Основные способы прессования

Алан-э-Дейл       20.11.2022 г.

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организацииМуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммыОтчетыпо упоминаниямДокументная базаЦенные бумагиПоложенияФинансовые документыПостановленияРубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датамРегламентыТерминыНаучная терминологияФинансоваяЭкономическаяВремяДаты2015 год2016 годДокументы в финансовой сферев инвестиционной

Горячее прессование — порошок

Горячее прессование порошков осуществляют в закрытых пресс-формах при температуре ( 0 5 — 0 8) Тпя основного компонента порошка. По существу горячее прессование представляет собой совмещение в одной операции прессования и спекания. При одновременном применении давления и высокой температуры удается получить изделия 100 % плотности, что практически недостижимо при раздельном ведении холодного прессования и спекания.

Горячее прессование порошков осуществляют в закрытых пресс-формах при температуре ( 0 5 — 0 8) Тш основного компонента порошка. По существу горячее прессование представляет собой совмещение в одной операции прессования и спекания. При одновременном применении давления и высокой температуры удается получить изделия 100 % плотности, что практически недостижимо при раздельном ведении холодного прессования и спекания.

Горячее прессование порошков легированной стали позволяет получать материал, не уступающий по свойствам легированным сталям, выплавленным обычным металлургическим способом.

При горячем прессовании порошка резола происходит дальнейшая конденсация с образованием трехмерной структуры.

Их получают горячим прессованием порошка в вакууме или предварительным выдавливанием из горячепрессованного материала на мощных прессах. Возможно также получение поковок и штамповок бериллия непосредственно из порошков методом горячего прессования в вакууме.

Некоторые закономерности спекания горячим прессованием порошков карбидов вольфрама описаны в работе , где показано, что в области низких давлений при любой температуре наблюдается линейная зависимость плотности от приложенного давления, причем темп уплотнения возрастает с повышением температуры. В области высоких давлений изотермы обнаруживают перегиб, после которого рост плотности с давлением резко замедляется при сохранении прямолинейного характера зависимости.

Образцы готовились спеканием методом горячего прессования порошков германидов, полученных синтезом из компонентов и металлотермическим восстановлением окислов.

Физические свойства германидов гафния.

Первые три германида получены методом горячего прессования порошков гидрида гафния и германия.

Температурные зависимости удельной электропроводности ( а и коэффициента термоэдс ( а моносилицидов хрома ( /, марганца ( 2, железа ( 3 и кобальта ( 4.

Чохральского; равновесные образцы моносилицида хрома готовились методом вакуумного горячего прессования порошков предварительно сплавленных слитков с последующим гомогенизирующим отжигом. Были исследованы как стехиометрические образцы, так и составы с отклонением от стехиометрического состава в сторону металла и кремния.

Компактирование гранул проводится при высоких температурах различными методами: горячим прессованием порошков в пресс-формах, в газостатах, на гидравлических прессах в глухом контейнере и при помощи экструзии.

В промышленности применяются автоматизированные гидропрессы моделей П803 и ПА803 с электронагревом для горячего прессования порошков твердых сплавов со следующими техническими характеристиками.

При изготовлении изделий из пластмасс на основе феноло-альдегидных смол ( фенопластов) в процессе горячего прессования порошков в воздушную среду выделяются фенол, аммиак, альдегиды. Так как при этом возможно комбинированное действие токсических веществ, то рекомендуется снизить предельно допустимые концентрации, установленные для отдельных соединений.

Диаграмма состояния системы.

Химико-металлургические методы

Чаще остальных применятся метод восстановления железа. Выполняется он из рудных окислов или окалины, образующейся в процессе горячей прокатки. Во время реакции восстановления металла нужно постоянно отлеживать количество газообразных соединений в составе порошка.

Превышение предельно допустимой нормы их содержания, приведет к повышенной хрупкости порошка. А это, в свою очередь, делает невозможным операцию прессования. Если избежать этого превышения не удалось, применяют вакуумную обработку, удаляющую большое количество газов.

