Разработка технологического процесса изготовления детали методом порошковой металлургии (стр. 1 из 3)
Министерство образования и науки
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Пермский Государственный Технический Университет
Кафедра порошкового материаловедения
Курсовой проект
Тема: Разработка технологического процесса изготовления детали методом порошковой металлургии
Выполнил: ст. гр. КПМ-07
Егоров А. Г.
Проверил: Оглезнева С.А.
Содержание
Введение
1. Выбор порошков и химического состава
2. Выбор, обоснование и описание технологической схемы
2.1Технологический процесс
2.1.1 Подготовка порошков к смешиванию
2.1.2 Смешивание
2.1.3 Прессование
2.1.4 Спекание
2.1.5 Сульфидирование
2.1.6 Калибрование
3. Выбор оборудования
3.1Оборудование для просева
3.2Оборудование для сушки
3.3 Оборудование для смешивания
3.4 Оборудование для прессования
3.5 Оборудование для спекания
3.6 Оборудование для сульфидирования
3.7 Оборудование для калибровки
4 Технический контроль производства
Заключение
Список используемой литературы
Введение
В последние десятилетия в нашей стране и за рубежом быстрое развитие получила новая отрасль науки и техники - порошковая металлургия. Успехи, достигнутые во многих отраслях новой техники, в значительной мере связаны с развитием порошковой металлургии.
Исследования в области разработки теоретических и технологических основ порошковой металлургии, проводившихся в 30-40х годах отдельными учёными, в настоящее время достигли высокого развития.
Металлические порошки и порошки металлических сплавов являются основным сырьём для производства изделий методом порошковой металлургии: конструкционных, антифрикционных, пористых, коррозионностойких, жаропрочных и др. Металлические порошки используют также для нанесения на поверхность деталей износостойких и коррозионностойких покрытий. Порошки служат сырьём в сварочной технологии.
Антифрикционные спечённые материалы используются для изготовления деталей узлов трения (подшипников скольжения, втулок, колец, шайб, подпятников и др.) различных машин и механизмов. Они применяются вместо дефицитных подшипниковых литых сплавов из цветных металлов, подшипников качения, антифрикционных сталей и чугунов. Применение спечённых антифрикционных материалов обуславливается рядом их преимуществ: экономия цветных металлов, снижение стоимости изготовления и уменьшение потерь металла в стружку; повышение производительности труда; высвобождение станочного парка, квалифицированных рабочих и производственных площадей. Введение в состав спечённых антифрикционных материалов различных веществ, играющих роль твёрдой смазки, присадок, повышающих прочностные свойства материала, а также во многих случаях наличие остаточных пор в материале, которые после спекания пропитываются смазочными жидкостями, увеличивают срок службы детали в 1,5-10 раз. В качестве присадок, играющих роль твёрдой смазки, обычно применяют графит, сульфиды, фторопласты, фториды и иногда оксиды.
Универсальность методов порошковой металлургии позволяет создавать сложные композиционные материалы, в которых введение соответствующих добавок позволяет достигать строго заданных свойств, необходимых для конкретных условий работы узла трения. Промышленность порошковой металлургии в основном изготавливает антифрикционные спечённые материалы на основе железа, меди и их сплавов.
1 Выбор порошков и химического состава
Выбор типа материала в каждом отдельном случае определяется конкретными условиями работы. Так, для изготавливаемой детали “упор”, которая должна отвечать следующим требованиям: материал антифрикционный, тяжелые условия работы; Р=10 МПа, V=5 м/с, Т=2500С, оптимальным вариантом будет антифрикционный материал на основе железа марки ПА-ЖГрДК (коэффициент трения 0,01-0,1)
Состав: железо - 95,5%, графит - 1%, медь - 3%, сера - 0,5%.
Исходными материалами для данного материала являются: порошок железа ПЖВ1.71.26 по ГОСТ 9849-86, порошок графита С-1 по ГОСТ 4404-78, порошок меди ПМС-1по ГОСТ 4960-75. Серу вводим с помощью операции сульфидирования.
Медь – пластичный металл, хорошо сопротивляется ударным нагрузкам, имеет высокую теплопроводность, электропроводность, вязкость. Графит коллоидальный - широкий температурный диапазон, высокая нагрузочная способность, химическая инертность, отсутствие загрязнений, большая долговечность.
2. Выбор, обоснование и описание технологической схемы
Технология изготовления спечённых антифрикционных изделий описывается следующей схемой, рисунок 1.
 | |
 |
 | ||
 | ||
Рис. 1 – Технологическая схема
По данной схеме изготавливаются материалы с пористостью 15-25%. С усложнением составов и повышением требований к эксплуатационным свойствам антифрикционных материалов усложняется и технология их изготовления. Увеличивается количество операций, изыскиваются новые технологические приёмы.
