Гост 28378-89

Алан-э-Дейл       11.06.2022 г.

Технологический процесс производства порошков

Получение металлокерамической детали начинается с изготовления порошков. Порошки бывают разных фракций и различных размеров. Отсюда – различие в способах их производства.

Существуют две группы принципиально разных методов получения порошков:

  • Физико-механические методы – измельчение посредством механического воздействия на металлические частицы в твердой или жидкой фазе. Эти методы основаны на комбинировании статических и ударных нагрузок.
  • Химико-металлургические методы – изменение фазового состояния исходного сырья. Это восстановление окислов и солей, электролиз, термическая диссоциация карбонильных соединений.

Имеются ключевые моменты применяющихся способов производства металлических порошков:

  • Шаровой способ – мелкие металлические обрезки со стружкой дробятся и перетираются в шаровой мельнице.
  • Вихревой способ – нагнетание в специальных мельницах (при помощи вентиляторов) сильного воздушного потока, приводящего к взаимному столкновению частиц металла. На выходе получается качественно измельченный порошок, с блюдцеобразной формой зерен.
  • Применение специальных дробилок. Принцип действия таких устройств основан на измельчении металлических частиц с помощью ударного воздействия падающего груза.
  • Распыление – легкоплавкий металл, находящийся в жидкой фазе, распыляется потоком сжатого воздуха. После этого его отправляют для размельчения к быстровращающемуся диску.
  • Электролиз – металл восстанавливается из расплава под воздействием электрического тока, что делает его хрупким. Это свойство дает ему возможность легко перемалываться в мельнице до состояния порошка. Форма зерен порошка при этом дендритная.

Антифрикционными спеченными материалами на основе меди

Наиболее распространенными антифрикционными спеченными материалами на основе меди являются:

  • оловянистые бронзы;
  • бронзографиты.

Спеченные оловянистые бронзы

Спеченные оловянистые бронзы являются первыми порошковыми антифрикционными материалами на основе меди, которые начали применяться в производстве. Они используются для изготовления подшипников, работающих в легких условиях, характеризующихся малыми скоростями скольжения (менее 1,5 м/с) и большими нагрузками (0,5–1,0 МПа). Оптимальными антифрикционными и механическими свойствами, обеспечивающимися при содержании 9 –10% олова, являются:

  • пористость – 15 – 35%;
  • временное сопротивление на разрыв – 76 – 140 МПа;
  • относительное удлинение – 5%;
  • показатель V·P– 1,5 – 2,5 МПа⋅м/с.

Для работы в условиях повышенных давлений и высоких скоростей скольжения используют спеченные высокопористые бронзы, пропитанные фторопластом. А для повышения несущей способности и снижения скорости изнашивания применяют подшипники пропитанные фторопластом с наполнителем – свинцом. Так, подшипники, изготовленные из стальной ленты, на которую нанесен слой пористой бронзы, пропитанной смесью фторопласта и свинца, имеют основные характеристики:

  • предел прочности – 310 МПа;
  • коэффициент трения при скоростях 0,2 м/с – 0,05 – 0,1;
  • коэффициент трения при скоростях 0,2 – 5 м/с – 0,1 – 0,16;
  • предельная нагрузка – 30 МПа.

В качестве легирующих добавок спеченных бронз применяют титан, никель, железо и другие элементы. Для работы при повышенных температурах используют легированный композиционный материал, содержащий дисульфид молибдена. Основные свойства материалов с различным содержанием дисульфида молибдена приведены в таблице 5.

Таблица 5 – Свойства спеченных бронз с различным содержанием дисульфида молибдена.

Содержание MoS2 вбронзе, % Предел прочности на разрыв, МПа Плотность, г/см3 Ударная вязкость, кДж/м2
 10  600–650  7,3  24
 20  500–550  6,4  8
 30  300–400  5,7  5
 40  250–300  5,3  3

Спеченные материалы содержащие дисульфид молибдена (MoS2), отличаются большой износостойкостью и высокими триботехническими свойствами в широком диапазоне температур (от 40 до 200 °С).