Способ, основанный на распылении и грануляции – самый дешевый и простой при получении порошков. Дробление происходит под воздействием струй расплава или инертного газа. Распыление осуществляется с помощью форсунок. Регулируемые параметры процесса распыления – температура и давление газового потока. Охлаждение – водяное.

Применение электролиза как метода производства порошков наиболее целесообразно для задачи получения медных порошков, которые имеют высокую степень чистоты.

Производство порошковых изделий

Описание метода

Метод ГИП это один из способов уплотнения металлических или керамических материалов путем приложения высокого изотропного давления при высокой температуре ниже температуры плавления материала. Используется в двух случаях:

  1. Устранение закрытой пористости в отлитой или спеченной детали
  2. Консолидации порошка в закрытом металлическом контейнере

Рассмотрим второй случай, поскольку он является наиболее сложным. Процесс горячего изостатического прессования в случае консолидации порошковых материалов состоит из стадий:

  • Разработка и производство металлической формы
  • Заполнение формы требуемым порошком
  • Вакуумирование формы
  • Помещение в пресс ГИП
  • Повышение температуры и давления
  • Выдержка при нужных технологических параметрах
  • Охлаждение пресса и формы
  • Удаление полученной детали из формы

Ниже, на рисунке приведен пример изготовления детали конечной формы с помощью метода ГИП. Форма отделяется от детали механической обработкой, если деталь имеет простую форму. В случае сложной формы детали, отделение от формы осуществляется с помощью выщелачивания кислотой.

Итак, посмотрим, как выглядит вся производственная цепочка для получения изделий готовой формы методом порошковой металлургии:

Ниже рассмотрены технологические параметры, которые являются наиболее важными для контроля на каждой стадии обработки:

Этап Плавка и распыление с целью получения порошка Изготовление металлической формы для процесса ГИП Горячее изостатическое прессование детали Удаление формы и финишная обработка Сертификация продукции
Наиболее важные технологические параметры Хим. состав
Содержание кислорода.
Содержание примесей.
Состояние сварных швов Плотность.
Пористость.
Размер зерен.
Однородность.
Размеры.
Допуски.
Прочность на разрыв.
Ударная прочность

Применение метода горячего изостатического прессования для получения деталей готовой формы:

  • изготовление вентилей и клапанов из никеля и нержавеющейстали
  • производство лопаток для турбин в аэрокосмическойотрасли
  • в медицине для получения заготовок дляимплантантов

Основные вопросы, которые должны быть приняты во внимание, при рассмотрении метода горячего изостатического прессования на производстве:

  • экономические выгоды при использовании метода порошковой металлургии и горячего изостатического прессования (ГИП) вместо традиционных методов;
  • будет ли повышение качества продукции после применения метода горячего изостатического прессования;
  • есть ли новые возможности для разработки высокотемпературных компонентов при использовании метода ГИП;
  • позволит ли использование метода ГИП снизить расходы на обработку деталей;
  • будут ли сокращены издержки в результате потерь материала при обработке.

Все эти вопросы должны быть тщательно проработаны перед тем, как заменять существующие технологии по производству деталей из металлов и сплавов на технологию горячего изостатического прессования.

Формула изобретения

1. Способ прессования порошковых материалов, включающий введение в порошок жидкости и прессование, отличающийся тем, что в порошок вводят летучую жидкость, которую подают со стороны прессующего пуансона в количестве 0,2-3 объема пор прессовки.

2. Способ прессования порошковых материалов, включающий введение в порошок жидкости и прессование, отличающийся тем, что осуществляют прессование непластичных порошков без пластификатора, при этом в порошок вводят летучую жидкость в количестве 0,2-3 объема пор прессовки, причем жидкость вводят перед прессованием на верхнюю поверхность порошка и одновременно с прессованием до окончания процесса.