Для каждого типа деталей строится своя технология. Чем выше качество изделий, тем дороже технология. Поскольку изделие должно продаваться, то качество и стоимость является определяющим при ее разработке.
Данная схема для изготовления детали «упор» из материала ПА-ЖГрДК наиболее эффективна, т.к. обеспечивает деталь всеми необходимыми характеристиками.
2.1 Технологический процесс
2.1.1 Подготовка порошков к смешиванию
Порошки представляют собой совокупность частиц округлой и осколочной формы. Форма частиц и их размеры оказывают определенное влияние на их формуемость, спекаемость и определенный комплекс механических свойств порошковых изделий.
Мелкие порошки имеют низкую текучесть, большую насыпную плотность, хорошую формуемость, большую усадку при спекании, что приводит к изменению размеров. Как правило, мелкие порошки не являются технологичными. Крупные порошки имеют хорошую текучесть, низкую насыпную плотность, хорошо формуются, имеют малый коэффициент усадки при спекании. Однако крупные порошки обуславливают крупную пористость, которая резко снижает прочность изделий.
Оптимальным считают комбинацию крупных и мелких порошков, когда мелкие частицы занимают пространство между крупными. Крупные порошки являются наиболее чистыми. Таким образом, для приготовления шихты выбирают оптимальный размер частиц порошков, из которых будет приготавливаться шихта.
При подготовке порошков от композиции к операции формования готовят шихту путем смешивания различных порошков. Для некоторых порошков используют операцию просева.
2.1.1.1 Просев: обеспечивает получение фракций порошка, имеющих более узкие диапазоны размеров частиц по сравнению с исходным порошком. Это необходимо для получения заданной структуры и свойств материала изделия после формования и спекания. А так же для удаления мусора и посторонних включений в порошке. Просев порошков чаще всего осуществляют на виброситах ввиду простоты устройства.
2.1.1.2. Сушка. Она предназначена для удаления избытка влаги в порошке. Порошок графита просушить в сушильном шкафу в течение часа, при температуре 100-1500 С.
2.1.1.3. Перед подготовкой приготовления шихты порошки проходят предварительный контроль на соответствие сертификатам. Гранулометрический состав (ГОСТ 18318–73) является важнейшей характеристикой порошков и определяется ситовым или микроскопическим анализом. От него зависит насыпная плотность, текучесть, формуемость и активность при спекании. Используется комплект сит с сетками (0071-016) ГОСТ 3584–73, устанавливаемый на встряхивающее устройство.
2.1.1.4. Исходные порошки взвешиваются на весах, согласно их процентному содержанию в шихте, для порошка железа- 95,5 %, для порошка графита-1 %, для порошка меди - 3 %.
2.1.2.Смешивание
Операция смешивания порошков в общей технологической схеме изготовления изделия - одна из важнейших. Равномерность смешивания порошков оказывает важное влияние на качество готовой продукции. Конечной задачей смешивания является получение однородной смеси, т.е. такой, в которой частицы различных компонентов распределены вполне равномерно.
Идеально однородная смесь получается, когда состав любой порции отвечает заданному составу. Однородность состава увеличивается с увеличением продолжительности смешивания и зависит от характеристик порошков.
Композиции готовят путем перемешивания порошков в течение 3 часов. Существует определенный порядок смешивания: вначале перемешиваются легирующие добавки с небольшим количеством основного порошка (железа); после перемешивания в течение 1 часа добавляется основная масса порошка и перемешивание продолжается еще в течение 2 часов.
Для предотвращения ликвации или других компонентов смеси, отличающихся по плотности от основного металла, шихту увлажняют бензином (до 1,5 %) или маслом (до 0,5 %).
Качество смешивания контролируется химическим и микрохимическим анализом проб, а также по физическим и технологическим свойствам шихты (по насыпной плотности, текучести, уплотняемости, формуемости).
2.1.3 Прессование
Детали узлов трения, как и многие другие, прессуют на гидравлических или механических прессах в пресс - формах, изготовленных из закалённых легированных сталей или твёрдых сплавов. Сущность процесса: уменьшение начального объема порошка обжатием, тогда как при деформировании компактного материала его объем остается постоянным. Объем порошкового тела при прессовании изменяется в результате заполнения пустот между частицами за счет их смещения и пластической деформации. Величины давлений, применяемых при прессовании, зависят от прочности и пластичности прессуемого материала, наличия смазки, конструкции пресс - формы, требуемой конечной плотности и других факторов. Так для прессования детали «упор» требуется давление 700 МПа, оно обеспечивает необходимую плотность прессовки и пористость 15-25%.