Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Мундштучное прессование металлических порошков

01.05.2019


Формование металлокерамических тел путем мундштучного прессования возможно в двух основных вариантах. По первому варианту обжимаются в матрице и продавливаются через мундштук смеси из металлических порошков со связками (пластификаторами). Последние представляют собой вязкие жидкости типа раствора бакелита, парафина и т. п. Частицы порошка после смешивания со связками получаются равномерно распределенными в таких средах, и требуется незначительное уплотнение, осуществляемое в мундштуке, чтобы придать такой шихте форму стержня или трубы. Роль пластификатора, таким образом, сводится к связыванию частиц порошка и к созданию благоприятных условий для истечения формируемой массы через мундштук.

Во втором случае мундштучному прессованию подвергаются нагретые заготовки непосредственно из порошков или полученные прессованием или прессованием и спеканием либо, наконец, горячим прессованием. Для таких заготовок мундштучное прессование является конечной операцией, ибо полученные изделия обладают, как правило, пористостью, близкой к нулю, и могут нуждаться только в отжиге для снятия напряжений и гомогенизации. Таким методом получаются различные профили: прутки, трубы, уголки и другие сортаменты. Примеры мундштучного прессования беспористых и частично порошковых металлов описаны в монографии В.В. Жолобова и Г.И. Зверева.

Принципиальная схема мундштучного прессования показана на рис. 133.
Мундштучное прессование металлических порошков

Достоинство мундштучного прессования состоит в возможности получения больших по длине изделий с равномерной плотностью из плохо прессуемых композиций (тугоплавкие металлы и соединения, материалы на основе окислов).

Мундштучное прессование медных порошков с пластификаторами (парафин, стеариновая кислота) изучалось в работе Д.С. Фиалкова и Я.С. Уманского. Было установлено, что с повышением давления предварительного прессования увеличивается необходимое давление истечения и улучшаются характеристики спеченных изделий. Оптимальным давлением для предварительного прессования оказалось давление 2000 кг/см2. Степень деформации при выдавливании массы с содержанием парафина 10% для получения максимальных свойств у спеченных брикетов должна составлять примерно 90%.

Получение труб и других изделий (стержни, ленты, наконечники для спиральных сверл, спиральные фрезы) из порошков вольфрама, молибдена, твердосплавных шихт описано в работах. В качестве пластификатора используется также парафин, количество которого зависит от зернистости порошка, сечения прессуемых изделий, скорости прессования и других факторов. Весовое содержание парафина в общем случае составляет 4—10%, что соответствует объемному содержанию примерно 35—65%. Увеличение содержания парафина в шихте приводит к уменьшению давления истечения. Так, для смеси WC + 6%Co увеличение содержания парафина от 4 до 8 вес. % приводит к уменьшению давления истечения примерно в 10 раз. Обычно давление истечения составляет несколько десятков, реже сотен, килограммов на квадратный сантиметр.

Особое внимание при мундштучном прессовании должно быть уделено подготовке шихты с тем, чтобы обеспечить равномерное распределение пластификатора в смеси.

Как отмечает Ю.А. Соколов, при мундштучном прессовании в результате недостаточной пластификации смеси может наблюдаться выпрессовка с толчками (ударами), что сопровождается характерными звуковыми эффектами. Для предотвращения этого рекомендуется увеличить содержание парафина в шихте, обеспечить ее хорошее смешение, уменьшить скорость движения плунжера и др.

После прессования изделия поступают на предварительное спекание для удаления парафина.

Г.В. Самсонов и П.С. Кислый для мундштучного прессования труб из тугоплавких соединений в качестве пластификатора использовали крахмальный клейстер, который смешивается с шихтой в количество 150—200 г на 1 кг порошка. Шихта тщательно растирается, протирается через сито и засыпается в полость матрицы (рис. 134). Затем проводится предварительная допрессовка при давлении 1—2 т, плита 7 убирается и проводится прессование труб со скоростью 5—10 м/сек. Движение иглы при этом обеспечивает получение труб с более равномерной плотностью. Высота мундштука при прессовании труб и стержней небольшого диаметра должна быть в 2,5—4 раза больше диаметра выходного очка, что обеспечивает получение изделий с точными размерами (при меньшей высоте мундштука наблюдается увеличение диаметра труб при выпрессовке). После прессования изделия поступают на сушку, конечная влажность должна составлять 4—6%.

В качестве пластификатора может использоваться спиртовой раствор бакелита, но при этом нужно учитывать загрязнение изделий углеродом (0,6—0,8%) в результате коксования бакелита при прессовании.

Методом мундштучного прессования порошков с пластификатором из тугоплавких металлов и их соединений (карбидов, боридов, силицидов, нитридов) изготавливаются стержни и трубы. Диаметр труб может доходить до 30—40 мм, а длина до 1—1,15 м. Колебания пористости по длине труб очень мало (~1%).

Мундштучное прессование металлокерамических объектов в нагретом состоянии используется в большинстве случаев для цветных и редких металлов и сплавов. Характерна в этом отношении технология производства изделий из спеченного алюминиевого порошка (САП). Схема получения изделий из САП показана на рис. 135. Заготовки для мундштучного прессования получаются прессованием, спеканием и горячим прессованием порошка алюминия. Мундштучное прессование осуществляется при температуре 500—600° под давлением 5—10 т/см2.

Готовый материал обладает высокими крипоустойчивыми свойствами, которые превосходят характеристики твердеющих сплавов на алюминиевой основе. Эти свойства обусловлены тем, что в процессе обработки окисные пленки на частицах алюминия разрушаются и дробятся под механическим воздействием. Этим самым создаются условия для установления металлических контактов между частицами алюминия, и в то же время мелкие частицы окислов, присутствующие в больших количествах, препятствуют процессам рекристаллизации и сдвиговой деформации под нагрузкой. Содержание окислов в таком материале может доходить до 20%.

Аналогичным путем получают сплавы алюминия, а также магний, медь и их сплавы. При мундштучном прессовании во избежание трещин и несплошностей очень важен выбор температуры процесса, давления и скорости выдавливания. Это осуществляется опытным путем.

Нагрев заготовки при мундштучном прессовании алюминия, Магния и сплавов на их основе обычно проводят вместе с матрицей, поскольку температуры в данном случае не превышают 600°. Для более тугоплавких металлов заготовки порошковых металлов, изготавливаемые прессованием и спеканием или горячим прессованием для предотвращения окисления помещаются в оболочки (или так называемы рубашки) в большинстве случаев металлические (медь, латунь, мягкая сталь). Материал оболочки должен обладать высокими пластическими свойствами и не должен реагировать с заготовкой. Схемы мундштучного прессования в металлической оболочке показаны на рис. 136. Таким путем получают прутки и другие профили из бериллия, тория, урана, циркония и различных композиций на их основе, применяемых в ядерной энергетике. Подробнее эти вопросы будут изложены в монографии «Металлокерамические материалы».

Следует отметить, что имеющиеся работы по мундштучному прессованию посвящены в основном подбору технологических режимов, теоретических исследований в этом направлении почти нет.

Помимо описанных вариантов формования металлокерамических тел, можно указать еще на методы взрывного прессования, которые известны в различных конструктивных оформлениях (прессование в жидкостях и прессование а пистонах). Такими методами удается получать практически компактные изделия из многих труднопрессуемых композиций, однако детально закономерности взрывного прессования пока не изучены.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: