Основные понятия

Порошковой металлургией называются отрасли, охватывающие производство металлических порошков, а также изделий из них или их смесей с неметаллическими материалами, при этом основной компонент не доводится до расплавления.

Преимущества порошковой металлургии по сравнению с другими методами изготовления деталей машин и приборов состоят в следующем: получение изделий, которые невозможно изготовить никакими другими методами (фильтры, пористые подшипники, контакты из псевдосплавов на основе тугоплавких металлов и др.); экономия материалов, возможность получения исходных материалов из отходов металлургической и машиностроительной промышленности (например, стружки, окалины и т.п.), получение изделий без дальнейшей механической обработки, что приводит к значительному снижению себестоимости материалов и готовой продукции.

Метод порошковой металлургии включает следующие технологические операции: 1) получение порошков; 2) приготовление шихты (смешивание); 3) формообразование (прессование или прокатка) заготовок; 4) спекание; 5) дополнительная обработка (механическая, химико-термическая и др.).

При производстве порошковых деталей необходимо учитывать сложность конфигурации изделия (приложение А). Иногда рентабельным производство становится уже при годовом выпуске в несколько тысяч изделий (например, в случае VII группы сложности), а иногда – только при выпуске 100-300 тыс. изделий некоторых типов I-III групп сложности.

Недостатки метода порошковой металлургии: нестабильность свойств, трудность изготовления крупногабаритных и сложных по форме изделий и другие.

Порошки металлов являются основными исходными материалами для изготовления порошковых изделий. Промышленностью выпускаются металлические порошки: железный, медный, никелевый, хромовый, кобальтовый, вольфрамовый, молибденовый, титановый, ниобиевый, циркониевый и другие.

Основные методы получения порошков можно разделить на физико- химические и механические.

Металлические порошки характеризуются физическими и технологическими свойствами, химическим составом. К физическим свойствам металлических порошков относятся: форма и размер частиц порошка, гранулометрический состав, удельная поверхность частиц порошка и т.д. Форма частиц может быть сферической, осколочной, дендритной, волокнистой и другой в зависимости от химической природы металла и способа получения.

Гранулометрический состав порошка – это соотношение частиц разных размеров (фракций), выраженное в процентах. От гранулометрического состава в сочетании с другими свойствами зависят плотность, текучесть, прессуемость, усадка при спекании и физико-механические свойства готовых изделий.

Под удельной поверхностью частиц порошка понимают суммарную поверхность всех частиц порошка, взятого в количестве единицы объема или массы.

Технологические свойства порошков характеризуются насыпной плотностью, текучестью, прессуемостью. Насыпная плотность (γ, кг/м3) – это плотность единицы объема свободно насыпанного порошка. Относительная плотность (θ, %) – отношение насыпной плотности к удельной плотности компактного материала.

Текучесть характеризует способность порошка заполнять собой определенную форму. Определение текучести порошка основано на регистрации скорости истечения навески порошка (50 г) через калиброванное отверстие. Измеряется в граммах в секунду.

Прессуемость порошка характеризуется двумя факторами: формуемостью и уплотняемостью. Хорошая уплотняемость порошков облегчает прессование, так как при этом требуется меньшее давление для достижения заданной плотности, а при хорошей формуемости получаются более прочные и неосыпающиеся заготовки. Существенное влияние на прессуемость оказывают размеры и форма частиц порошка.