3. Способ прессования порошковых материалов, включающий введение в порошок жидкости и прессование, отличающийся тем, что в порошок вводят летучую жидкость в количестве 0,2-3 объема пор прессовки и пластификатор, причем жидкость вводят перед прессованием на верхнюю поверхность порошка и одновременно с прессованием до окончания процесса, при этом при прессовании осуществляют частичное удаление пластификатора.

4. Способ прессования порошковых материалов, включающий введение в порошок жидкости и прессование, отличающийся тем, что в порошок вводят летучую жидкость, представляющую собой раствор соли, в количестве 0,2-3 объема пор прессовки, причем жидкость вводят перед прессованием на верхнюю поверхность порошка и одновременно с прессованием до окончания процесса, при этом при прессовании осуществляют пропитку прессовки.

5. Пресс-форма для прессования порошковых материалов, содержащая матрицу, верхний и нижний пуансоны и устройство для подачи жидкости, отличающаяся тем, что матрица состоит из верхней и нижней частей, верхняя часть матрицы содержит внутреннюю полость, полость для жидкости и внешнюю часть, обеспечивающую герметизацию между верхней и нижней частями матрицы, а устройство для подачи жидкости представляет собой цилиндр, стенки которого имеют симметричные сквозные отверстия, соединяющие внутреннюю полость матрицы с полостью для жидкости, и содержит поршень для подачи жидкости во внутреннюю полость матрицы.

6. Пресс-форма по п.5, отличающаяся тем, что поршень для подачи жидкости конструктивно связан с верхним пуансоном.

7. Пресс-форма по п.5, отличающаяся тем, что для увеличения давления жидкости поршень для подачи жидкости не связан с верхним пуансоном и имеет дополнительный источник давления.

Пластмассами называются материалы, полученные на основе естественных и синтетических высокомолекулярных соединений (полимеров), способные вследствие своей пластичности принимать необходимую форму под воздействием тепла и давления.

По
технологической классификации пластмассы подразделяются на термореактивные
пластмассы и термопластичные пластмассы.

Термореактивные
пластмассы под действием тепла и давления размягчаются, заполняют пресс-форму и
переходят в неплавкое и нерастворимое состояние. Материал изделия становится
необратимым, т.е. при повторном нагреве он в пластическое состояние не
возвращается. Допускают разгрузки пресс-форм в нагретом состоянии. К ним
относятся: фенолформальдегид, селиконопласты, и т.д.

Термопластичные
пластмассы под действием тепла и давления приобретают текучесть, заполняя
пресс-форму, после охлаждения отвердевают, но не переходят в неплавкое и
нерастворимое состояние.

При
повторном нагреве они возвращаются в пластическое состояние (полистирол,
полиэтилен, полиуретан и т.д.) разгрузка пресс-форм может производиться только
после охлаждения. По способу переработки пластмассы могут быть разделены на
следующие группы:

1.   Термореактивные пресс-порошки и пресс-материалы горячего
прессования;

2.   Термораеактивные пресс-порошки и пресс-материалы холодного
прессования;

3.   Термопластические порошки;

4.   Жидкие литьевые термореактивные смолы;

5.   Листовые и фасонные слоистые материалы;

6.   Пленочные материалы – стирофлекс, эфироцеллюлозные пленки и др.

Для выбора
рационально способа изготовления изделий из пластмасс, необходимо знание их
технологических свойств. Такими свойствами пластмасс являются: удельный объем,
текучесть, скорость отвердевания, летучесть, усадка.

Удельный
объем пресс-материала рассчитывается в см3/г или м3/кг.
Знание удельного объема необходимо для определения объема пресс-формы.

Текучесть
пресс-материала – способность материала заполнять пресс-форму под давлением при
определенной температуре: определяется в мг/с. Чем меньше текучесть
пресс-материала, тем больше должно быть давление прессования и наоборот.

