Технологии порошковой металлургии перспективы развития (стр. 3 из 4)

Горячее формование применяется только в ряде специальных случаев: при производстве твердых и жаропрочных материалов, алмазно-металлических сплавов и крупных изделий весом до 500 кг (например, твердосплавных прокатных валков). Кроме того, оно применяется при производстве тонких пластин, дисков и других деталей, которые коробятся при спекании и поэтому изготовление их холодным формованием затруднительно.

Горячее формование менее производительно по сравнению с холодным, связано со значительным износом пресс-форм и трудностью подбора для них материала, способного выдерживать высокие температуры. Однако, несмотря на ряд трудностей, связанных с предотвращением окисления порошка, выбором материала пресс-формы, а также некоторым ограничением областей применения горячего формования, принципиальная ценность и перспективность метода очевидны, особенно для получения изделий большой плотности и с высокими механическими свойствами.

Непрерывные методы формования

Непрерывные методы формования позволяют получить “протяженные” изделия (прутки, листы) методами порошковой металлургии. К непрерывным процессам формования относится формование в открытой пресс форме – клиновое или формование скошенным пуансоном; выдавливание или экструзия; а также формование в валках – прокатка. Все эти методы формования характеризуются постоянным или постепенно возрастающим давлением.

Клиновое формование.

Процесс формования, названный клиновым, позволяет получить толстые листы и прямоугольные стержни большого сечения из порошковых материалов при использовании оборудования сравнительно небольшой мощности.

Процесс клинового формования происходит медленнее, чем обычное формование, однако для формования длинных пластин и прутков является рациональным и перспективным способом.

Спекание. Конечная операция порошковой металлургии - спекание - заключается в нагреве и выдержке заготовок при t 0,7 от t плавления основного компонента. Время выдержки 1-2 часа. В результате спекания между частицами порошка образуются металлические связи. Различают спекание твердой и жидкой фазы Спекание в твердой производится при температуре меньшей температуры плавления компонентов смеси. В жидкой при t превышающей t плавления одного из компонентов. При этом легкоплавкий компонент закрывает капиллярные поры. При необходимости порошковые изделия подвергают отделочным операциям. 1) Калибрование получают изделия с соответствующими размерами 2) Обработка резаньем при необходимости получения отверстий, нарезание резьбы. 3) Термическая для улучшения поверхностных свойств. 4) Повторное прессование и спекание позволяет укрепить заготовку и придать ей соответствующие свойства.

Материалы и изделия. Круг изделий, изготавливаемых методами порошковой металлургии, весьма широк и непрерывно расширяется. К ним относятся зубчатые колеса, рычаги, кулачки и поршни для автомобилестроения, машиностроения, энергетики, промышленности средств связи, строительной, горнодобывающей и авиакосмической промышленности. Из ленты, полученной холодной прокаткой никелевого порошка, изготавливают монеты (например, канадский пятицентовик). Порошок железа используется в качестве носителя для тонера в ксероксах, а также в качестве одного из ингредиентов изделий из зерновых продуктов и хлеба повышенной питательности. Алюминиевый порошок служит компонентом ячеистого бетона, красок и пигментов, твердого ракетного топлива.

2. Технико-экономические показатели технологических процессов порошковой металлургии

Экономическая целесообразность применения порошковой металлургии для изготовления многих металлоизделий обоснована в следующих случаях:

• когда необходимо металлоизделиям придать особые свойства, которые невозможно получить другими способами;

• когда расход дорогостоящего материала недопустим;

• когда трудоемкость порошкового металлоизделия ниже альтернативного;

• когда сложность геометрической формы детали требует для ее выполнения сложных и дорогостоящих инструментов.

Технико-экономические преимущества метода порошковой металлургии перед другими способами производства:

· экономия металла;

· возможность замены цветных и дефицитных металлов менее дефицитными и более дешевыми без ущерба для свойств изделий;

· повышение производительности труда;

· получение материалов со специальными свойствами и т. п.

Высокие технико-экономические показатели создали предпосылки для широкого применения порошковых материалов в различных областях техники, роста выпуска деталей и непрерывного расширения их номенклатуры.

Сравнение экономических показателей:

1) При обработке резаньем до 80% уходит в стружку, методом порошковой металлургии потери до 5% (рис.

Рис. 8. Сравнение экономических показателей при производстве металлоизделий

2) Трудовые затраты в 8 раз меньше чем обычными методами, производительность труда в 2 раза больше

3) Порошковая металлургия позволяет заменить изделия из цветных металлов, материалами на основе железного порошка.

