Получение металлических порошков

Несмотря на разнообразие методов является наиболее трудоемкой и дорогой стадией технологического процесса^. Физические, химические и технологические свойства порошков, форма частиц зависит от способа их производства. Вот основные промышленные способы изготовления металлических порошков:

1. Механическое измельчение металлов в вихревых, вибрационных и шаровых мельницах.

2. Распыление расплавов (жидких металлов) сжатым воздухом или в среде инертных газов. Метод появился в 1960-х годах. Его достоинства — возможность эффективной очистки расплава от многих примесей, высокая производительность и экономичность процесса.

3. Восстановление руды или окалины. Наиболее экономичный метод. Почти половину всего порошка железа получают восстановлением руды.

4. Электролитическое осаждение металлов из растворов.

5. Использование сильного тока приложенного к стержню металла в вакууме. Применяется для производства порошкового алюминия.

В промышленных условиях специальные порошки получают также осаждением, науглероживанием, термической диссоциацией летучих соединений (карбонильный метод) и другими способами.

Твёрдые сплавы — твёрдые и износостойкие металлокерамические материалы, полученные методами порошковой металлургии, способные сохранять эти свойства при 900—1150°C. В основном изготовляются из высокотвёрдых и тугоплавких материалов на основе карбидов вольфрама, титана, тантала, хрома, связанные кобальтовой или никелевой металлической связкой, при различном содержании компонентов.

Твёрдые сплавы различают по металлам карбидов, в них присутствующих: вольфрамовые — ВК2, ВК3,ВК3М, ВК4В, ВК6М, ВК6, ВК6В, ВК8, ВК8В, ВК10, ВК15, ВК20, ВК25; титано-вольфрамовые — Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10, Т5К12В; титано-тантало-вольфрамовые — ТТ7К12, ТТ11К8Б; безвольфрамовые ТНМ20, ТНМ25, ТНМ30.

По химическому составу твёрдые сплавы классифицируют:

· вольфрамокобальтовые твёрдые сплавы (ВК);

· титановольфрамокобальтовые твёрдые сплавы (ТК);

· титанотанталовольфрамокобальтовые твёрдые сплавы (ТТК).

Твёрдые сплавы по назначению делятся (классификация ИСО) на:

· Р — для стальных отливок и материалов, при обработке которых образуется сливная стружка;

· М — для обработки труднообрабатываемых материалов (обычно нержавеющая сталь);

· К — для обработки чугуна;

· N — для обработки алюминия, а также других цветных металлов и их сплавов;

· S — для обработки жаропрочных сплавов и сплавов на основе титана;

· H — для закалённой стали.

Режущая керамика

Промышленность выпускает четыре группы режущей керамики: оксидную (белая керамика) на основе Al2O3, оксикарбидную (черная керамика) на основе композиции Al2O3-TiC, оксиднонитридную (кортинит) на основе Al2O3-TiN и нитридную керамику на основе Si3N4.

Основной особенность режущей керамики является отсутствие связующей фазы, что значительно снижает степень ее разупрочнения при нагреве в процессе изнашивания, повышает пластическую прочность, что и предопределяет возможность применения высоких скоростей резания, намного превосходящих скорости резания инструментом из твердого сплава. Если предельный уровень скоростей резания для твердосплавного инструмента при точении сталей с тонкими срезами и малыми критериями затупления составляет 500-600 м/мин, то для инструмента, оснащенного режущей керамикой, этот уровень увеличивается до 900-1000 м/мин. Составы основных типов режущей керамики и некоторые физико-механические свойства представлены в табл. 2.

Таблица 2 - Состав, свойства и области применения керамики

Марка керамики	Состав	σизг,ГПа	ρ,г/см^3	HRA	Область применени
Оксидная ЦМ332	Al2O3 – 99% MgO – 1%	0,3-0,35	3,85-3,90		К01-К05
Оксидная ВО-13	Al2O3 – 99%	0,45-0,5	3,92-3,95		Р01-Р10, К01-К05
Оксидная ВШ-75	Al2O3	0,25-0,3	3,98	91-92	К01-К05
Оксикарбид В-3	Al2O3 – 60% TiC – 40%	0,6	4,2		Р01-Р10
Оксикарбид ВОК-63	Al2O3 – 60% TiC – 40%	0,65-0,7	4,2-4,6		Р01-Р05, К01-К05
Оксикарбид ВОК-71	Al2O3 – 60% TiC – 40%	0,7-0,75	4,5-4,6		Р01-Р05, К01-К05
Оксинит ОНТ-20 (кортинит)	Al2O3 > 60% TiN – 30%	0,64	4,3	90-92	К01-К05
Нитрид РК-30 (силинит-Р)	Si3N4,Y2O3,TiC	0,7-0,8	3,2-3,4		К10-К20

Недостаток оксидной керамики – ее относительно высокая чувствительность к резким температурным колебаниям (тепловым ударам). Поэтому охлаждение при резании керамикой не применяют.