Бронзографиты

Бронзографиты получили широкое распространение в качестве самосмазывающихся подшипников скольжения из композиций бронза-графит, в которых содержание графита обычно составляет 2 – 4%. Бронзографиты используются для изготовления деталей электродвигателей, швейных и стиральных машин, а также в автотракторном электрооборудовании. Основные механические и триботехнические свойства спеченных оловянистых бронз и бронзографитов приведены в таблице 6.

Таблица 6 – Механические и триботехнические свойства спеченных оловянистых бронз и бронзографитов

Маркаматериала  Пористость (ср.) %  Предел прочности на разрыв, МПа    Твердость (ср.) НВ, МПа Коэффициент трения с жидкостной смазкой Максимальные допустимые
нагрузка, МПа скорость, м/с
 Бр 010  18  60  450  0,05  4  10
 БрОГр10-2  18  50  350  0,05  4  10
 БрОГр9-3  18  40  400  0,05  4  10
 БрОГр8-4  18  35  350  0,05  4  10
 БрОСГр1-29-0,5  18  45  450  0,02  –  –
 Бр010-ФГ  33  30  350  0,05  5  50
 БрОЦ6-6-ФТ  33  30  350  0,05  5  50

Из-за низкой пластичности и недостаточно высоких триботехнических характеристик бронзографиты мало применяют в узлах трения, работающих при ударных нагрузках и при отсутствии жидкостных смазок.Перспективными триботехничкскими материалами для подшипников скольжения являются износостойкие спеченные хромооловянистые и хромоникелевооловянистые бронзы с твердыми смазками.

Основные механические и триботехнические свойства хромооловянистых бронз приведены в таблице 7.

Таблица 7 – Механические и триботехнические свойства спеченных хромооловянистых бронз.

Коэффициент трения

Марка спечённой бронзы  Твердость НВ, МПа  Предел прочности на разрыв, МПа  Относительное удлинение, %  Коэффициент трения Износ без смазки, мкм/км  
 Без жидкостной смазки Со смазкой в масле
 БрОХ5-10  1150  330  9,5  0,6  0,09  0,05
 БрОМс5-10-2  1150  335  2,5  0,2  0,05  0,009
 БрОХМс5-10-4  1150  320  1,5  0,16  0,04  0,007
 БрОХМсГр5-10-1-1  1150  320  2,5  0,2  0,05  0,01
 БрОХМсГр5-10-2-2  1150  310  1,5  0,15  0,05  0,008

Эти подшипники могут работать в узлах трения при повышенных температурах. (~100 °С) и значительных скоростях скольжения (до 30 м/с) в условиях агрессивных сред и высоких давлений. Хромооловянистые и хромоникелеоловянистые бронзы целесообразно применять для изготовления деталей, работающих в узлах трения без жидкостной смазки при средних и тяжелых условиях эксплуатации, а также в изделиях общего машиностроения, работающих в обычных условиях, с целью повышения их ресурса работы.

Классификация материалов

Принято классифицировать красящий материал по типу полимеров, входящих в состав. По виду основных компонентов краска может быть пригодна для применения на открытом воздухе или внутри помещений. Наиболее популярно группирование по способу образования пленки на поверхности и по методу затвердевания слоя.

Принято выделять два больших класса красок по типу пленкообразующего вещества. Термопластичные и термореактивные краски – это основные виды порошковых красок по типу пленкообразующих способностей. Они также имеют разветвленную классификацию.

Термопластичные

Термопластичные порошковые краски содержат в своем составе красящие компоненты на базе веществ, которые образуют покрытие в виде пленки благодаря плавлению элементов краски и их охлаждению. Образование слоя не сопровождается химическими реакциями. Однако пленка может раствориться при несоблюдении температурного режима. Выбор краски производится в зависимости от условий:

  1. Для декоративных целей используется термопластичная краска, основу которой составляет винилит. Это красящее вещество пригодно только для окраски внутри помещений, при этом его достаточно малая толщина дает хорошую защиту от влаги при комнатной температуре.
  2. Для наружных работ и покрытия поверхностей внутри помещений годится краска на основе поливинилхлорида. Она отличается высокой атмосферостойкостью и устойчивостью к химическим веществам.
  3. Высокие показатели физико-механических свойств слоя на базе полиэтилена привели к тому, что данная полимерная краска активно используется для окраски трубопроводов различного назначения.
  4. Полиамиды, входящие в состав полиамидной краски, имеют высокие показатели эстетической привлекательности, применяются в декоративных целях для окрашивания как внутри помещений, так и снаружи.