Скорость
отвердевания – характеризует продолжительность перехода пластмассы из
пластического состояния в твердое. Она выражается в секундах или минутах на 1
мм толщины образца (с/мм).

Летучесть –
(содержание летучих веществ и влаги) – определяется по разнице в весе до и
после высушивания пресс-материала в термостате при температуре (103–105)ºС
в течении 30мин; определяется в% и колеблется в различных материалах 1,5–5%.
Содержание летучих веществ вредно, так как увеличивает усадку, вызывает
коробление, трещины и вздутия, снижает электроизоляционные и радиотехнические
свойства пластмасс.

Усадка –
характеризует уменьшение размеров детали с момента излечении ее из нагретой
пресс-формы до полного остывания. Исчисляется в процентах по формуле: Y= (a–b)/b∙100%, (1) где а – размер гнезда
пресс-формы при температуре прессования; b – размер изделия при температуре равной
20ºС.

Существует
несколько способов формирования пластмассовых изделий. Построение типового
технологического процесса зависит от конструкций и назначения детали. При
выборе операций и переходов изготовления деталей из пластмасс решаются
следующий вопросы:

1. Подбор и
дозировка компонентов: полимер, стабилизатор, пластификатор, краситель,
инициатор, парообразователь и др.;

2.
Образование исходного материала (пластмассы): смешение; гранулирование;
растворение и т.д.;

3.
Изготовление изделия (переработка материала): прессование, литье под давлением,
выдувание, напыление, окунание и т.д.;

4.
Доработка изделия: декоративная отделка, термообработка, механическая обработка
и т.д.

Шликерное формование

Шликерное формование является способом изготовления изделий путём заливки шликера, представляющего собой однородную концентрированную взвесь порошка в жидкости, в пористую форму с последующей сушкой. При этом процесс формования совершается без приложения внешнего давления. Иногда этот процесс формования называют шликерным литьём.

Для приготовления шликера используют очень мелкие порошки, взвесь которых в жидкости (растворы на основе воды и спирта) однородна и устойчива в течение длительного времени. Шликер содержит некоторое количество добавок (кислоты, щелочи, различные соли), препятствующих скапливанию частиц и улучшающих смачивание частиц порошка и стенок формы жидкостью.

Форму для шликерного формования изготавливают из гипса, пористой керамики, нержавеющей стали и других подобных материалов.

Заготовку получают путем заливки шликера во влагопоглощающую форму, жидкость из которой удаляется через поры. Механизм формования заключается в направленном осаждении твердых частиц на стенках формы под действием направленных потоков жидкости. Потоки возникают в результате впитывания жидкости в поры формы под влиянием разрежения или под воздействием центробежных сил при центробежном шликерном формовании.

Скорость наращивания твердого слоя зависит от скорости удаления жидкости, размера частиц, соотношения между твердой и жидкой фазами в шликере, температуры, количества добавок. Связь между частицами обусловлена в основном механическом зацеплением.

Полученная заготовка извлекается из формы и подвергается сушке и спеканию. Для облегчения удаления заготовки внутреннюю поверхность формы покрывают тонким слоем специального вещества (мыло, графит, бумага, тальк), препятствующего схватыванию с формируемым материалом.

Изделия, полученные шликерным формованием, вследствие большой исходной пористости, которая может достигать 60%, при спекании дают значительную усадку. Однако плотность изделий после спекания получается достаточно большой и равномерной по объёму.

Методом шликерного формования изготавливают изделия сложных форм (трубы, тигли, турбинные лопатки и др.), которые трудно получить традиционными методами прессования, особенно в случае уплотнения хрупких порошкообразных материалов.

Способ — горячее прессование

Способ горячего прессования широко применяется для изготовления изделий из термореактивных пластмасс и некоторых видов термопластов, обладающих ограниченной пластичностью.

Способ горячего прессования в большинстве случаев состоит из следующих операций: образование волокнистого холста, введение связующего в холст и прессование холста со связующим при повышенной температуре.

