Калибрование применяют для получения размеров 6-11
квалитета точности и Ra=1.25-0.32 мкм. Калибруют
как по одному (наружному или внутреннему
диаметру), так и по нескольким параметрам.
Нужно иметь ввиду, что минимальный припуск
необходимо брать в пределах
0,05-0,07 мм. Детали, имеющие в структуре
цементит, необходимо перед калибровкой
отжиг.
Глава 3.Изделия порошковой металлургии
и их свойства:
3.1.
Металлокерамические подшипники:
Металлокерамические
материалы являются в ряде случаев эффективными
заменителями антифрикционных подшипниковых
сплавов - бронзы, латуни и др.
В подшипниках
скольжения находят применение следующие
металлокерамические материалы: бронзографит,
пористое железо и пористый железографит.
Одно из
основных преимуществ металлокерамических
вкладышей заключается в наличии в них
пор, способствующих образованию устойчивой
масляной пленки в подшипнике. В результате
предварительной пропитки вкладыша (втулки)
в нагретом масле большое количество капилляров
вкладыша заполняется маслом и благодаря
этому трущаяся поверхность обеспечивается
смазочной пленкой в течение длительного
времени.
Различные
режимы работы требуют применения металлокерамических
подшипников с различной степенью пористости.
Для тяжелых условий работы (ударные нагрузки,
высокие скорости), при которых нужна повышенная
механическая прочность опоры, следует
применять подшипники из мелких порошков
(обладающие более высокими механическими
и антифрикционными качествами, чем подшипники
из крупных порошков) с низкой пористостью.
Для средних нагрузок рекомендуется пористость
22 - 28%. Для работы без дополнительной смазки
желательно применение подшипников из
крупных порошков пористостью 25 - 35%. Чем
больше пластичность и чем меньше пористость
спеченного порошкового металла, тем больше
он приближается по свойствам к компактному
металлу.
При нормальной
температуре (200С), спокойной нагрузке
и достаточной смазке (примерно 3 капли
в минуту на 1 см кв поверхности трения)
железографитовые подшипники пористостью
22 - 28% удовлетворительно работают при
следующих режимах:
V(м/сек) |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
P(кг/см кв) |
70 |
65 |
60 |
55 |
55 |
35 |
18 |
8 |
Для подшипников
пористостью 15 - 20% допускаемые удельные
нагрузки могут быть повышены против указанных
на 20 - 30%. При работе металлокерамических
подшипников со скоростью v< 1 м/сек применяется
консистентная смазка, при больших скоростях
– жидкие минеральные масла. Подводить
масло рекомендуется через такие же смазочные
канавки, как у подшипников из литых металлов.
Для тонкостенных
втулок с повышенной пористостью применяется
также подпитка подшипника через наружную
стенку.
При повышенных
температурах ( до 300 С железографитовые
подшипники могут работать при малых скоростях
(v < 0,1 м/сек ) с графитовой смазкой. Самосмазываемость
пористых железографитовых подшипников
относится только к малым нагрузкам и
скоростям, когда pv < 1 кГм/см2 сек.
Пористые
железографитовые подшипники изготавливают
преимущественно в виде цилиндрических
втулок и поставляют в готовом к установке
виде. При назначении толщины стенки исходят
из условий прочности и способности материала
впитывать масло.
В общем
случае толщина стенки может быть ориентировочно
принята равной 0,2d (d – диаметр вала). Самосмазывающиеся
подшипники лучше изготавливать относительно
тонкостенными. При обычной смазке толщина
стенки может быть принята примерно равной
0,1d (если выполнены условия прочности),
но не менее 2 мм. При изготовлении металлокерамических
вкладышей допуски на внутренний и наружный
диаметры выдерживаются в пределах 3-го,
а иногда и 2-го классов точности. Железографитовые
втулки запрессовываются в корпус по прессовым
посадкам. Для обеспечения зазора в подшипнике
необходимо учитывать, что уменьшение
внутреннего диаметра втулки равно примерно
0,7 - 1 величины натяга. Зазор в металлокерамическом
подшипнике ориентировочно принимается
равным 0,001 - 0,002 диаметра вала. Доводка
внутреннего диаметра до требуемого размера
может быть произведена калибровкой, а
также протягиванием и развертыванием.