Термореактивные

Термореактивные порошковые краски представляют собой термореактивный пленкообразователь. Здесь составные частицы сплавляются, и идет химическая реакция. Их преимущество в том, что покрытие не плавится и не растворяется, характеризуется высокой твердостью и стойкостью к различным дефектам. Поэтому краска активно используется в машиностроении. В ее состав могут входить различные эпоксидные и полиэфирные смолы.

Порошковая краска такого типа требует строго соблюдать методику окраски. Только в этом случае можно добиться положительного результата, отвечающего всем параметрам цветостойкости и атмосфероустойчивости. Особенности краски:

  1. Эпоксидные вещества придают ей высокую механическую прочность и стойкость. Однако на поверхности под влиянием солнечного ультрафиолета могут образоваться существенные дефекты.
  2. По сравнению с эпоксидным красящим веществом, полиэфирная краска не разрушается на открытом воздухе, используется для окраски вне помещения. Отличается высокой устойчивостью цвета.
  3. Акрилатная основа обеспечивает высокую устойчивость к разнообразным щелочным соединениям. Насыщенность цветового пигмента сохраняется длительное время.

Технологический процесс производства порошков

Получение металлокерамической детали начинается с изготовления порошков. Порошки бывают разных фракций и различных размеров. Отсюда – различие в способах их производства.

Существуют две группы принципиально разных методов получения порошков:

  • Физико-механические методы – измельчение посредством механического воздействия на металлические частицы в твердой или жидкой фазе. Эти методы основаны на комбинировании статических и ударных нагрузок.
  • Химико-металлургические методы – изменение фазового состояния исходного сырья. Это восстановление окислов и солей, электролиз, термическая диссоциация карбонильных соединений.

Имеются ключевые моменты применяющихся способов производства металлических порошков:

  • Шаровой способ – мелкие металлические обрезки со стружкой дробятся и перетираются в шаровой мельнице.
  • Вихревой способ – нагнетание в специальных мельницах (при помощи вентиляторов) сильного воздушного потока, приводящего к взаимному столкновению частиц металла. На выходе получается качественно измельченный порошок, с блюдцеобразной формой зерен.
  • Применение специальных дробилок. Принцип действия таких устройств основан на измельчении металлических частиц с помощью ударного воздействия падающего груза.
  • Распыление – легкоплавкий металл, находящийся в жидкой фазе, распыляется потоком сжатого воздуха. После этого его отправляют для размельчения к быстровращающемуся диску.
  • Электролиз – металл восстанавливается из расплава под воздействием электрического тока, что делает его хрупким. Это свойство дает ему возможность легко перемалываться в мельнице до состояния порошка. Форма зерен порошка при этом дендритная.

Долгий путь к первой стали

Чтобы узнать сталь, мы должны сначала понять железо, потому что металлы — это почти одно и то же. Сталь содержит железо с концентрацией от 98 до 99 процентов и более. Остальное — это углерод — небольшая добавка, которая существенно влияет на свойства металла. В веках и тысячелетиях до прорывов, которые строили небоскребы, цивилизации настраивались и обрабатывались плавкой, чтобы железо становилось все ближе к стали.

Около 1800 г. до н.э. люди на Черном море, называемые Чалибами, хотели изготовить металл, более прочный, чем бронза, — то, что можно было бы использовать для изготовления непревзойденного оружия. Они помещали железные руды в очаги, забивали их и увольняли для смягчения. Повторив этот процесс несколько раз, Чалибы вытащили из кузницы крепкое железное оружие.

То, что сделали чалибы, называется кованым железом, одним из нескольких основных предшественников современной стали. Вскоре они присоединились к воинственным хеттам, создав одну из самых могущественных армий в древней истории. Ни одно национальное оружие не соответствовало хеттскому мечу или колеснице.