Способ горячего прессования заключается в том, что операции нагрева и прессования осуществляются одновременно.

Способом горячего прессования перерабатывают термореактивные пластмассы — материалы, которые при нагревании не размягчаются, а переходят в неплавкое и нерастворимое состояние.

Схема прессования биметаллической проволоки с нанесением на недеформируемую проволоку плакирующего слоя.

Третий способ совместного горячего прессования для получения биметаллических профилей, главным образом круглых, заключается в подаче в очко матрицы сердечника и одновременном выдавливании из двух контейнеров другого материала в матрицу.

Известен также способ горячего прессования фторопласта-4 в изделия с помощью текучего компонента. Для получения пресс-композиции порошок фторопласта-4 смешивают с термореактивными полимерами или мономерами, обладающими высокой термостабильностью.

Главное преимущество способа горячего прессования — ( возможность получить материалы с плотностью, ( близкой к рентгеновской, с мелкозернистой и однородной структурой, а также ( возможность регулировать размер кристаллитов условиями горячего прессования. Основная трудность при использовании методов горячего цреюсования-это выбор материалов для изготовления пресс-форм, которые должны обладать высокой огнеупорностью, жаропрочностью, термической стойкостью, хорошей тепло — и электропроводностью.

Получение масла способом горячего прессования предусматривает нагрев и увлажнение мятки в пропиточно-увлажнительном шнеке с последующей термообработкой при температуре 75 — 80 С в жаровне форпрессов и отжимом масла из подготовленной мезги на форпрессах.

Матрицы воронок 03115 изготавливаются способом горячего прессования с пропиткой в гр 1фитовых пресс-формах.

Детали и изделия из фенопластов получают способом горячего прессования под давлением. При повторном нагреве фенопласты не размягчаются, хотя теплостойкость их в большинстве случаев сравнительно невысокая.

Диаграмма эффективности метода порошковой металлургии. — методом порошковой металлургии. Г — механической обработкой.

Фасонные изделия получаются из порошков тугоплавких металлов способом горячего прессования в графитовых прессформах.

Хотя современная технология изготовления профилей из алюминиевого сплава по способу горячего прессования или гнутьем сравнительно проста и позволяет получать профили практически любой конфигурации с большим разнообразием размеров, необходимо иметь сортамент или каталог некоторых общеупотребительных строительных профилей. Это диктуется как экономическими соображениями, так и соображениями ускорения производства, облегчения проектирования и обеспечения надлежащего качества его.

Вследствие сравнительно низких механических свойств из пластмасс общего назначения способом горячего прессования обычно изготовляют рукоятки и головки рукояток управления, нажимные кнопки, маховички, малонагруженные корпуса приборов и другие подобного рода детали.

Горячее прессование

Горячее прессование проводят очень быстро под давлением 1 5 — 3 т / см2 при 1000 С. С готового изделия оболочка удаляется растворением в азотной кислоте.

Горячее прессование осуществляется на специальных вертикальных гидравлических прессах модели ПА-803 усилием 400 кн ( 40 Т) с электронагревательной установкой мощностью 240 ква.

Горячее прессование проводят в широком интервале температур, значительно снижая ( по сравнению с процессом холодного прессования) удельное давление прессования. Порошковые материалы и изделия получаются беспористыми и обладают высокими физико-механическими свойствами. Однако в промышленности горячее прессование применяют в настоящее время ограниченно из-за трудности подбора материалов для прессформ и необходимости создания в ряде случаев инертной атмосферы. К тому же производительность процесса горячего прессования очень низка, так как требуется выдержка под давлением.

Горячее прессование характеризуется тем, что во время прессования порошок нагревается.

