Порошкова металургія

 

 

       TiC                                                                                                      Ni, Mo

 

 

                                                  Дозування

 

                                                Змішування

 

                                                  Дистиляція

 

                                                     Просів

Олеінова, стеаринова

кислота,церезин,                    Вакуумування

бджолиний віск

 

                                                 Формування

 

                                      Видалення пластифікатору

                                               та попереднє спікання

 

Вакуум                                Остаточне спікання

 

                                             Механічна обробка

 

                                                Готовий виріб

 

Рисунок 1.2 –  Технологічна схема отримання виробів  з твердих сплавів                   методом гарячого литва термопластичних  шлікерів

 

В я кості тимчасової зв’язки використовують 5% розчин СК в бензині. Спресовані заготовки  також слід сушити в вакуумних  шафах при температурі 120–140°С. Спікання спресованих виробів слід виконувати в два етапи: в середовищі водню при температурі 550–600°С. При цьому виникає слабовуглецева атмосфера, що необхідна для попередження зневуглецьовування карбідних складових. Відбувається довідновлення легко відновлюваних оксидів та видалення пластифікатору. При спіканні виробів у вакуумних печах температура спікання складає для ТН20 – 1370°С що на 90°С вище за температуру утворення евтектики для відповідних систем карбіду з зв’язкою нікелем. Дана схема виготовлення є достатньо простою та дозволяє отримати дуже щільні вироби із задовільними механічними властивостями. Перевагою є також використання стандартного обладнання.

Метод пресування у прес-формах є одним з найпродуктивніших. Для пресування цим методом використовують розбірні прес-форми з фасонними профілями пуансонів з незалежним їх рухом відносно одна одної. Описана технологічна схема зображена на Рис.1.3, саме ця схема є оптимальною за всіма параметрами, для виготовлення безвольфрамових ріжучих пластин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      TiC                                                                                          Ni, Mo

                       

                                                

                                                  Дозування

                            

                                                Змішування,                             спирт, етанол

                                              мокрий розмол

                                                     

                                            Вакуумна сушка

 

                                                     Просів

 

                                                 Змішування                                 розчин СК в бензині

 

                                            Пресування виробу

 

                                                     Сушка

 

                                          Попереднє спікання                             

 

                                           Остаточне спікання                        вакуум 2-5·

 

                                               Готовий виріб

 

 

 

Рисунок 1.3 – Технологічна схема отримання сплавів ТН, пресування у прес-формах

 

                  

1.2 ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

 

1.2.1 Обґрунтування асортименту продукції в технічних умовах на неї

Для вибору й обґрунтування схеми  технологічного процесу, проаналізуємо  деталь. Різець – різальний інструмент, що складається з твердого тіла, чи державки прямокутного, квадратного чи круглого перетину і голівки з робочою частиною, що ріже, що має визначену геометричну форму. Частина різця, що виконується з матеріалу (чи оснащується пластиною), твердість якого перевищує твердість оброблюваного матеріалу (з вуглецевої легованої, ріжучої сталі, твердих сплавів, мінералокерамічних композиційних і інших). Різець застосовують при обробці виробів на токарних, сельних, довбальних,    стругальних, зубострогальних і спеціальних верстатах. Від властивостей інструментального матеріалу, конструкції різця, геометрії частини, що ріже, значною мірою залежить ефективність обробки, отриманої поверхні. Активність застосування твердих сплавів у промисловості залежить і багато в чому визначається раціональністю, і досконалістю інструмента, для оснащення якого вони призначені. Починаючи з моменту появи в промисловості спечених твердих сплавів, пластини з них прикріплювали до сталевої державки різця шляхом напайки. Останнім часом усе більш широке застосування одержує різальний інструмент із механічним кріпленням твердосплавної пластинки до державки різця. У   цьому   випадку   застосовуються   так звані багатогранні непереточувані пластини(БНП), що мають потрібну, заздалегідь додану при виготовленні форму, геометричні параметри і стан кромки, що ріже; перед використанням як робочої частини різця не вимагаються ніякі додаткові операції по їх обробці.

Вперше такі пластини з’явилися  на ринку США в 1955 році. В СРСР багатогранні непереточувані пластини стали використовувати з 60-х років  ХХ ст. В наш час на ринку США  і країн західної Європи частка БНП  складає

 близько 80% в той час як  на ринку України і країн  СНД не перевищує 40%,

залишок складають напаяні пластини та інструменти на їх основі, що не відповідає світовим тенденціям і використовується через свою нижчу, в порівнянні з БНП ціну).

Щоб не прибігати до переточувань після затуплення кромки, що ріже, у  процесі (як це робиться у випадку застосування різця з напаяною пластиною) непереточувані пластини виконують у виді багатогранників (трикутників, квадратів, п'ятигранників і т.д.), кожна сторона яких є кромкою, що ріже.   Таку пластину кріплять до державки різця за допомогою спеціальних пристосувань, що дозволяють повертати її на державці навколо вертикальної осі, вводячи в робоче положення нову кромку, що ріже, замість затупленої. Деякі форми багатогранних непереточуваних пластин представлені на

рисунку 1.4.                             

 

Рисунок  1.4 – Загальний вигляд багатогранних непереточуваних пластин

     

       Ріжучу частину різця складають робочі поверхні, що при перетинанні утворять кромки, що ріжуть. Форму частини різця, що ріже, визначають також кути заточення, установлювані при проектуванні, виготовленні і контролі різця.

 

 Загальний  вигляд різців, в яких в якості  ріжучого елемента використовуються

БНП представлено на рисунку 1.5:    

  

Рисунок 1.5 – Загальний вигляд різців

Матеріалом для виготовлення багатогранних непереточуваних пластин виступає сплав ТН20.             