При обработке
резанием качество рабочей поверхности
получается значительно ниже, чем при
калибровке. При p = 15 + 60 кГ/см2 и v = 2,5 м/с
минимальное количество масла на 1 см2
расчетной поверхности вкладыша составляет
(ориентировочно) 1,5 - 5 капель. При больших
удельных давлениях желательно применение
кольцевой смазки, масляной ванны или
смазки под давлением.
3.2.
Пористые материалы и возможности их
применения в промышленности.
К группе
пористых относятся антифрикционные,
фрикционные материалы, фильтры и так
называемые "потеющие" материалы.
Бронзовые фильтры
обычно изготавливаются из порошков со
сферической формой частиц, полученных
путем распыления жидкого металла. Температура
спекания составляет 800 – 900 С. Продолжительность
спекания от 30 минут до 1 часа. Бронзовые
фильтры с размером частиц порошка 50 –
130 мкм используются для грубой очистки,
2 – 30 мкм – для тонкой. Бронзовые фильтры
находят широкое применение в промышленности
для очистки жидкого горючего в дизелях
и реактивных двигателях, смазочных материалов
и сжатых газов от твердых примесей размерами
5 – 200мкм, а также для очистки разбавленных
кислот и щелочей, расплавленного парафина
и т.д.
Пористые
материалы, изготавливаемые из порошков
электролитического и карбонильного никеля
методом прессования и последующего спекания
при температуре 1000 – 1100 С, предназначены
для работы в качестве фильтров и пористых
электродов. Последние находят широкое
применение в электрохимии и катализе.
Так, щелочные аккумуляторы, электроды
которых представляют собой высокопористые
никелевые пластины, по сравнению с обычными
аккумуляторами имеют меньший вес и габариты.
Большое применение находят фильтры из
нержавеющей стали, которые обладают более
высокой коррозионной стойкостью и значительно
дешевле чистого никеля. Для изготовления
фильтров применяются порошки из нержавеющих
сталей Х17Н2, Х18Н9, Х30 и др. Технология их
изготовления: прессование или прокатка
с последующим спеканием при температуре
1200 – 1250 С в течение 2 – 3 часов. Фильтры
из нержавеющих сталей показали хорошие
результаты при очистке жидкого литья,
горячего доменного и мартеновского газов.
Как преграда для распространения пламени
они находят применение в автогенной технике,
в производстве ацетилена, в газопламенной
обработке металлов, в резервуарах низкокипящих
и взрывоопасных жидкостей. Применение
пористых материалов для борьбы с обледенением
самолетов позволяет снизить на 50% расход
антифриза. Использование пористого
титана в различных отраслях техники обусловлено
рядом его ценных свойств, главным из которых
является высокая коррозионная стойкость
во многих агрессивных средах и высокая
удельная прочность. Титановые пористые
материалы получают из порошков с размером
частиц менее 60 мкм. С наполнителем, а также
из электролитического порошка с размером
частиц до 1 мм без наполнителя. Такие изделия
спекают в специальной атмосфере при температуре
950 – 1150 С в течение 1,5 – 2 часов. Пористый
титан стоек в азотной кислоте и щелочных
растворах, обеспечивает тонкость очистки
5 мкм. и менее.
Пористое
охлаждение - один из эффективных способов
охлаждения высокотемпературных узлов
и механизмов. Испарительное охлаждение
предусматривает принудительное пропускание
жидкости через пористую среду. В этом
случае тепло, выделяющееся на поверхности
пористого тела, поглощается и рассеивается
испарительным охлаждающим устройством.
Установлено, что охлаждение испарением
более эффективно, чем конвективное или
пленочное в равнозначных системах. Так,
применение сопловых и рабочих турбинных
лопаток позволило повысить температуру
рабочего газа с 840 С до 1200 С и увеличить
снимаемую мощность на 10%. Возможности
использования пористого материала для
контроля температуры на поверхности
практически не ограничены. Детали из
пористого металла могут использоваться
для создания условия локального нагрева
и одновременно они могут быть использованы
для охлаждения локального перегрева
механизмов.