Указанное является главной причиной микро- или макровыкрашиваний режущей керамики и контактных площадок инструмента уже на стадиях приработочного или начального этапа установившегося изнашивания, приводящего к отказам из-за хрупкого разрушения инструмента. Отмеченный механизм изнашивания керамического режущего инструмента является превалирующим.

В последние годы появились новые марки оксидной керамики в состав которых введены окись циркония (ZrO2) и армирование ее «нитевидными» кристаллами карбида кремния (SiC). Армированная керамика имеет высокую твердость (HRCА-92) и повышенную прочность (σизг до 1000 МПа).

Параллельно с совершенствованием керамических материалов на основе оксида алюминия созданы новые марки режущей керамики на основе нитрида кремния (силинит-Р). Такой керамический материал имеет высокую прочность на изгиб (σизг=800 МПа), низкий коэффициент термического расширения, что выгодно отличает его от оксидных керамических материалов. Это позволяет с успехом использовать нитридокремниевый инструмент при черновом точении, получистовом фрезеровании чугуна, а также чистовом точении сложнолегированных и термообработанных (до HRC 60) сталей и сплавов.

Режущую керамику выпускают в виде неперетачиваемых сменных пластин. Пластины изготавливают с отрицательными фасками по периметру с двух сторон. размер фаски f=0,2…0,8мм, угол ее наклона отрицательный от 10 до 30°. Фаска необходима для упрочнения режущей кромки.

Допустимый износ керамических пластин намного меньше износа твердосплавных пластин. Максимальный износ по задней поверхности не должен превышать 0,3…0,5мм, а при чистовых операциях 0,25…0,30мм.

Минералокерамика - это синтетический материал, в основу которого положен технический глинозем (Al₂O₃). Широкое применение в настоящее время получила минералокерамика марки ЦМ-332 - микролит. По твердости (HRA 91-93), тепло- и износостойкости он превосходит твердые сплавы. К недостаткам микролита относят микролита, не теряют своей твердости при нагревании в процессе работы до 1200°С. Поэтому их с большой эффективностью применяют в условиях безударной нагрузки при чистовой и получистовой обработке стальных и чугунных деталей, цветных металлов и их сплавов, неметаллических материалов на высоких скоростях с небольшими глубинами резания и подачами.

К цветным металлам и сплавам относятся практически все металлы и сплавы, за исключением железа и его сплавов, образующих группу чёрных металлов. Цветные металлы встречаются реже, чем железо и часто их добыча стоит значительно дороже, чем добыча железа. Однако цветные металлы часто обладают такими свойствами, какие у железа не обнаруживаются, и это оправдывает их применение.

Выражение «цветной металл» объясняется цветом некоторых тяжёлых металлов: так, например, медь имеет красный цвет.

Если металлы соответствующим образом смешать (в расплавленном состоянии), то получаются сплавы. Сплавы обладают лучшими свойствами, чем металлы, из которых они состоят. Сплавы, в свою очередь, подразделяются на сплавы тяжёлых металлов, сплавы лёгких металлов и т.д.

Цветные металлы по ряду признаков разделяют на следующие группы:

- тяжёлые металлы — медь, никель, цинк, свинец, олово;

- лёгкие металлы — алюминий, магний, титан, бериллий, кальций,, барий, литий, натрий, калий, рубидий, цезий;

- благородные металлы — золото, серебро, платина, осмий, рутений, родий, палладий;

- малые металлы — кобальт, кадмий, сурьма, висмут, ртуть, мышьяк;

- тугоплавкие металлы — вольфрам, молибден, ванадий, тантал, ниобий, хром, марганец, цирконий;

- редкоземельные металлы — лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, европий, гадолиний, тербий, иттербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, лютеций, прометий, скандий, иттрий;

- рассеянные металлы — индий, германий, таллий, таллий, рений, гафний, селен, теллур;

- радиоактивные металлы — уран, торий, протактиний, радий, актиний, нептуний, плутоний, америций, калифорний, эйнштейний, фермий, менделевий, нобелий, лоуренсий.

Чаще всего цветные металлы применяют в технике и промышленности в виде различных сплавов, что позволяет изменять их физические, механические и химические свойства в очень широких пределах. Кроме того, свойства цветных металлов изменяют путём термической обработки, нагартовки, за счёт искусственного и естественного старения и т. д.

Цветные металлы подвергают всем видам механической обработки и обработки давлением — ковке, штамповке, прокатке, прессованию, а также резанию, сварке, пайке.