В нашому випадку взято  непереточувану пластину ТН стандартної  круглої  форми з отвором, яка  відповідає вимогам ГОСТ 19070-80.

Рисунок 1.6 – конструкція непереточуваної пластини ТН

Згідно з ГОСТ 19070-80 позначення для непереточуваних пластин  ТН наступні: 12113–120400; буквино-цифрове позначення: RNUA – 120400. Розміри пластинки складають d = 12,700мм; d₁ = 5,16мм; s = 4,76мм. При цьому, враховуючи розміри і густину матеріалу (ТН20), яка складає 5,8 г/см³, маса кожної пластинки становить 2.90г.

 

1.2.2 Обґрунтування вибору асортименту продукції і технічні умови на неї   

При виготовленні безвольфрамових  твердих сплавів важливе значення мають якість,склад, чистота вихідних матеріалів. Умови в яких вони зберігалися,з  моменту виготовлення,те як порошки  були оброблені перед 

пакуванням в тару. Від гранулометричного  складу залежить характер взаємодії  частинок між собою та міцність готових  виробів. У нашому випадку, для виготовлення БНП будемо використовувати сплав  марки ТН20, з найдрібнішим розміром зерна D < 4мкм. При виготовленні порошків твердого сплаву ТН використовують порошки Ni, Mo та TiC з розміром зерна менше 70 мкм. Для виробництва TiC найчастіше використовують технологію в якій порошок діоксину титану перемішують з графітом або сажею, брикетують і піддають навуглецюванню при температурі 1800-2000°С. Вміст кисню в карбіді бажано не більше 0,08–0,15 масових відсотків. Далі готовий карбід подрібнюють, розмелюють і просівають на віброситах з метою виділення оптимальної фракції. Далі змішують між собою порошки Ni, Mo і карбіду титану, у необхідній кількості за допомогою технічних вагів, брикетують та спікають при Т=1300–1350°С. В результаті отримують губку твердого сплаву, яку далі подрібнюють у дробарці і піддають мокрому розмелу у кульових млинах протягом 16 годин, після чого отримують готовий продукт із розміром частинок 2–4 мкм. На етапі спікання використовують захисне середовище, а саме водень очищений від домішок .

 

Таблиця 1.1 – Технічні умови на сировину

№	Найменування	Характеристика	Державний стандарт або технічні умови
1	Карбід титану ТіС	D < 2	ТУ 6-09-492-75
2	Нікель Ni	D < 2	ГОСТ 9722-79
3	Молібден Mo	D < 2	ТУ 48-19-69-9
4	Водень	Очищений від	ДСТУ 3022-80

 

1.3 ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНИХ ОПЕРАЦІЙ

Дозування. Мета операції дозування полягає у тому, щоб дотримуватися найбільш оптимальних співвідношень компонентів у шихті і при виготовленні кінцевого продукту.

На даній операції використовуються технічні ваги (Рис.1.7). У процесі дозування ми отримуємо найбільш оптимальну кількість заданих матеріалів,для продовження технологічного процесу.

 

 

 

 

 

Рисунок 1.7 – Технічні ваги.

 

 

Змішування та мокре розмелювання. Одним із способів приготування сумішей, що широко використовуються в промисловості, є змішування з одночасним розмелюванням порошків у млинах при наявності рідкого середовища.

Змішування проводять  для рівномірного розподілу компонентів  в шихті. Від цього багато в  чому залежать властивості спечених виробів. В процесі змішування відбувається переміщення частинок різних компонентів, які  в початковому стані знаходяться порізно, або в неоднорідно впровадженому стані. В процесі змішування повинна виходити суміш, в якій до кожної частки основного матеріалу примикають частинки інших компонентів. В реальних умовах, в зв’язку з впливом різноманітності факторів на якість змішування, в мікрооб’ємах готової суміші існує різноманітність взаємного розташування часток компонентів, а їх співвідношення – випадкова величина.

Одночасно відбувається і  розмелення. Розмелення - процес механічного  подрібнення, результатом якою є  збільшення поверхні матеріалу, що

оброблюється. В нашому випадку змішування і мокре розмелювання здійснюється у кульовому млині ШМ-2 (Рис.1.8). Подрібнення матеріалу відбувається в основному за рахунок ударної дії розмольних тіл – куль на частинки, а також зіткненням частинки з частинкою матеріалу. Ефективність змішування підвищується зі збільшенням співвідношення ваги куль до ваги шихти і складає7:1.Операцію проводимо у кульовому млині протягом 16 годин.

Для інтенсифікації процесів змішування та розмелення додають етиловий спирт – рідке середовище, яке  протидіє розпиленню матеріалу і  зворотньому злипанню тонких частинок за рахунок діелектричних властивостей. Рідина також зменшує тертя, як між  кулями, так і між частинками матеріалу, що розмелюється завдяки чому інтенсифікується їх переміщення відносно один одного. Для контролю якості змішування та розмелювання беруть проби шихти  і досліджують їх. Під час оцінки якості змішування велике значення має  маса отриманої проби. Чим менша  її маса, тим більш точно можна визначити якість змішування.

Рисунок 1.8 – Кульовий млин

 

Вакуумна сушка. Під час розмолу за наявності етилового спирту утворюється суспензія,

завдяки чому досягається  рівномірність змішування. Сушка  призначена для видалення з порошку  вологи, яка заважає наступним  операціям – протирки та пресуванню. Вона відбувається на протязі 1 години у вакуумній сушильній шафі ВШ-0,035 при температурі 100–110°С. За рахунок підвищеної температури, що досягає температури кипіння спирту, відбувається його випаровування. Ця операція включає в себе наступні етапи:

- розміщення суміші в сушильній шафі;

- витримка в шафі;

- вивантаження суміші з сушильної шафи;

          - передача суміші на наступну операцію.