ГЛАВА XXV. КОНСТРУКЦИОННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Порошковыми называют материалы, изготовляемые путем прессования металлических порошков в изделия необходимой формы и размеров и последующего спекания сформованных изделий в вакууме или защитной атмосфере при температуре Различают пористые и компактные порошковые материалы.

Пористыми называют материалы, в которых после окончательной обработки сохраняется 10-30 % остаточной пористости.. Эти сплавы используют главным образом для изготовления антифрикционных деталей (подшипников, втулок) и фильтров.

Антифрикционные порошковые сплавы имеют низкий коэффициент трения, легко прирабатываются, выдерживают значительные нагрузки и обладают хорошей износостойкостью.

Подшипники из порошковых сплавов могут работать без принудительного смазывания за счет «выпотевания» масла, находящегося в порах.

Подшипники изготовляют из сплавов железа и графита и бронзографита, содержащего графита .

Структура металлической основы железографитовых материалов должна быть перлитной, массовой долей связанного углерода — 1,0 %. Такая структура допускает наиболее высокие скорости и нагрузки при наименьшем износе подшипников. Добавка к железо графитовым материалам серы или сульфидов образующих сульфидные пленки на трущихся поверхностях, улучшает прирабатываемость, уменьшает износ и прихватываемость сопряженных деталей.

Коэффициент трения железографита по стали при смазке Подшипники из железографита применяют при допустимой нагрузке не более и максимальной температуре Коэффициент трения бронзографита по стали без смазывания и со смазыванием Допустимая нагрузка и рабочая температура не выше 200-250 °С.

Механические свойства железографита; и твердость а бронзографита: твердость

Спеченные материалы на основе железа и меди используют и для фрикционных изделий (дисков, сегментов) в тормозных узлах. Фрикционные изделия должны иметь высокий коэффициент трения, достаточную механическую прочность и хорошее сопротивление износу. Для повышения коэффициента трения в состав фрикционных материалов вводят карбиды кремния, бора, тугоплавкие оксиды и т. д. Компонентами твердого смазочного материала служат графит, свинец, сульфиды и др.

Коэффициент трения но чугуну (трение без смазочного материала) для материала на железной основе составляет а на медной основе —

Фрикционные сплавы на медной основе применяют для условий жидкостного трения в паре о закаленными стальными деталями (сегменты, диски сцепления и т. д.) при давлении до и скорости скольжения до максимальной температурой Типичным фрикционным материалом на основе меди является сплав содержащий графита,

Для работы в условиях трения без смазочного материала (деталей тормозов самолетов, тормозных накладок тракторов, автомобилей, дорожных машин, экскаваторов и т. д.) применяют материалы на железной основе. Наибольшее применение получил материал графита, асбеста, барита). Фрикционные материалы изготовляют в виде тонких секторов (сегментов, полос) и крепят на стальной основе (для упрочнения).

Широко применяют порошковые материалы для фильтрующих изделий. Фильтры в виде втулок, труб, пластин из порошков коррозионно-стойкой стали, бронзы и других материалов с пористостью (размер пор 2—20 мкм) используют для очистки жидкостей и газов от твердых примесей.

В электротехнике и радиотехнике применяют порошковые магниты на основе -сплава (типа алнико) и др. Свойства порошковых магнитов нередко выше свойств литых магнитов.

Большое применение в машинах для контактной сварки, приборах связи получили контакты из порошковых материалов. Для этой цели применяют псевдосилавы тугоплавких металлов и с медью серебром или с оксидом кадмия и др. Контакты отличаются высокой прочностью, электропроводимостью и электроэрозионной стойкостью. Токосъемники (щетки) изготовляют из порошков меди (или серебра) с графитом (углем).

