|
Меню сайта
Статистика
|
Порошковая металлургияПорошковая металлургияВ 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.
|
ПОИСК
Block title
|
