2 смонтировано на литой станине. При включении машины вращение от электродвигателя передаётся валу, на котором насажены дебалансы.
Регулируя угол раствора между дебалансом, можно увеличить или уменьшить частоту колебаний вибратора, покоящегося на резиновых трубках, смонтированных в станине. К вибратору приварена камера с сеткой и бункером.
Просеиваемый материал через крышку засыпают в бункер, из которого он поступает на сетку. Колебания последней таковы, что частицы совершают круговое вращение, охватывая всю площадь сетки. Просеянный порошок поступает в приёмную тару, установленную на тележке. Все детали сита, непосредственно контактирующие с порошком, выполнены из нержавеющей, кислотостойкой стали.
Техническая характеристика: производительность 250 кг/ч, мощность 7кВт, габариты 1,2/0,75/1,2 м.
3.2. Оборудование для сушки:
Для сушки порошка графита необходимо: температура сушки – 150
, продолжительность сушки – 1 час, содержание графита в шихте – 1 %.Подбираем оборудование: шкаф сушильный электрический лабораторный СНОЛ – 3,5.3,5.365/3м.
Характеристики печи: мощность – 2.2 кВт, рабочая температура – 50-350
, производительность 2 кг/ч, габариты 665-560-660.3.3 Оборудование для смешивания
Для смешивания принимаем смеситель двухконусный. Корпус представляет собой сварной сосуд из двух соединенных своими большими основаниями усеченных конусов, между которыми вварена цилиндрическая обечайка. Корпус вращается от электродвигателя с помощью зубчатой передачи через шестерню, посаженую на ось смесителя. Сверху и снизу к корпусу крепятся шиберные заслонки, закрывающие отверстия, через которые загружается и разгружается смеситель. При вращении корпуса смесителя смешиваемый материал, скользя по внутренним поверхностям, разъединяется и соединяется слоями, благодаря чему смешивание происходит быстрее. Смеситель обеспечивает высококачественное усреднение порошков и приготовление шихт различных составов.
Характеристики смесителя: производительность 1300 кг/ч, мощность 2,2 кВт, объем 3 м3, габаритные размеры 3,2/2,0/2,4 м.
3.4 Оборудование для прессования
Обеспечивает получение без дополнительных движений в инструменте равномерную упрессовку изделий с одним переходом поперечного сечения снаружи.
Размеры изделия ограничиваются усилием, насыпной высотой, максимальным размером детали в плане, а также коэффициентом прессования применяемого порошка.
Автомат выполняет следующие операции:
засыпка порошка из бункера в кассету питателя;
перенос порошка кассетой к матрице;
заполнение матрицы порошком;
выталкивание изделия из матрицы;
сталкивание спрессованного изделия на лоток
Для прессования порошковых изделий производится наладка пресса-автомата. Прежде всего, пресс-форма для прессования втулки помещается на прессующий блок пресс. Проводятся регулировочные операции, пробное прессование. При наличии отклонений от требуемых значений высоты и массы осуществляется подналадка пресса.
Выполнив несколько циклов прессования и получив стабильные результаты по размерам и массе прессовок в режиме «наладка», подключают кассету питатель, а пресс переключают на работу в автоматическом режиме.
Для выбора пресса, необходимо определить усилие прессования для данной детали, и затем усилие пресса с запасом мощности.
Необходимое усилие прессование для детали «втулка» рассчитывается по формуле: Р = q* F,
Р – усилие прессование, тс
q– удельное усилие прессование, т/см2
F– Площадь детали «втулка», см2
Р = 7*8,35 = 58,4 т.
Технические характеристики механического пресс-автомата КА-0628.
Номинальное усилие 63 т, усилие выталкивания 19 т, наибольшая высота засыпки 125 мм, число ходов в минуту 32, мощность 22 кВт, габаритные размеры 1,77/2,50/2,29 м, масса 9,50 т.
3.5 Оборудование для спекания
Для спекания принимаем электропечь сопротивления с рольганговым подом для спекания антифрикционных и конструкционных изделий СРЗ - 4×30×3/12.
Технические характеристики:
Производительность 60 кг/ч, максимальная температура 12000С, мощность 85 кВт, размеры раб. пространства 0,3×0,4×0,5 м, габариты 16×1,85×2,85 м, атмосфера – диссоциированный аммиак.
3.6 Оборудование для сульфидирования
Состоит из двух операций: пропитка серой и сульфидирующее спекание.
Для пропитки серой выбираем масляную ванну МВ – 30 для пропитки пористых изделий. Производительность 80 кг/ч, температура 1300С, мощность 2,7 кВт, габаритные размеры 0,5×0,6×0,7 м.