Все больше порошковая металлургия применяется для изготовления специальных сплавов! жаропрочных на никелевой

основе, дисперсионно-упрочненных материалов на основе Методом порошковой металлургии получают различные материалы на основе карбидов

Спеченные алюминиевые сплавы применяют тогда, когда путем литья и обработки давлением трудно получить соответствующий сплав. Изготовляют с особыми физическими свойствами. содержат большое количество легирующих элементов (например, остальное Из делают детали приборов, работающих в паре со сталью при температуре которые требуют сочетания низкого коэффициента линейного расширения и малой теплопроводности.

В оптико-механических и других приборах применяют высокопрочные порошковые сплавы системы . Эти сплавы обладают высокими механическими свойствами, хорошей обрабатываемостью резанием и релаксационной стойкостью. Изделия из этих сплавов подвергают термической обработке по режимам (см. c. 396).

Применяют гранулированные специальные сплавы в высоким содержанием и других элементов, мало растворимых в твердом алюминии. Гранулы — литые частицы диаметром от десятых долей до нескольких миллиметров. При литье центробежным способом капли жидкого металла охлаждаются в воде со скоростью 104—10е что позволяет получить сильно пересыщенные твердые растворы переходных элементов в алюминии. При последующих технологических нагревах происходит распад твердого раствора образованием дисперсных фаз, упрочняющих сплав.

Все более широкое применение получают компактные материалы пористости) из порошков углеродистой и легированной стали, бронз, латуней, сплавов алюминия и титана для изготовления всевозможных шестерен, кулачков, кранов, корпусов подшипников, деталей автоматических передач и других деталей машин.

Изготовляют большое количество порошковых конструкционных , мартенситно-стареющих , коррозионно-стойких и других сталей. В маркировке сталей добавочно введены буква которая указывает класс материала — сталь, и буква — порошковая. Цифра после дефиса показывает плотность стали в процентах. Стали подвергают термической обработке.

Свойства сталей, полученных из порошков после термической обработки, во многих случаях уступают свойствам сталей, полученных обычными металлургическими методами. Механические

свойства порошковой стали зависят от плотности и содержания кислорода. При пористости более 3 % заметно уменьшаются , а порог хладноломкости повышается даже при увеличении пористости более 2 %. С повышением содержания кислорода более снижается и повышается

Поэтому рекомендовать порошковую технологию для высоконагруженных стальных деталей нельзя. Вследствие более низких механических свойств, высокой стоимости исходного материала и энергоемкости процесса спекания порошковая конструкционная сталь может быть использована только для изготовления мало нагружаемых изделий, главным образом сложной формы.

Сплавы на основе цветных металлов нашли широкое применение в приборостроении электротехнической промышленности и электронной технике. В марке сплавов первые буквы указывают класс материала — алюминий, — берилий, — бронза, латунь и т. д.), буква — порошковый сплав и число после дефиса — плотность материала в процентах. Буквы — медь, — железо, — марганец и др.) и цифры в марке указывают состав сплава. Так же как обычные сплавы, порошковые сплавы на основе цветных металлов обладают высокой теплопроводностью и электропроводимостью, коррозионной стойкостью, немагнитны, хорошо обрабатываются резанием и давлением.

Порошковая металлургия позволяет увеличить коэффициент использования металла и повысить производительность труда.

Экономическая эффективность достигается благодаря сокращению или полному исключению механической обработки. Вследствие высокой стоимости пресс-форм изготовление деталей машин методами порошковой металлургии эффективно только в массовом производстве.

Применение порошковых материалов рекомендуется при изготовлении деталей простой симметричной формы (цилиндрические, конические, зубчатые), малых массы и размеров. Конструктивные формы детали не должны содержать отверстий под углом к оси заготовки, выемок, внутренних полостей и выступов. Конструкция и форма детали должны позволять равномерно заполнять полость пресс-формы порошками, их уплотнение, распределение напряжений и температуры при прессовании и удалении изделия из пресс-формы.

Воцросы для самопроверки

(см. скан)

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

(см. скан)

(см. скан)