Порошковая металлургия. Порошковый прокат

На данный момент практически не существует такой отрасли, которая не использовала бы изделия, которые были получены методом порошковой металлургии.

Порошковой металлургией является область науки, которая содержит разнообразные способы производства порошков металлов, металлоподобных соединений, сплавов, полуфабрикатов и разнообразных изделий из них, а также смесей с неметаллическими порошками без возможности расплавления основного компонента в металле.

Порошковый прокат занимает особое место среди имеющихся различных способов обработки металлов, благодаря тому, что позволяет получать не только изделия разнообразных форм и назначений, но и создавать принципиально новые изделия, которые другим путем получить невозможно.

Известно, что в древнейшие времена применяли порошки металлов. Например, в красках для декоративных целей использовали порошки меди, серебра и золота.

Возрождение порошковой металлургии и закреплении ее как особым технологическим методом обработки принадлежит русским ученым П.Г. Соболевскому и В.В. Любарскому. В 1826 г. русские ученые за три года до работ англичанина Воллстана, разработали технологию прессования и спекания платинового порошка.

Технологические этапы порошковой металлургии:

1. Получение порошков (данный этап включает в себя получение исходных металлических порошков и приготовление смесей из них, с необходимым химическим составом и механическими характеристиками):

•     механическое измельчение металлов происходит в вибрационных, вихревых и шаровых мельницах (необходимы крупные (100 и более мкм) порошки, имеющие неправильную форму);
•     распыление в воздух, либо в воду жидких металлов (преимущества этого метода заключается в возможности эффективной очистки расплава от многих примесей, высокая производительность);
•     получение некоторых порошков из железа, меди, вольфрама, молибдена выполняется благодаря высокотемпературному восстановлению металла (обычно из окислов) непосредственно углеродом или водородом;
•     электролитическое осаждение металлов;
•     термическая диссоциация летучих карбонилов металлов (карбонильный метод). Преимущества данного метода состоит в получение мелкодисперсного (0-20 мкм) порошка железа правильной формы, с определёнными радиотехническими свойствами.

2. Формование порошков (этот этап состоит из операций формования порошков или их смесей в необходимые заготовки с заданными характеристиками).

Наиболее применяемым способом формования металлических порошков является прессование в специальных пресс-формах из закалённой стали под давлением на быстроходных автоматических прессах. Прессовки имеют характеристики: форму, размеры и плотность, которые формируются с учётом изменения этих характеристик при спекании и последующих операциях. Увеличивается востребованность таких новых методов холодного формования, как изостатическое прессование порошков под всесторонним давлением, прокатка и МIМ-технология.

3. Спекание порошков (этот этап включает термическую обработку заготовок при температуре ниже точки плавления всего металла или основной его части).

Спекание происходит в защитной среде (вакуум; водород; либо атмосфера, которая содержит соединения углерода; защитные засыпки) при температуре около 70—85% от абсолютной точки плавления, а для многокомпонентных сплавов — несколько выше температуры плавления наиболее легкоплавкого компонента. Защитная среда обеспечивает восстановление окислов, не допускающих образования нежелательных загрязнений продукции, предотвращать выгорание отдельных компонентов (например, углерода в твёрдых сплавах), обеспечивать безопасность процесса спекания. Оборудование для спекания должно предусматривать проведение как нагрева, так и охлаждения материала в защитной среде. Целью спекания является получение готового изделия с заданными характеристиками: плотностью, размерами и свойствами, либо полупродуктов со значениями, необходимыми при последующих обработках. Возрастает потребность горячего прессования (спекания под давлением), в частности изостатического.

Преимущества порошковой металлургии:

1. Вероятность получения таких изделий, которые трудно или невозможно приобрести другими методами. Например:

• часть тугоплавких металлов (вольфрам, тантал);
• сплавы и композиции, выполненные на основе тугоплавких соединений (твёрдые сплавы на основе карбидов вольфрама, титана и др.): композиции и так называемые псевдосплавы металлов, не смешивающихся в расплавленном виде, в особенности при значительной разнице в температурах плавления (например, вольфрам — медь);
• композиции из металлов и неметаллов (медь — графит, железо — пластмасса, алюминий — окись алюминия и т.д.);
• пористые материалы (для подшипников, фильтров, уплотнений, теплообменников) и др.

2. Необходимость приобретения части материалов и изделий с более высокими технико-экономическими коэффициентами. Порошковый прокат помогает сберечь металл и заметно сэкономить себестоимость изделия (например, при производстве материалов, изготовленных литьём и обработкой резанием, иногда до 60—80% металла теряется в литники, идёт в обрезь и т.п.).

3. При применении чистых исходных порошков (например, карбонильный метод) возможно приобрести спечённые материалы с наименьшим составом из примесей и с более точным совпадением заданному составу, чем у обычных литых сплавов.