Горячее прессование проводят в. Порошковые материалы и изделия получаются беспористыми и обладают высокими физико-механическими свойствами. Однако в промышленности горячее прессование применяют в настоящее время ограниченно из-за трудности подбора материалов для прессформ и необходимости создания в ряде случаев инертной атмосферы. К тому же производительность процесса горячего прессования очень низка, так как требуется выдержка под давлением.

Горячее прессование имеет ряд недостатков — малая производительность, большой износ прессформ, трудность подбора материала прессформ. Необходимость проведения процесса в защитных средах требует последующего отжига изделий для снятия внутренних напряжений и выравнивания структуры. Однако в ряде случаев, например при производстве жаропрочных и твердых сплавов ( алмазно-металлических сплавов), тонких пластин и дисков горячее прессование является основным методом.

Схема изготовления изделий обычным прессованием.

Горячее прессование является одним из основных способов массового изготовления изделий из термореактивных пластмасс и термопластов, обладающих ограниченной пластичностью.

Горячее прессование находит все более широкое применение, так как оно не имеет указанных недостатков холодного прессования. При горячем прессований материал в виде таблеток, гранул, шариков, обрезков ткани, пропитанных смолой, загружают в нагретую пресс-форму, которую закрывают при небольшом давлении. Материал в пресс-форме разогревается и становится пластичным. После замыкания пресс-формы происходит прессование под высоким давлением, вследствие чего материал заполняет все углубления ее полости.

Горячее прессование состоит в совмещении операций прессования порошка и спекания. Повышенная температура порошка позволяет применять значительно меньшие усилия, чем при холодном прессовании. Детали, полученные горячим прессованием, имеют хорошую однородность, более высокие прочность и плотность.

Горячее прессование применяют для изготовления деталей из твердых сплавов и специальных жаропрочных материалов, а также для деталей с большой разницей диаметральных размеров и толщины.

Горячее прессование состоит в совмещении операций прессования порошка и спекания. Повышенная температура порошка позволяет применять значительно меньшие усилия, чем при холодном прессовании. Детали, полученные горячим прессованием, имеют хорошую однородность, более высокие прочность и плотность.

Горячее прессование применяют для изготовления деталей из твердых сплавов и специальных жаропрочных материалов, а также для деталей с большой разницей диаметральных размеров и толщины.

Горячее прессование совмещает процессы прессования и спекания в одной операции и может быть применено для большого класса материалов, изготовление плотных изделий из которых другими методами затруднительно или даже невозможно. Прежде всего это относится к твердым тугоплавким соединениям ( карбидам, боридам, нитридам и силицидам), обладающим высокими температурами плавления, высокой твердостью и крайне малой пластичностью при нормальной температуре.

Схема прессования при двустороннем сжатии.

Индуктивный нагрев

Рисунок I: Обычный индукционный нагрев

В этом процессе внутри пресс-формы вырабатывается тепло, когда она подвергается воздействию высокочастотного электромагнитного поля, создаваемого с помощью индукционной катушки, связанной с электронным генератором. Форма изготавливается из графита или стали, а давление на пуансоны прикладывается одним или двумя цилиндрами. Форма расположена внутри индукционной катушки. Преимущество здесь в том, что давление и индуктивная мощность полностью независимы. Этому процессу подойдут даже порошки с жидкой фазой, также возможно низкое давление. Среди недостатков — стоимость высокочастотного генератора и необходимость правильной юстировки. Если форма расположена не по центру, распределение тепла будет неравномерным. Но основным недостатком является зависимость процесса от хорошей индуктивной связи и теплопроводности формы. Магнитное поле может проникать в форму всего на 0,5–3 мм. С этого момента тепло должно «транспортироваться» в форму за счет теплопроводности материала формы. Равномерный нагрев намного сложнее, если воздушный зазор между формой и индукционной катушкой неодинаков по всей длине профиля формы. Еще одна потенциальная проблема — скорость нагрева. Слишком высокая скорость нагрева приведет к большой разнице температур между поверхностью и сердцевиной, что может разрушить форму.

