Детская энциклопедия

Меню сайта











Порошковая металлургия

В двигателе автомобиля есть такая деталь — направляющая втулка клапана. Она постоянно испытывает трение. Да еще при очень высоких температурах. Раньше эти втулки делали из чугуна, но они быстро выходили из строя, не выдерживая больших нагрузок. Решили заме­нить чугун другим материалом — более стой­ким к трению и высоким температурам. И вот стали делать втулки из ... порошков — из же­лезных порошков с примесью графита. Авто­мобилисты перестали жаловаться на недолго­вечность втулок.

Метод изготовления деталей из металличе­ских порошков сравнительно молодой. Его возраст — всего несколько десятилетий. Но он уже завоевал себе широкую известность и, благодаря ряду преимуществ, подчас вытесняет такие старые, испытанные способы, как литье, ковка и штамповка.

Что же это за преимущества?

Прежде всего — экономичность. Дело в том, что порошки можно делать из любых металли­ческих отходов, даже, например, из окалины, которую ни в каких других металлургических процессах использовать нельзя. Кроме того, детали из порошков можно сразу делать очень точно. Они почти не требуют последующей механической обработки, а поэтому и отходов получается мало. И главное, детали, получен­ные таким способом, имеют большую стойкость к износу.

Преимущества порошковой металлургии за­ключаются еще и в простоте технологического процесса. Технология эта не нова, она поза­имствована металлургами у мастеров керамики. Красивая керамическая статуэтка и уже знакомые нам втулки проходят приблизительно одинаковый путь: и ту и другую сделали из порошков (только основное сырье у керамики — глина, песок, керамический бой, а у нашей втулки — металл), и та и другая побывали в раскаленных печах. И в результате та и другая по структуре своей получились порис­тыми. Эта общность процессов и некоторых свойств дала деталям из металлических порош­ков название металле керамических.

Путь к металлокерамической детали начи­нается с приготовления порошков. Порошки бывают различного «помола», различны и спо­собы их приготовления. Кусочки, обрезки про­волоки, стружку дробят или перетирают в ша­ровой мельнице (шаровой способ). В мельнице другой конструкции с помощью вентиляторов создают внутри воздушные вихри: сталкиваясь друг с другом, кусочки металла сами измель­чают себя (вихревой способ). Применяют и спе­циальные дробилки с падающим грузом.

Легкоплавкие металлы распыляют в жидком виде: разбрызгивают под давлением сжатого воздуха, а затем направляют на размельчнтель— быстро вращающийся диск. Застывшие капель­ки металла разбиваются на мельчайшие частич­ки. Прибегают и к помощи электрического тока, восстанавливая металл электролизом из растворов и расплавов. Он получается хруп­ким и легко превращается в мельнице в поро­шок. Применяют и химические методы.

Но вот порошок получен. Теперь его прес­суют в стальных пресс-формах под давлением 1000—6000 кг/см2. Частички металла сближа­ются и плотно сцепляются друг с другом. Прес­сование производят на механических и автома­тических прессах (см. ст. «Ковка-штамповка»), оно бывает холодным и горячим.

Однако после прессования детали не обла­дают еще достаточной механической прочно­стью. Чтобы они были совсем готовы, их надо обработать с помощью высоких температур, или, иначе говоря, произвести спекание. При этом частички металла расплавляются и со­единяются друг с другом, образуя плотную однородную массу. Теперь деталь готова. Иног­да для упрощения процесса прессование объединяют со спеканием. При горячем прес­совании материал подвергается одновременно и давлению, и нагреву. В этом случае нагре­вают порошок током, причем можно исполь­зовать токи высокой частоты (см. ст. «Обра­ботка токами высокой частоты»). Такое совмеще­ние экономит время, и готовую деталь иногда получают за несколько минут.

Методом порошковой металлургии делают многие детали, поверхность которых испы­тывает трение: подшипники, уже знакомые нам направляющие втулки, щетки электродви­гателей и т. д. Дело в том, что металлокерамические изделия, благодаря своей пористости, хорошо держат смазку. Иногда пористые под­шипники пропитывают маслом, которое посте­пенно выдавливается и смазывает трущиеся поверхности. Такие самосмазывающиеся под­шипники очень экономичны. Они расходуют мало масла, меньше изнашиваются, и изгото­вить их металлокерамическим путем можно из более дешевых материалов — вместо бронзы и баббита применить железо.

Пористость деталей, сделанных из порош­ков, при необходимости можно увеличивать, добавляя в металлические порошки графит. Кроме того, графит и сам хорошая смазка. В прессованный подшипник, содержащий гра­фит, масло вводить уже не обязательно.

Пористые материалы нужны не только для подшипников, но и для других изделий. Напри­мер, чтобы крыло самолета не покрывалось льдом, на его передней кромке укрепляют пла­стинки из пористого металла. Через поры на поверхность все время поступает специальная незамерзающая жидкость, которая и не дает появляться льду. Из пористой металлокерами­ки делают фильтры для горючих масел и газов. Они настолько дешевы, что засорившийся фильтр даже не очищают, а просто заменяют новым.

Металлокерамика славится и своей жаро­стойкостью. Детали из порошков применяют в тормозных устройствах (ведь при торможе­нии выделяется много тепла) самолетов, авто­мобилей, сельскохозяйственных и землеройных машин. С высокими температурами приходится иметь дело в газовых турбинах и ракетных двигателях, в атомных реакторах. Здесь тоже на помощь инженерам пришла порошковая металлургия, позволяющая получать материа­лы с такими свойствами, каких нет у обычных сплавов,— тугоплавкие, жаропрочные, изно­состойкие. В этих случаях берутся смеси по­рошков различных металлов. Например, для изготовления особенно жаростойких деталей в порошок добавляют хром, никель, титан, молибден, вольфрам и др.

Просто и удобно изготовлять из порошков магнитные материалы — от крошечных магнити­ков для приборов до огромных магнитов, которыми оборудованы многие типы современных подъемных кранов. Такие изделия можно де­лать из смеси магнитного порошка с пласт­массовым. Это позволяет избежать процесса спекания, так как пластмасса связывает кру­пинки металла и без нагрева.

Металлы соединяются также со стеклом и различными минералами. Например, в металломинералокерамике сочетается высокая стой­кость минералов к нагреву и механическая прочность металлов. Эти материалы имеют большое будущее. Сейчас их уже применяют для изготовления защитных, жаропрочных по­крытий, например в реактивных двигателях.





 
Календарь
«  Декабрь 2016  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031

Новые статьи
Каталог статей
Как подготовить ребенка к школе
Освоение навыков чтения
Природные материалы на уроках труда

Статистика




 
Адрес почты Вопросы по рекомендациям, размещению рекламы и обратных ссылок обращайтесь pochta@enciklopediya1.ru
2013 © 2016