Из цветных металлов изготовляют литые детали, а также различные полуфабрикаты в виде проволоки, профильного металла, круглых, квадратных и шестигранных прутков, полосы, ленты, листов и фольги. Значительную часть цветных металлов используют в виде порошков для изготовления изделий методом порошковой металлургии, а также для изготовления различных красок и в качестве антикоррозионных покрытий.

. Графитовые материалы. Вспомогательные материалы

Материалы на основе угля и графита находят широкое применение в химической промышленности. Графит обладает высокой химической стойкостью и теплопроводностью. По теплопроводности он превосходит хромоникелевые стали и свинец в 3-5 раз. Кроме того он обладает свойством самосмазывания, на его поверхности в меньшей степени откладывается накипь и загрязнения, чем на других материалах.

Одновременно с этим графит обладает малой деформацией и является хрупким материалом. Особенно большим недостатком графита является его высокая пористость, доходящая до 30-35 %. Искусственный графит готовят из нефтяного кокса и каменноугольного пека путем нагревания до 1200° С и дальнейшего прокаливания при 300° С без доступа воздуха. Для уменьшения пористости графит пропитывают различными порозаполняющими веществами. Последние должны обладать инертностью к агрессивным средам и незначительно снижать теплопроводность материала.

Наиболее часто применяется пропитка графита бакелитом и фенол о-формальдегидными смолами. После пропитки изделия подвергают термической обработке, постепенно повышая температуру до 120-130 °С. Количество смолы, проникающей в поры графита, доходит до 20 % от веса основного материала. В результате пропитки графита увеличивается его механическая прочность, теплопроводность почти не изменяется, но температурный предел работы снижается с 400°С до 150-160°С.

К инструментальным материалам относятся алмазы и материалы на основе кубического нитрида бора. Различают природные (А) и синтетические (АС) алмазы. Алмаз является самым твердым из известных инструментальных материалов. Он обладает высокой износостойкостью, хорошей теплопроводностью, малыми коэффициентами линейного и объемного расширения, небольшим коэффициентом трения и малой адгезионной способностью к металлам, за исключением железа и стали. Однако прочность алмаза невелика. Твердость и прочность алмаза различная в разных направлениях. Обрабатываемость алмаза легче в направлении, параллельном граням кристалла, так как в этом направлении атомы наиболее удалены друг от друга. Теплостойкость алмаза характеризуется тем, что при температуре около 800 °С в обычных условиях он начинает превращаться в графит. Вместе с тем алмаз обладает наиболее высокой абразивной способностью по сравнению с другими абразивными материалами. К недостаткам алмаза относится его способность интенсивно растворяться в железе и его сплавах при температуре 750...800 °С. Алмазные инструменты характеризуются высокой производительностью и стойкостью. Они наиболее эффективно применяются при обработке твердых сплавов, цветных металлов и их сплавов, титана и его сплавов, а также пластмасс. При этом обеспечиваются высокая точность размеров и качество поверхности.

В природе чаще всего встречаются агрегатные разновидности алмаза: борт, карбонадо и баллас.

инструмента на металлических связках, работающего при повышенных удельных давлениях; АС 12 — для обработки камня и других твердых материалов; АС 32 — для правки абразивных кругов, обработки корунда, рубина и других особо твердых материалов.

Дальнейшее развитие сверхтвердые материалы получили в виде двухслойных пластин, состоящих из твердосплавного основания и нанесенного на него слоя поликристаллов сверхтвердых материалов.

Широкое распространение в промышленности получили синтетические сверхтвердые материалы на основе кубического нитрида бора. Этот материал создан человеком. В природе он неизвестен. Кубический нитрид бора имеет кристаллическую решетку, аналогичную решетке алмаза. В отличие от алмаза В кубическом нитриде бора сочетается высокая твердость с химической инертностью к железу. Благодаря этому кубический нитрид бора весьма эффективен при обработке стальных деталей. Теплостойкость кубического нитрида бора значительно превосходит теплостойкость алмаза. Он не теряет режущих свойств при нагреве до 1300..,1500 °С. Из шлифпорошков и микропорошков кубического нитрида бора изготовляются круги, предназначенные для обработки конструкционных и быстрорежущих сталей.

Смазочные материалы широко применяются в современной технике, с целью уменьшения трения в движущихся механизмах (двигатели, подшипники, редукторы, и.т д), и с целью уменьшения трения при механической обработке конструкционных и других материалов на станках (точение, фрезерование, шлифование и т. д.). В зависимости от назначения и условий работы смазочных материалов (смазок), они бывают твёрдыми (графит, дисульфид молибдена, иодид кадмия, диселенид вольфрама, нитрид бора гексагональный и т.д.), полутвёрдыми, полужидкими (расплавленные металлы, солидолы, консталины и др), жидкими (автомобильные и другие машинные масла), газообразными (углекислый газ, азот, инертные газы). Коробка передач (автоматическая или ручная) – одна из самых важных частей автомобиля, точно так же как центральная нервная система для человека. Стабильность работы КПП зависит, в первую очередь, от качества смазочных материалов. Но это не значит, что любое устройство, которое относиться к трансмиссии можно смазывать именно трансмиссионным маслом. Если коробка передач совмещена с главной передачей, тогда используйте моторное масло. Для автоматических коробок передач противопоказано использовать моторные и трансмиссионные масла. Этот агрегат довольно-таки специфичен, поэтому для его эффективной работы следует использовать маловязкую жидкость, именуемую в Европе как масло ATF (Automatic Transmission Fluid). Автовладельцы обычных легковушек, грузовых автомобилей с классической компоновкой, включая полноприводные и некоторые переднеприводные, пользуются исключительно трансмиссионными маслами.