Смешивание порошков

Смешивание является одной из важных операций при изготовлении материалов и изделий из порошков. Оно заключается в приготовлении однородной механической смеси из порошков различного химического и гранулометрического состава. Задачи смешивания – превращение совокупности частиц твердых компонентов в макрооднородную смесь.

Результат смешивания определяется формой и величиной частиц, числом смешиваемых компонентов и соотношением их количеств, коэффициентом трения между частицами, способностью частиц к слипанию и другими факторами.

Наиболее распространенным является механическое смешивание компонентов в шаровых мельницах, аналогичных применяемым при размоле, и смесителях различных типов. При смешивании в шаровой мельнице смешивание сопровождается одновременным измельчением компонентов. Если измельчение при смешивании нежелательно, используют смесители различных типов. Это могут быть барабанные, в том числе так называемые «пьяные бочки», применение которых в настоящее время ограниченно из-за их недостаточной эффективности, шнековые, лопастные, центробежные, планетарные, конусные и установки непрерывного действия. Широкое применение нашли двухконусные смесители.

Смешивание в лопастных или шнековых смесителях проводят при приготовлении пастообразных смесей. Такие смесители эффективны при добавке к порошку различных веществ, улучшающих процесс прессования, например раствора каучука в бензине, парафина или его раствора в бензине.Для улучшения смешивания разнородных компонентов используют планетарные смесители которые представляют собой емкость, совершающую вращение в трех измерениях, создавая вихревое кружение находящихся в ней компонентов. Качально-трясущееся движение сосуда приводит к чередованию ускорения и замедления в процессе перемешивания частиц, что способствует быстрому и качественному перемешиванию разнородных материалов.

Смешивание порошков может осуществляться в газовой (воздух, инертный газ) или в жидкой (вода, спирт, бензин и др.) средах. В жидкой среде смешивание происходит значительно интенсивнее, чем в газовой. Это объясняется тем, что ввод жидкости в смесь способствует созданию повышенного давления в тонких щелях частиц за счет действия капиллярных сил и распространению трещин в частицах, что приводит к доизмельчению компонентов. Однако, следует иметь в виду, что применение так называемого мокрого смешивания не всегда экономически выгодно. Например, использование воды в качестве жидкой среды вызывает необходимость применения сушки в защитной атмосфере или проведения дополнительного восстановительного обжига из-за возможности окисления металлических порошков. Это ведет к усложнению технологии и повышает себестоимость продукции.

При смешивании компонентов с резко различающимися плотностями используют особые приемы. Например, применяют раздельную загрузку компонентов по частям, перемешивая сначала более легкие с более тяжелым компонентом, а затем к такой смеси добавляют остальные компоненты. В некоторых случаях хорошие результаты достигаются при перемешивании разноплотных компонентов в вакууме. В этом случае поведение компонентов не зависит от их плотности и частицы внутри смесителя движутся с одинаковыми скоростями, что обеспечивает высокую равномерность объёмного распределения компонентов в смеси.

В случае плохих технологических характеристик смеси (низкая текучесть, прессуемость) её подвергают грануляции, под которой понимают операцию образования устойчивых комочков сфероидальной формы, состоящих из сравнительно большого числа частиц.

Для улучшения прессуемости и грануляции порошков при смешивании в смеситель вводят пластифицирующие добавки (растворы в органических жидкостях парафина, воска, каучука и др.), которые обволакивают частицы и при прессовании создают дополнительную прочность прессовок, облегчая их трение между стенками пресс-формы и самими частицами. Кроме присадок, улучшающих процесс прессования, в смесь могут вводится добавки, формирующие те или иные свойства прессовок. Например, поризаторы, обеспечивающие высокую пористость изделий.

Результаты смешивания контролируют либо по физико-технологическим свойствам шихты, определяя гранулометрический состав, насыпную массу, текучесть, прессуемость, либо химическим анализом проб. На практике обычно контролируют часть технологических характеристик смеси и проводят химический анализ проб из неё.

