Здравствуйте!
Это первый пост на моем канале. И сегодняшняя тема, выбранная мной, посвящена порошковым металлам.
Порошковая металлургия зародилась еще в древние времена . Так еще в Древнем Египте с помощью порошковой металлургии получали различные украшения заготовки и различные предметы быта.
Ну, а в 1826 году знаменитый русский ученый Соболевский применил практически все технологии которые используются для получения порошковых изделий сейчас и таким образом изготовил драгоценную монету из платины.
Эта технология со временем довольно неплохо прижилась и довольно широко использовалась. И все те стадии, которые применялись на тот момент для получения этого изделия используются промышленности и сейчас.
О чем речь? Вы наверное все когда - то играли в куличики или ваши дети сейчас этим занимаются.
В принципе, можно сказать что это при изготовлении куличиков и используется технология порошковой металлургии потому что она строится на следующих базовых этапах:
- Первый этап это получение металлического порошка. В случае с куличиком порошок у нас уже есть.
- Затем мы должны как-то его обработать
- Поэтому следующий этап это подготовка металлического порошка
- В дальнейшей технологической операции когда порошок получен и очищен, мы должны как-то придать ему форму. Здесь, что интересно, важно обратить внимание на то, что различные размеры частичек порошка по - разному работают. Поэтому фракция порошка должна быть идентичной.
- Теперь мы должны засыпать порошок в форму
- Дальше идет прессование. На самом деле прессование это не обязательная стадия получения изделий. Так как порошок, засыпанный в форму сам может "прессоваться" под собственным весом. Но чаще других используется именно технология содержащая этап прессования. Почему? Потому что все равно существует вероятность возникновения незапланированных пустот. Прессование эту вероятность устраняет.
- Дальше идет термическая обработка. Она заключается в выдержке в печи на определенной температуре. Если у нас состав включает в себя разные компоненты, мы ориентируемся на температуру плавления основного компонента и ни в коем случае не превышаем температуру, потому что иначе спекания не получится.
А дальше частички порошка, сами вот эти порошинки, если их так можно назвать, фракции, начинают обмениваться частицами с другими такими же порошинками, сходными им частичками подходящего размера. И получается, что мы практически получаем слиток, гомогенную структуру, с нужными параметрами и нужным химическим составом.
Заострять ваше внимание на физике процесса сильно не буду. Важно просто понимать, что у нас есть порошок мы начинаем его разогревать. Частицы порошка начинают покрываться вокруг пленкой, в состоянии между твердофазным и жидкофазным эти пленки начинают друг с другом взаимодействовать, посредством слияния и тем самым образуют твердое единое тело.
У вас, конечно, может возникнуть вопрос - а зачем оно нам надо?
Есть же, например, литье. Или фрезеровка. Можно взять металлическую болванку и на станке создать нужную деталь?
На самом деле порошковая металлургия обладает рядом преимуществ, которые не могут быть повторены где-то еще.
- Можно использовать разные компоненты, при этом не смешивая их. Все мы знаем, что некоторые компоненты между собой, как ты ни старайся, не смогут смешаться. И будут разделяться. И литье такую задачу в итоге решить не сможет, хотя работы на этом направлении сейчас ведутся. А вот порошковая металлургия этот вопрос решает уже сейчас. Для примера возьмем те же твердые сплавы. Если нужно получить твердый резец или какое-то сверло, или нужно каким - то образом использовать какие - то керамические компоненты в процессе изготовления металлического изделия мы можем применить только метод порошковой металлургии.
- Следующее достоинство, которое стоит отметить это возможность получать изделия практически без отходов. Есть такая штука "коэффициент использование материала". И вот в случае использования технологии порошковой металлургии коэффициент использования материала здесь гораздо выше, чем при литье. Потому что при литье мы получает литое изделие, литую заготовку. И эту заготовку нужно потом обрезать. Ведь есть литниковая система, есть каналы, которые тоже были заполнены металлом. А это дополнительная технологическая операции и увеличение стоимости изделия. А в случае с порошковой металлургией мы просто взяли форму, засунули туда порошок и получили готовое изделие.
- И из этого проистекает другое преимущество. Через порошковую металлургию можно утилизировать отходы других производств. Иными словами стружку, порошки и прочую гадость которая остается от основного механического металлического производства можно применять для получения изделий методом порошковой металлургии.
- Следует отметить и то что порошковые детали обладают рядом специфических свойств. И помимо того что мы можем играться с химическими составами практически неограниченно, мы можем получать и различные супер свойства. Например есть такая штука как металлокерамика. Она производится именно с использованием методики порошковой металлургии. Потому что плавлением здесь ничего достичь невозможно.
Но там где есть достоинство, есть и недостатки
Один из главных недостатков этой технологии - это конечно же невозможность передать сложную форму. Если фрезерованием или чем - то мы можем придать форму какую нам нужно или на том же модном современном 3D-принтере напечатать изделие нужной формы. То при изготовлении изделий методом порошковой металлургии у нас есть ряд ограничений.
Второй недостаток - это довольно узкий диапазон материалов которые можно смешать и пусть мы говорим о том что мы можем использовать несмешивающиеся компоненты, все-таки диапазон используемых компонентов у нас довольно ограничен.
Какие изделия чаще всего получают методом порошковой металлургии
Как правило здесь речь идет про изделия фрикционного назначения, конструкционные материалы и про инструментальные материалы с антифрикционным материалом.
У нас есть возможность получать пористые металлические изделия. Эти пористые металлические изделия будут иметь хорошие антифрикционные свойства, потому что пору можно занять маслом. Например, можно создать подшипники. И такие изделия будут прекрасно работать.
Следующая группа изделий который можно получать это напротив фрикционные материалы. Самый яркий пример - колодки в нашем автомобиле, велосипеде или другие колодки для транспортного средства.
Тут все тоже довольно просто, мы можем регулировать свойство образца, мы можем регулировать его характеристики, механические свойства управляемые, благодаря тому что мы с порошками можем играться на стадии получения. В том числе и пористость.
И еще раз скажу про пористость. Если мы, например, создали шестеренку, которая имеет определенную пористость и может запасать в порах масла, это отличное свойство, которое позволит ей проработать без смазки намного дольше. И такого свойства не добьешься никаким другим способом.
Вспомним еще электротехнику, где есть необходимость использовать очень специфические материалы. Вот тот же троллейбус. У него есть колодка, которая трется по проводу. И она должна обладать хорошими антифрикционными свойствами и большим запасом хода. И при этом соблюдать нужные электро-физические параметры.
Получить нужное изделие обычными методами можно, но оно очень быстро истирается. Поэтому различного рода контакты, различного рода уплотнители, различного рода соединители, для электро-техники можно получать при использовании порошковой металлургии