Другой младший брат Стила, так сказать, чугун, который был впервые изготовлен в древнем Китае. Начиная примерно с 500 г. до н.э., китайские металлисты строили печи высотой в семь футов, чтобы сжигать большие количества железа и дерева. Материал выплавляли в жидкость и разливали в резные формы, принимая форму кулинарных инструментов и статуй.

Однако ни кованый, ни чугун не был идеальной смесью. Кованое железо в Чалибах содержало только 0,8% углерода, поэтому оно не обладало прочностью на разрыв стали. Китайский чугун с содержанием углерода от 2 до 4 процентов был более хрупким, чем сталь. Кузнецы Черного моря в конце концов начали вставлять железные прутья в груды раскаленного белого угля, которые создавали кованое железо, покрытое сталью. Но у общества в Южной Азии была лучшая идея. Индия будет производить первую настоящую сталь.

Около 400 г. до н.э. индийские металлисты изобрели метод плавки, который связывал идеальное количество углерода с железом. Ключ был глиняным сосудом для расплавленного металла: тиглем. Рабочие положили в тигли маленькие кованые прутки и кусочки угля, затем запечатали контейнеры и вставили их в печь. Когда они подняли температуру в печи с помощью воздушных выстрелов из сильфона, кованое железо расплавилось и поглотило углерод в древесном угле. Когда тигли остыли, слитки из чистой стали лежали внутри.

Индийские железные мастера доставили свою «сталь вооза» по всему миру. В Дамаске сирийские кузнецы использовали металл, чтобы выковать знаменитые, почти мифологические мечи «дамасской стали», которые, как говорят, достаточно острые, чтобы резать перья в воздухе (и вдохновляющие вымышленные суперматериалы, такие как валерианская сталь Игры престолов). Индийская сталь прошла весь путь до Толедо, Испания, где кузнецы выбили мечи для римской армии.

При поставках в сам Рим абиссинские торговцы из Эфиопской империи служили лживым посредникам, преднамеренно дезинформируя римлян, что сталь была из Сереса, латинского слова для Китая, поэтому Рим подумал, что сталь пришла из места, слишком отдаленного для завоевания. Римляне назвали свою покупку сталью Seric и использовали ее для основных инструментов и строительного оборудования в дополнение к оружию.

Железные дни как драгоценный металл давно прошли. Самые жестокие воины в мире теперь будут носить сталь.

Клеи

Классификация клеев. Клей — это композиция на основе полимерных или природных материалов, присадочный материал, применяемый для получения прочных неразъемных соединений. Соединение деталей производят путем нанесения клея на соприкасающиеся поверхности деталей, конструкций и изделий из различных материалов (древесины и полуфабрикатных изделий из нее, картона, пластиков, пластмасс, тканей и других материалов, в том числе металлов и их сплавов).

Клеи классифицируют по различным признакам. По источнику сырья различают клеи:

  • животного происхождения (органические, белковые) — глютиновые (мездровые, костные, рыбные), альбуминовые, казеиновые;
  • растительные — каучуковые, на основе масличных и белковых растений, декстрина (модифицированного крахмала) и натурального крахмала;
  • природные — асфальтовые, битумные, силикатные;
  • синтетические — карбамидные, фенолформальдегидные, поливинилацетатные (ПВА), резольные, мочевинные и специальные.

По виду (форме) клеевого материала клеи подразделяют:

  • на твердые (плитко- и крошкообразные);
  • порошкообразные (мелкая бело-желтая мука, мелкая стружка, лапша);
  • пастообразные (замазки, пасты, клеевые массы);
  • полужидкие;
  • жидкие;
  • пленкообразные.

По способу отверждения клеи подразделяют на клеи холодного отверждения при температуре 18 … 20 °С и горячего отверждения при температуре свыше 80 °С (под гидравлическим горячим прессом).

По стойкости (обратимости) клеевой массы (шва) различают клеи:

  • вторично обратимые (термопластичные);
  • вторично необратимые (термореактивные);
  • вторично растворимые в воде при температуре 50 … 70 °С;
  • вторично нерастворимые и необратимые при любых условиях.