Свойства порошков

В практике металлические порошки характеризуются по следующим свойствам:

  • физическим;
  • химическим;
  • технологическим.

Физические свойства порошков

К физическим свойствам порошков обычно относят преобладающую форму частиц и гранулометрический состав порошка. Форма частиц в основном зависит от способа получения и может быть сферической, губчатой, осколочной, дендритной, тарельчатой, чешуйчатой. Форма частиц оказывает влияние на плотность, прочность и однородность прессовки. Наибольшую прочность прессовок дают частицы дендритной формы. В этом случае упрочнение порошков при прессовании вызывается действием сил сцепления, заклиниванием частиц, переплетением выступов и ответвлением.

Размер частиц порошков, получаемых различными методами колеблется от долей микрометра до долей миллиметра. Для получения прочной прессовки необходим порошок с определенными размерами частиц и набором их по крупности. В практике никогда не встречаются металлические порошки с частицами одной крупности.

Гранулометрический состав порошка представляет собой относительное содержание фракций частиц различной крупности. В сочетании с другими свойствами он влияет на удельное давление при прессовании, необходимое для достижения заданных механических свойств спечённых изделий.

Химические свойства порошков

К химическим свойствам порошков относят в первую очередь содержание основного металла, примесей и загрязнений. На химические свойства влияет также содержание газов в связанном, адсорбированном или растворенном состоянии. Содержание основного металла в порошках бывает не ниже 98 – 99%, и такая чистота порошковых металлов для большинства спеченных изделий является удовлетворительной.

Вредными примесями для железного порошка являются примеси кремнезёма, оксидов алюминия и марганца. Эти примеси затрудняют прессование порошков, увеличивают износ прессформ.

Присутствие в порошках значительного количества газов (кислород, водород, азот и др.), адсорбированных на поверхности частиц, а также попавших внутрь частиц в процессе изготовления и в результате разложения при нагреве загрязнений увеличивает хрупкость порошков, затрудняет прессование, а интенсивное выделение их при спекании может привести к короблению изделий. Поэтому порошки иногда подвергают вакуумной обработке для отгонки газов.

Под технологическими свойствами порошков понимают:

  • насыпная масса порошка;
  • текучесть;
  • прессуемость.

Насыпная масса порошка

Насыпная масса порошка – это масса единицы его объёма при свободной насыпке. Она определяется плотностью материала порошка, размером и формой его частиц, плотностью укладки частиц и состоянием их поверхности. Например, сферические порошки с гладкой поверхностью обеспечивают более высокую насыпную плотность.

Текучесть порошка

Текучесть порошка – это способность перемещаться под действием силы тяжести. Она оценивается временем истечения определённой навески (50 г) через калиброванное отверстие (диаметр 2,5 мм). Текучесть зависит от плотности материала, гранулометрического состава, формы и состояния поверхности частиц и влияет на производительность автоматических прессов при прессовании, так как она определяет время заполнения порошком пресс-формы. Текучесть ухудшается при увлажнении порошка, увеличении его удельной поверхности и доли мелкой фракции.

Прессуемость порошка

Прессуемость порошка – это способность порошка под влиянием внешнего усилия приобретать и удерживать определённую форму и размеры.

Порошки одного и того же химического состава, но с разными физическими характеристиками могут обладать различными технологическими свойствами, что влияет на условия дальнейшего превращения порошков в готовые изделия.Поэтому физические, химические и технологические свойства порошков находятся в непосредственной зависимости от метода получения порошка.

Но не только качественные характеристики порошка лежат в основе выбора способа получения порошков. Очень важными при оценке метода производства порошков являются вопросы экономики – себестоимость порошка, размер капиталовложений, стоимость переработки порошка в изделия.

Все это вызвало необходимость разработки и промышленного освоения большого числа различных способов производства порошков.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.