2. Сутність і значення порошкової металургії

Важливим напрямком розвитку промислового виробництва є вдосконалення існуючих і розроблення нових маловідходних, матеріало- та ресурсозберігаючих виробничих процесів. До таких нале-жать технологічні процеси порошкової металургії.

Порошкова металургія одна з наймолодших галузей сучасної тех-ніки і в той же час прадавній спосіб виробництва металів та виробів з них. Ще до нашої ери порошки золота, міді і бронзи використову-вали у декоративних цілях при виготовленні прикрас, посуду та ін.

Сучасна порошкова металургія — галузь техніки, яка включає виго-товлення порошків з металів та їх сплавів і методи отримання з них заготовок і виробів без розплавлення основного компонента (металу).

Методами порошкової металургії можна створювати матеріали з різних компонентів, які суттєво різняться за своїми властивостями, а також нові конструкційні матеріали (металокераміку) з різнома-нітним комплексом фізико-механічних властивостей, а на їх осно-ві — нові вироби. її технології є ефективними і перспективними, успішно конкуруючи з технологіями лиття, обробки тиском, різан-ня та іншими методами обробки металів. Підвищення продуктивно-сті праці, значну економію ресурсів і коштів отримують за рахунок досягнення високої міцності виробів, раціонального використання метала, зниження його витрат, підвищення якості виробів та ін. Виробництво порошкових виробів зосереджено, як правило, на од-ному підприємстві, не вимагає великого парку верстатів і наявності робітників високої кваліфікації.

Порошкова металургія набула широкого розвитку в розвинутих країнах. Вона забезпечує машинобудівну промисловість конструк-ційними, фрикційними й антифрикційними матеріалами; електро-технічну й електронну— магнітами, катодами, резисторами; інстру-ментальну та добувну промисловість— твердими та надтвердими сплавами; авіаційну та космічну техніку, атомну енергетику— жа-ростійкими та надміцними матеріалами; хімічну та металургійну промисловості — хімічно- та термічностійкими матеріалами, каталі-заторами, вогнетривами. Автомобілебудування використовує до 70 % продукції порошкової металургії.

В Україні методи порошкової металургії знайшли застосування в таких виробництвах:

металообробці взамін технологій обробки різанням з досягнен-ням значного зниження (у 3—5 разів) показників витрат мета-лів, працевитрат, собівартості виробів і підвищення у 1,5—2 рази продуктивності праці;

матеріалів на основі залізного порошку взамін лиття кольоро-вих металів;

інструментальних високостійких, високоміцних матеріалів;

фрикційних матеріалів для гальмових систем авіаційного, залі-зничного, автомобільного транспорту, машин і механізмів різ-ного призначення;

антифрикційних матеріалів для підшипників різного призна-чення;

високопористих матеріалі для фільтрів очистки рідин;

жароміцних, жаростійких і стійких до агресивних середовищ матеріалів;

магнітних матеріалів (для постійних магнітів, феритів, магніто-електриків та ін.).

Широке застосування технологій порошкової металургії в умовах масового виробництва сприятиме підвищенню ефективності народ-ного господарства.

Типова технологія виробництва заготівки виробів методом порошкової металургії включає чотири основні операції:

Кожна з вказаних операцій робить значний вплив на формування властивостей готового виробу [2; 278].

3. Виробництво металевих порошків і їх властивості.

Виробництво порошків - складова частина технологічного процесу порошкової металургії.

В даний час використовують велику кількість методів виробництва металевих порошків, що дозволяє варіювати їх властивості, визначає якість і економічні показники.

Умовно розрізняють такі способи виготовлення металевих порошків:

1) механічні; 2) фізико-хімічні; 3) комбіновані.

При механічному способі виготовлення порошків перетворення початкового матеріалу на порошок відбувається шляхом механічного подрібнення в твердому або рідкому стані без зміни хімічного складу початкового матеріалу. До механічних способів відносять дроблення і помел, розпилювання, грануляцію і обробку різанням подрібнюваного матеріалу.

При фізико-хімічному способі змінюється хімічний склад або агрегатний стан початкового матеріалу. Основними методами при фізико-хімічному виробництві порошків є: відновлення оксидів, електроліз металів, термічна дисоціація карбонільних з'єднань.

Подрібнення твердих матеріалів - зменшення початкових розмірів частинок шляхом руйнування їх під дією зовнішніх зусиль. Розрізняють подрібнення дробленням, помелом або стиранням. Найдоцільніше застосовувати механічне подрібнення крихких металів і їх сплавів таких, як кремній, сурма, хром, марганець, феросплави, сплави алюмінію з магнієм. Помел в'язких пластичних металів (мідь, алюміній і ін.) утруднений. У разі таких металів найбільш доцільне використання як сировина відходів металів, що утворюються при обробці (стружка, обрізання і ін.).

При подрібненні комбінуються різні види дії на матеріал статичне – стиснення і динамічне – удар, зріз – стирання, перші два види мають місце при отриманні крупних частинок, другий і третій – при тонкому подрібненні. При дробленні твердих тіл енергія, що витрачається, виконує роботу пружної і пластичної деформації і руйнування, нагріву матеріалів, що беруть участь я процесі роздрібнення.

Для грубого роздрібнення використовують щічні, валкові таі конусні дробарки і бігуни; при цьому отримують частинки розміром 1-10 мм, які є початковим матеріалом для тонкого подрібнення, що забезпечує виробництво необхідних металевих порошків. Початковим матеріалом для тонкого подрібнення може бути і стружка.

Остаточний помел отриманого матеріалу проводиться в кульових відцентрових, вихрових і молоткастих млинах, що обертаються, вібраційних або планетарних.

Кульовий млин - простий апарат, використовується для отримання щодо дрібних порошків з розміром частинок від декількох одиниць до десятків мікрометрів.

У млин завантажують розмельні тіла (сталеві або твердосплавні кулі) і подрібнюваний матеріал. При обертанні барабана кулі піднімаються унаслідок тертя на деяку висоту і тому можливі декілька режимів подрібнення:

3) вільного падіння

4) рухи куль при критичній швидкості обертання барабана.

У разі ковзання куль по внутрішній поверхні барабана, що обертається, матеріал стирається між стінкою барабана і зовнішньою поверхнею маси куль, ведучій себе як єдине ціле. При збільшенні частоти обертання кулі піднімаються і скачуються по похилій поверхні і подрібнення відбувається між поверхнями куль, що труться. Робоча поверхня стирання в цьому випадку у багато разів більше і тому відбувається інтенсивніше стирання матеріалу, чим в першому випадку. При більшій частоті обертання кулі піднімаються до найбільшої висоти і, падаючи вниз (мал. 1,а), проводять дію, що дробить,