Моторное и трансмиссионное масло состоит из 3 типов основ:

- минеральные;

- полусинтетические;

- синтетические.

Между синтетическими и минеральными основами относительно шестерни коробки и экономических преимуществ нет большой разницы, но минеральные выгоднее. Полусинтетическое масло применяется в сильно нагруженных передаточных механизмах и механизмах, где требуется EP-характеристики.

Масла для узлов трансмиссии выбирают в зависимости от двух критериев – удельные нагрузки в механизме и скорость относительно скольжения. В соответствии с этими критериями, масла подбирают исходя из степени вязкости и количества противозадирных присадок. В состав масла с противозадирными присадками входят сернистые соединения, которые во время критических режимов способствуют возникновению различных модификаций металла. Верхний слой материала не вырывается, а образует задиры и преобразовывается в слой тонкой пленки, которая со временем становится продуктом износа. Хотя за время работы в тяжелых условиях материал и поддаётся химическим «разъеданиям», но общий износ гораздо меньший.

При выборе трансмиссионных масел следует обращать внимание на климатические условия, в которых будет эксплуатироваться ТС, вязкость и область применения и масла.

Историки считают, что слово "лак" родилось на полуострове Индостан. Именно там был изобретен первый лак - шеллак, изготовленный на основе смолистых выделений насекомых, обитающих в огромных количествах на тропических деревьях. Буквально слово "лак" означало "сто тысяч".

Лаки - это почти идеальный материал, создающий надежное препятствие разрушению, проникновению воды и пыли и позволяющий сохранить внешний вид любого материала.

Лакокрасочные товары

Целью любых лакокрасочных работ является защита поверхности тонкой пленкой из вещества на основе органического или неорганического полимера. Лак от прочих подобных покрытий (красок, грунтовок и т. д.) отличается тем, что пленка в данном случае прозрачная, не скрывающая поверхности.

Естественным пленкообразователем (тем, что остается на поверхности после испарения растворителя) может выступать то же растительное масло, подвергнутое специальной обработке, смолы натурального происхождения (янтарь, канифоль и т. п.), специально обработанная целлюлоза и пр. Синтетических пленкообразователей, используемых в производстве лаков, гораздо больше. Это алкидные, эпоксидные и другие смолы, карбомидо- и меламиноформальдегидные вещества и т. д. В лаки часто вводят красящие вещества - для придания поверхности какого-либо оттенка.

Другим важным элементом лакокрасочного покрытия является растворитель или разбавитель. Для лаков используются органические растворители или вода. Лаки на водной основе в последнее время становятся все более популярными: они быстро сохнут и, что важно для многих, не имеют никакого запаха. Также применяются различные химические добавки - отвердители, ускорители, сиккативы и прочие вещества, благодаря которым лак быстрее застывает, становится более прочным и стойким, ровнее ложится.

Сиккативы - это соединения металлов (свинец, марганец и т. п.) с органическими кислотами. Сиккативы влияют на скорость высыхания лака. Однако введение большого количества подобного вещества может привести к преждевременному старению покрытий.

Обширную группу составляют лакокрасочные товары, предназначенные для получения защитных и декоративных лакокрасочных покрытий. Они защищают изделия из металлов от коррозии, из древесины — от гниения, придают многим товарам красивый внешний вид, предохраняют их от загрязнения и облегчают уход за ними.

Велика роль лакокрасочных товаров в повышении эстетических свойств многих непродовольственных товаров, в улучшении санитарно-гигиенического состояния жилищ и их декоративного оформления.

Основными лакокрасочными товарами являются олифы, лаки и красочные составы (краски). Главной составной частью, образующей основу их покрытия, являются пленкообразующие вещества, применяемые в виде переработанных растительных масел (олиф), растворов синтетических смол и от коррозии и других видов клеев. Важнейшие свойства лакокрасочного покрытия, его прочность и устойчивость к воздействию различных внешних факторов, а следовательно, и продолжительность защиты изделия разрушения обусловлены свойствами исходных материалов, и в первую очередь природой пленкообразующего вещества и его качеством.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: