Формообразование деталей методами порошковой металлургии

Порошковая металлургия отличается высокой техни­ко-экономической эффективностью и играет огромную роль в научно-техническом прогрессе. Методы порош­ковой металлургии позволяют получать материалы с особыми физико-химическими, механическими и техно­логическими свойствами, которые нельзя получить тра­диционными методами. Порошковая металлургия обес­печивает экономический эффект за счет снижения расхода материалов, уменьшения трудоемкости (в 2-5 раз) и се­бестоимости изготовления (в 1,5-2 раза). При получении деталей (заготовок) методами порошковой металлургии отходы металла составляют 2 — 5 %, а при других мето­дах 28% и более.

Технологический процесс изготовления изделий мето­дом порошковой металлургии состоит из следующих операций: получение металлических порошков, формова­ние изделий из порошков, спекание и последующая от­делка изделий.

Металлические порошки получают механическим, хи­мическим или физико-химическим методами. При меха­ническом измельчении металлов используют паровые, вибрационные и вихревые мельницы, ультразвуковое из­мельчение и холодноструйное дробление. Применяют также метод гранулирования, при котором металличе­ские капли, попадая в воду, застывают в виде мелких частиц.

Химическое и физико-химическое воздействие на ме­талл дает возможность с помощью восстановления окси­дов металлов и электролиза изменять состав сырья и его агрегатное состояние. Получение металлических порош­ков этим методом является наиболее распространенным и экономичным.

Изделия формуют в специальных пресс-формах в хо­лодном состоянии: гидростатическим методом — обжа­тием металлического порошка со всех сторон жид­костью, мундштучным прессованием — выдавливанием через мундштук смеси порошка с пластификатором или прокаткой металлических порошков, при которой полу­чают спрессованную ленту, подвергающуюся в дальней­шем спеканию.

Спекание изделий производят в электрических печах сопротивления или индукционных печах. При горячем прессовании процессы формования порошка и его спека­ния совмещаются.

Методами порошковой металлургии получают втул­ки, шестерни, поршневые кольца и другие детали из ком­позиционных порошковых материалов (железных, медных и т. д.). Кроме того, изготовляют подшипники из пористых материалов на основе железа и меди.

При порошковой металлургии имеется возможность использовать отходы металлообрабатывающей промыш­ленности более полно по сравнению с традиционной переплавкой металлических отходов.

§ 18.3. Изготовление неразъемных соединений Понятие о неразъемных соединениях. Виды неразъемных соединений

В различных конструкциях изделий и сооружений ис­пользуют подвижные и неподвижные соединения отдельных их частей и деталей, а также разъемные и не­разъемные соединения.

К разъемным (демонтируемым) соединениям от­носят такие, которые могут быть полностью разобраны без повреждения составляющих их частей и крепежных деталей. Остальные относят к неразъемным соеди­нениям, которые можно разделить на две группы. К пер­вой группе относят соединения с гарантированным натя­гом, получаемым без дополнительных средств крепления. Они используются, как правило, при сборке готовых деталей. Ко второй группе относят соединения, осуществляемые с помощью сварки, пайки, склеивания, клепки. 1 Их широко используют как при сборке, так и в заготовительном производстве.

Заготовки сложной конфигурации и крупногаба­ритные, состоящие из нескольких частей, наиболее часто получают методом сварки.

Применение сварных заготовок обеспечивает значительную экономию металла и снижение их массы по сравнению с заготовками, полученными ковкой или лить­ем, и клепаными, а также снижение трудоемкости изготовления. Сварные соединения часто обеспечивают боль­шую прочность и надежность при эксплуатации по сравнению с другими видами неразъемных соединений. Поэтому сварку считают одним из прогрессивных технологических процессов изготовления металлоконструкций. Ее можно применять в сочетании с другими процессами, например со штамповкой. Комбинированные методы заготовительного производства (штамповка — сварка) обеспечивают изготовление заготовок сложной формы, близких по размерам к готовым деталям при снижении расхода металла и трудоемкости последующей обработки. Внедрение комбинированных технологических процессов является одним из направлений решения задачи, поставленной XXVI съездом КПСС по совершенствованию заготовительной базы машиностроительного производства.

Нашей стране принадлежит приоритет в изобретении и развитии методов сварки. В 1802 г. русский ученый! акад. В. В. Петров открыл явление электрической дуги, которая обеспечила возможность нагревать и расплавлять металлы.

В 1882 г. русский инженер Н. Н. Бенардос предложил способ электродуговой сварки неплавящимся угольным электродом, а в 1888 г. инженер Н. Г. Славянов разработал метод дуговой сварки плавящимся металлическим электродом. Эти методы являются основой современно­го сварочного производства, они получили широкое рас­пространение во всех странах мира.

Наука о процессах сварки и сварочная техника полу­чили бурное развитие после Великой Октябрьской рево­люции. Особые заслуги в области создания и совершен­ствования современных методов сварки, их автоматиза­ции и механизации принадлежат Научно-исследователь­скому институту электросварки АН УССР и его основа­телю акад. Е. О. Патону. В 1969 г. впервые в мире была осуществлена сварка в космосе плазменной дугой, дугой с плавящимся электродом и электронным лучом.

В решении одной из важных задач, поставленных XXVI съездом КПСС перед металлообрабатывающими отраслями промышленности по снижению металлоемко­сти и экономии металла, существенная роль принадле­жит процессам сварки. Более широкое внедрение сварных конструкций взамен полученных ковкой и литьем, как правило, обеспечивает значительную экономию металла и облегчает процессы их изготовления.

Важнейшей задачей, стоящей перед сварочным про­изводством, является комплексная механизация и авто­матизация процессов сварки. В настоящее время пол­ностью механизированные сварочные станы исполь­зуются при изготовлении тонкостенных труб большого диаметра, котлов для нефтехранилищ; сварочные конвей­еры — при изготовлении автомобилей и комбайнов в массовом производстве. Сейчас создается робототехни­ка, способная выполнять заданную программу и упра­влять процессами при больших скоростях. На промыш­ленных предприятиях имеются отдельные роботы-сварщики 1-го поколения, работающие по жесткой программе и выполняющие тяжелые физические работы. Уже разрабатываются роботы 2-го поколения, осна­щенные органами, реагирующими на изменения условий сварки.