Свойства и требования к клеям. С целью образования прочного соединения клеевого шва все группы и марки клеев должны обладать следующими свойствами:

  • адгезия (прилипаемость) к склеиваемым поверхностям;
  • когезия (образование монолитности в сочетании с прилипаемостью и пластичностью);
  • жесткость клееной конструкции;
  • прочность (в том числе склеиваемого шва);
  • пластичность;
  • диффузионная способность (при склеивании металлов и материалов, имеющих атомно-кристаллическое строение);
  • водо-, атмосферо-, влаго- и кислотостойкость;
  • схватываемость (отверждение);
  • проницаемость (в поры древесины);
  • тепло- и хладостойкость;
  • неплавкость;
  • нерастворимость;
  • рабочая (долговременная) стойкость, или клеящая работоспособность (жизнеспособность);
  • долговременная сохранность и др.

Клеи для склеивания металла, абразивов и фрикционных изделий. Для склеивания металлических конструкций (приборы, часовые механизмы, точное машиностроение, авиа-, ракето-, авто-, судо- и вагоностроение, абразивы и фрикционные изделия) применяется большая группа клеев:

  • фенолформальдегидные и резорцинформальдегидные (модифицированные) клеи и смолы;
  • универсальные клеи на основе полиуретановых, эпоксидных и других смол: полиамидной, акриловой, перхлорвиниловой;
  • клеи на основе натурального и синтетического каучука.

Из этих видов клеев самым известным и широкоприменяемым является клей группы БФ (фенолополиацетатный). Кроме того, также широко применяется клей резиновый группы 88 марок 88Н, 88НП, 88НП-35, 88НП-43 и 88НП-130. Эти клеи относятся к группе универсальных. Ими можно склеивать различные по своей природе и химическому составу материалы. Например, к черным и цветным металлам и их сплавам можно приклеивать древесину, стекло, резину, пластмассы, текстолит, гетинакс и другие материалы, получая при этом прочные конструкции.

Для склеивания металлов (сталь + сталь, алюминий + алюминий и др.) применяется большая группа клеев холодного отверждения (цианакрилатный с добавками и без них, полиакрилатный, модифицированный полиакрилатный, эпоксидный с катализатором и др.). Способ склеивания — контактный. Рабочая температура — 55 … 150 °С (в зависимости от марки). Способ нанесения клея — шпателем, выдавливание из туба или с помощью аппликатора. Применяется для склеивания различных металлических конструкций (в том числе и на конвейере), от которых требуется высокая стойкость к ударным и знакопеременным нагрузкам.

Замазки. Замазки — это присадочный материал, применяемый для крепления деталей и конструкций, создания герметичности и плотности различных вакуумных и гидравлических систем и приборов. Замазки применяются в машиностроении, приборостроении, строительстве и других отраслях промышленности.

Кроме того, производится большая группа специальных замазок: водо-, газо-, кислото-, теплостойких, широко применяемых в машиностроении, приборостроении, в системе различных трубопроводов, строительстве и быту.

Свойства и назначение

Наиболее часто используемыми легирующими элементами являются никель, марганец, хром, кремний, свинец, селен и бор. Менее часто используются алюминий, медь, ниобий, цирконий и вольфрам.Назначение этих элементов очень разнообразно, и при использовании в нужных пропорциях стали получают с определенными характеристиками, которые, однако, не могут быть достигнуты с обычными углеродистыми сталями.Сплавы обычно классифицируются с учетом элементов, содержание которых наиболее велико, и которые называются базовыми компонентами. Элементы, которые находятся в меньшей пропорции, рассматриваются как вторичные компоненты.

Железо само по себе не особо прочное, но его прочность значительно возрастает, когда он легируется углеродом, а затем быстро охлаждается для производства стали. Некоторые характеристики стали — мягкая, полумягкая, полутвердая, твердая — в значительной степени обусловлены содержанием углерода, которое может составлять от 0,10 до 1,15%.

