Раздел 5. Технология производства изделий из порошков, полимеров, резин, композиционных и неорганических материалов

Наряду с традиционными материалами и их технологиями в машиностроении все шире применяются материалы со свойствами, в ряде случаев недостижимыми при традиционном изготовлении. Вместе с тем важен и фактор малоотходности при изготовлении изделий.

Этим требованиям отвечают рассмотренные в данном учебнике порошковая металлургия (ПМ), самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), технологии полимеров, композиционных материалов (КМ), резин, неорганических стекол и керамик.

5.1. Порошковая металлургия

Одним из методов, широко применяемом в машиностроении, является метод порошковой металлургии, позволяющий получать "безотходно" изделия как конструкционные, так и инструментальные. Это детали массой от нескольких грамм до нескольких килограмм, антифрикционные материалы, не требующие смазки, инструментальные сверхтвердые материалы и многое другое.

Основателем наиболее широко применяемой в современном машиностроении технологии порошковой металлургии по праву является русский ученый П.Г.Соболевский (1782-1841), который в 1828 г. разработал способ получения изделий из платины. Сам Соболевский так описывает технологию этого процесса: "…очищенную платину в губчатом виде набиваем мы, холодную весьма плотно в толстую железную кольцеобразную форму произвольной величины, сдавливаем ею сильным натиском винтового пресса и, вынув из формы, получаем плотный кружок, имеющий металлический блеск. В сем состоянии платиновый кружок не имеет еще ковкости и сила сцепления частиц платины между собою не противостоит в нем сильным ударам – оный ломается и крошится. Для обращения таковых кружков в ковкую платину надлежит только нагреть их до белого раскаления и при сей степени жара подвергнуть давлению того же пресса. От одного удара кружок платины вовсе изменяет вид свой – зернистое сложение его становится плотным, монолитным и оный делается совершенно ковким. Величина кружков не представляет в сем случае никакой разности: большой и малый кружок от одного удара делаются равно ковки и тягучи. После такого обжатия кружки проковываются в полоски или прутки желаемого вида обыкновенным образом…".

Фактически вышеприведенное описание соответствует современной технологии получения деталей методом порошковой металлургии – динамическим горячим прессованием (ДГП).

Разработка П.Г.Соболевским порошкового метода получения изделий из платины в начале Х1Х века, несомненно, явилось новым этапом в развитии науки и техники. Были созданы основы технологии порошковой металлургии.

В начале ХХ века были разработаны способы получения вольфрамового порошка и изделий из него (нитей накаливания для электрических ламп, жаропрочных сплавов). Это явилось следующим этапом, оказавшим существенное влияние на развитие электроламповой промышленности, а также металлургии и машиностроения.

В 20-е годы ХХ в. методами порошковой металлургии были созданы твердые сплавы на основе карбида вольфрама, которые внесли революционные изменения в технику обработки металлов.

Начиная с 30 - 40-х годов ХХ столетия, развитие порошковой металлургии каждое десятилетие знаменовалось новыми крупными разработками. И сегодня можно назвать материалы для энергетических реакторов на быстрых нейтронах и термоядерной энергетики, для нового поколения высокоэффективных двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин, для электроники и вычислительной техники, не говоря уже об инструментальной промышленности и машиностроении, получение которых немыслимо без порошковой металлургии.

Порошковая металлургия обладает большими возможностями в управлении структурой и свойствами материалов, что позволило создать новые керамические, аморфные и композиционные материалы.