4. При аналогичных значениях состава и плотности у спечённых материалов из-за особенности их структуры в некоторых случаях свойства выше, чем у плавленых, а именно меньше обнаруживается воздействие неблагоприятного влияния предпочтительной ориентировки (текстуры), встречающаяся у некоторых литых металлов (например, бериллия) по причине уникальных свойств затвердевания расплава. Однако, у некоторых литых сплавов (например, быстрорежущих сталей и некоторых жаропрочных сталей) наблюдается резкая неоднородность локального состава, вызванная ликвацией (процесса разделения первоначально однородного расплава при снижении температуры на две разные по составу несмешивающиеся жидкости) при затвердевании.

5. Размеры и форма структурных элементов спечённых материалов поддаются легкой регулировке, а главное, имеется возможность получать другие виды взаимного расположения и формы зёрен, которые невозможно получить для плавленого металла. Благодаря этим структурным характеристикам спечённые металлы более термостойки, лучше переносят воздействие циклических колебаний температуры и напряжений, а также ядерного облучения, что очень важно для материалов новой техники.

Недостатки порошковой металлургии:

•  потребность в спекании в защитной атмосфере, что в свою очередь удорожает себестоимость деталей порошковой металлургии;
• невозможность производства в отдельных примерах изделий и заготовок больших размеров;
• сложность приобретения металлов и сплавов в компактном беспористом состоянии;
• потребность в применении чистых исходных порошков для приобретения чистых металлов.

Перечисленные выше качества порошковой металлургии не рекомендуется рассматривать как постоянно являющиеся факторы, потому что они сильно зависят от сферы развития самой порошковой металлургии и других отраслей промышленности.

Технология порошковой металлургии получила широкое распространение благодаря тому, что с помощью нее возможно получение таких электротехнических материалов и сплавов, которые затруднительно или совсем невозможно получить другим образом. Например, к их числу можно отнести сплавы металлов, которые не сплавляются между собой, это вольфрам и медь, вольфрам и серебро. Также можно отнести соединения металлов и неметаллов, таких как медь и графит, серебро и окись кадмия.

Вообще, порошковый прокат получил большое распространение в таких сферах производства, как автомобильная промышленность, использующая более 70% всего объема производимых деталей, а также приборостроении и бытовая техника.

Использование порошковой металлургии позволяет приобрести такие сплавы, которые имеют точно заданный, необходимый состав и характеристики.

Вольфрам, полученный методом порошковой металлургии, используется для изготовления нитей накаливаний в обычных осветительных электролампах.

Как известно, металлокерамические изделия получают в основном из порошкового проката.

А они, в свою очередь, наиболее востребованы в электро- и радио вакуумном производстве при изготовлении ламп накаливания, газотронах, генераторных лампах, в рентгеновских трубках, выпрямителях и усилителей и т.п.

Также, наиболее популярными оказались изделия, полученные из порошков, в промышленном производстве при разработке контактных устройств из тугоплавких материалов.

Не обошел стороной порошковый прокат горную промышленность и обработку металлов резанием, а именно в резцах, которые выполнены из твердых сплавов.

Таким образом, использование порошкового проката в последнее время является ресурсосберегающей технологией. Порошковый прокат обладает уникальным характеристиками.

Наряду с этим, значительно увеличиваются перспективы роста данной отрасли, за счет усовершенствования методов.

ТОО «Научно-промышленный комплекс «Специальная металлургия» ― уникальная организация, объединяющая десятки производителей специфической металлопродукции.

Цель нашей компании – снабжение организаций и предприятий Казахстана, России и стран СНГ продукцией из специальных сталей, сплавов редких марок, редкоземельных металлов и специфическим металлургическим сырьем.

Преимущества сотрудничества с НПК «Специальная металлургия»

• Экономия времени на поиск необходимой продукции.
• Грамотная информационная поддержка.
• Качество продукции, подтвержденное сертификатами и аттестатами.
• Сокращение расходов на логистику.
• Контроль над сроками производства и поставок.
• Полная безопасность на всех этапах заказа, оплаты, транспортировки.

Приобрести изделия порошкового проката или порошки металлов Вы можете в нашей компании.

НПК «Специальная металлургия» объединяет множество производителей черного, нержавеющего, цветного проката, изделий из специальных сталей и сплавов, а также редкого металлургического сырья.

Вы можете связаться с нами и узнать всю подробную информацию.

г. Астана тел.: +7 (717) 27-27-865

г. Алматы тел.: +7 (717) 27-27-865

г. Караганда тел.: +7 (721) 290-30-54

г. Шымкент тел.: +7 (725) 261-40-15

Эл. почта: info@specmet.kz