Риски

Некоторые ферросплавы производятся и используются в форме мелких частиц; переносимая по воздуху пыль представляет собой потенциальную опасность токсичности, пожара и взрыва. Кроме того, профессиональное воздействие паров при изготовлении некоторых сплавов может привести к серьезным проблемам со здоровьем. Ряд сплавов олова опасен для здоровья (особенно при высоких температурах) из-за вредных свойств металлов, с которыми можно легировать олово (например, свинец).

Практическое применение легирующих добавок

Никель, осмий, рутений, медь, золото, серебро и иридий легируются платиной для повышения твердости. Сплавы, образованные с кобальтом, приобрели значение благодаря своим ферромагнитным свойствам. Родий используется в качестве антикоррозийного электролитического покрытия для защиты серебра от потускнения. Родий легируется платиной и палладием, чтобы получить очень твердые сплавы.Цель легирования медью — повысить коррозионную стойкость.Также медью легируют серебро. В чистом виде серебро слишком мягкое для изготовления монет, столовых приборов и украшений, для всех областей применения оно упрочняется путем легирования медью.

Черные сплавы

Черные сплавы — это железо и его сплавы. Значительное содержание углерода делает чугун очень хрупким. Несмотря на свою хрупкость и более низкие механические свойства, чем у стали, их низкая себестоимость, простота литья и специфические характеристики делают их одним из самых ценных в мире продуктов с самым большим тоннажем производства.

Цветные сплавы

Цветные сплавы — это сплавы, которые не содержат железа или содержат относительно небольшое количество железа. Их характеристики — значительная коррозионная стойкость, высокая электро- и теплопроводность, низкая плотность и простота производства.

Нержавеющая сталь

Общие характеристики нержавейки делают ее универсальным материалом, который хорошо адаптируется к требованиям сегодняшнего дня. Любые виды сплавов имеют свои преимущества в зависимости от химического состава.

Эстетика. Существует ряд видов отделки поверхности: от матовой до глянцевой, от сатиновой до гравировки. Отделка также может быть узорчатой или окрашенной, что делает нержавеющую сталь уникальным и эстетичным материалом. Архитекторы часто выбирают этот материал для строительных работ, дизайна интерьера и городской мебели.

https://youtube.com/watch?v=zEpXGAB98hM

Механические свойства.Нержавейка обладает лучшими механическими свойствами при комнатной температуре по сравнению с другими материалами, что является преимуществом в строительном секторе, так как позволяет снизить вес на м² или уменьшить размеры элементов конструкции. Хорошая эластичность и твердость в сочетании с неплохой износостойкостью (трение, истирание, удары, эластичность…) позволяют использовать нержавейку в широком спектре проектов. Кроме того, нержавейка может устанавливаться на стройплощадке, несмотря на зимние температуры, без риска хрупкости или поломки, что не препятствует удлинению сроков строительства.

Огнеупорность. По сравнению с другими металлами, нержавейка обладает лучшей огнеупорностью в конструкции благодаря высокой температуре плавления (выше 800 °C). Нержавейка не выделяет токсичных паров. Коррозионная стойкость: при содержании хрома 10,5% нержавеющая сталь постоянно защищена пассивным слоем оксида хрома, который естественным образом образуется на ее поверхности при контакте с влажностью воздуха. При повреждении поверхности пассивный слой восстанавливается. Это обеспечивает коррозионную стойкость.

Композитные материалы

Большое развитие порошковая индустрия получила с развитием высокотехнологичной техники, требующей изделий из композитных материалов. Отличие композитов от сплавов состоит в возможности получать прочные соединения разнородных металлических и неметаллических компонентов.

Выплавка традиционным способом в металлургических печах не создает растворов, например, вольфрама и меди. После возникновения композитных материалов эта проблема была решена.

Достигается такой результат обыкновенным смешиванием нужных компонентов, приданием формы на прессе с последующим спеканием.

Ядерное топливо также является композитным материалом.

Бизнес и финансы

БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумагиУправлениеОткрытые акционерные обществаПроектыДокументыЦенные бумаги — контрольЦенные бумаги — оценкиОблигацииДолгиВалютаНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыСтрахованиеБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииГосударственные предприятияЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалогиАудитМеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетикаАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьерОрганизация и управление производством

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.