Основные технико-экономические показатели (для предварительных укрупненных расчетов) приведены в таблице 1.

Таблица 1

№ п/п	Наименование показателя	Единица измерения	Значение показателя
1 2 3	Станкоемкость на 1 т Трудоемкость на 12 т Выпуск в год на 1м² общей площади цеха Выпуск в год на 1 рабочего на 1 работающего	Станко-ч Чел.-ч т т т	Рассчитывается по формуле: см. табл. 2 см. табл. 2 см. табл. 2

Станкоемкость на 1 т изделий представляет собой затраты нормируемого времени на изготовление тонны изделий по всем станочным операциям, предусмотренным технологическим процессом.

(2)

где Ст - станкоемкость на 1 т, станко-ч;

С - станкоемкость на 1 т на операции i-го вида, станко-ч;

n - количество видов операций.

Трудоемкость на 1 т изделий представляет собой сумму трудоемкости на 1 т всех операций, входящих в технологические процессы, т.е.

(3)

где Тт - технологическая трудоемкость на 1 т изделий, чел.-ч;

Ттi - трудоемкость на 1 т на i-й операции, чел-ч;

n - количество операций, входящих в технологический процесс; определяется как соотношение станкоемкости на 1 т на этой операции (Стi) к коэффициенту многостаночного обслуживания оборудования, задействованного на той же операции.

Зависимость станкоемкости и технологической трудоемкости на 1 т изделий от производительности оборудования или массы изделий для основных технологических операций представлено на графиках 1 - 4.

Ориентировочные технико-экономические показатели приведены в таблице 2.

Таблица 2

Средняя масса изделий, кг	Выпуск в год на 1 рабочего, т	Выпуск в год на 1 работающего, т	Выпуск в год на 1м² общей площади
До 0,05 0,05 – 0,10 0,11 – 0,30 0,31 – 0,65 Свыше	9 – 11 12 – 20 21 – 28 28 -	7 – 8 9 – 15 16 – 22 больше 22 -	0,2 – 0,22 0,23 – 0,3 0,31 – 0,45 0,46 – 0,6 0,6

Примечания к таблице 2:1. Выпуск в год приведен для среднесерийного производства при годовом выпуске 1000 - 5000 т при наиболее типичном соотношении технологических схем:

однократное прессование (конструкционные материалы) - 40 %;

двойное прессование (конструкционные материалы) - 10 %;

штамповка (конструкционные материалы) - 20 %.

2. Для определения данных для мелкосерийного производства следует применить коэффициент 0,8, для крупносерийного и массового производства соответственно - 1,15.

Определение станкоемкости и технологической трудоемкости на 1 т для операций подготовки и приготовления шихты, спекания, маслопропитки, термообработки и др.

3. Основные направления и перспективы развития технологических процессов порошковой металлургии

Порошковая металлургия - малотоннажное производство с большой перспективой.

Среди многообразных способов обработки металлов порошковая металлургия занимает свое особое место, так как позволяет получать не только изделия различных форм и назначений, но и создавать принципиально новые материалы, которые другим путем получить достаточно сложно.

В России насчитывается около 30 предприятий, которые освоили подобное производство.

Устойчивый спрос на изделия из медных порошков наблюдается в машиностроении, автопроме, электротехнической промышленности, производстве нефтегазового оборудования, запорной арматуры и бытовой техники. У материалов, изготовленных методом порошковой металлургии, можно получить широчайший диапазон свойств, порой уникальных. К примеру, можно регулировать физические, механические, электрические, магнитные и др. свойства производимой продукции. И как показывает практика, эта продукция обладает высокими эксплуатационными характеристиками и более низкой себестоимостью в сравнении с аналогами, полученными методами литья, механической обработки, вырубки и, соответственно успешно конкурируют с ними. Есть целый ряд материалов и изделий, которые вне технологии порошковой металлургии не получить никаким другим способом, например, пористые бронзо-графиты и дисперсно-упрочненные композиционные материалы.

Неоспоримое, и, пожалуй, наиболее важное преимущество порошковой металлургии - это экономия металла. Например, при литье, мехобработке, вырубке из проката и прутковых заготовок коэффициент использования металла составляет от 30-60%, а у изделий из порошков он превышает 90%. Арифметика тут простая, чем больше объем производимой продукции, тем выше экономия.