Весьма
перспективно применение в промышленности
тепловых труб, обеспечивающих выравнивание
температурного поля в различных аппаратах
и установках и изотермические условия
обработки тех или иных материалов. Так,
использование низкотемпературных тепловых
труб в электрических машинах для охлаждения
роторов и статоров двигателей, генераторов,
а также обмоток трансформаторов позволило
увеличить их мощность на 30 – 50%. Успешно
используются тепловые трубы для охлаждения
высоковольтных выключателей большой
мощности. Тепловые трубы и паровые камеры
имеют ряд преимуществ по сравнению с
традиционными элементами передачи тепла,
например, циркуляционными теплообменниками:
они не имеют подвижных деталей, бесшумны,
не требуют расхода энергии на перекачку
теплоносителя из зоны конденсации в зону
испарения, обладают малым термическим
сопротивлением по сравнению с металлическими
стержнями таких же геометрических параметров
и имеют небольшой вес.
Вышеперечисленных
примеров достаточно, чтобы показать широкие
возможности для использования пористых
материалов в различных отраслях техники.
Трудно предвидеть все возможные области
применения пористых материалов и изделий
из них. Одно несомненно: потребность в
пористых материалах возрастает.
Глава 4. Перспективы развития
порошковой металлургии.
Благодаря структурным особенностям
продукты порошковой металлургии более
термостойки, лучше переносят воздействие
циклических колебаний температуры и
напряжения, а также ядерного облучения,
что очень важно для материалов новой
техники.
Порошковая металлургия имеет и недостатки,
тормозящие ее развитие: сравнительно
высокая стоимость металлических порошков;
необходимость спекания в защитной атмосфере,
что также увеличивает себестоимость
изделий порошковой металлургии; трудность
изготовления в некоторых случаях изделий
и заготовок больших размеров; сложность
получения металлов и сплавов в компактном
состоянии; необходимость применения
чистых исходных порошков для получения
чистых металлов.
Недостатки порошковой металлургии и
некоторые ее достоинства нельзя рассматривать
как постоянно действующие факторы: в
значительной степени они зависят от состояния
и развития как самой порошковой металлургии,
так и других отраслей промышленности.
По мере развития техники порошковая металлургия
может вытесняться из одних областей и,
наоборот, завоевывать другие. Развитие
дугового, электроннолучевого, плазменного
плавления и электроимпульсного нагрева
позволили получать не достижимые прежде
температуры, вследствие чего удельный
вес порошковой металлургии в производстве
несколько снизился. Вместе с тем прогресс
техники высоких температур ликвидировал
такие недостатки порошковой металлургии,
как, например, трудность приготовления
порошков чистых металлов и сплавов: метод
распыления дает возможность с достаточной
полнотой и эффективностью удалить в шлак
примеси и загрязнения, содержащиеся в
металле до расплавления. Благодаря созданию
методов всестороннего обжатия порошков
при высоких температурах в основном преодолены
и трудности изготовления беспористых
заготовок крупных размеров.
В то же время ряд основных достоинств
порошковой металлургии – постоянно действующий
фактор, который, вероятно, сохранит свое
значение и при дальнейшем развитии техники.
Заключение.
Применение порошковой металлургии,
ее развитие имеет важное значение для
всего мира. Передовые страны мира такие
как США и Япония ежегодно инвестируют
и расширяют эту отрасль промышленности.
Это можно проследить на следующей схеме:
| |
1964 |
1974 |
1984 |
1994 |
США |
47тыс т |
118тыс т |
812тыс т |
2045тыс т |
Япония |
4тыс т |
17тыс т |
106тыс т |
455тыс т |
То есть производство спеченных металлов
за период с 1964 по 1994 гг. в США возросло
в 43,5 раза, а в Японии – в почти в 114 раз.
Не последнее место занимает порошковая
металлургия и в нашей стране. Она представленна
такими предприятиями как «Уральский
завод твердых сплавов», «Краснопахорский
завод композиционных изделий из металлических
порошков» и многими другими. Неоспоримым
доказательством полезности использования
порошковых является то, что в период кризиса
эти предприятия не только выживают, но
и расширяют производство.
Мы сейчас стоим на пороге XXI века. И нам
необходимо выбрать те технологии, которые
мы возьмем с собой в будущее. Несомненно,
что порошковая металлургия будет стоять
одной из первых в этом списке. В условиях
глобального роста населения, когда на
свет появился шестимиллиардный житель
планеты порошковая металлургия, которая
дает наибольший экономический эффект
при достаточно массовом производстве,
по моему мнению, должна получить мощный
толчок в развитии.
С увеличением масштабов выпуска и совершенствованием
методов изготовления порошков решатся
такие проблемы порошковой металлургии
как: дороговизна исходных материалов.
При массовом производстве расходы связанные
с необходимостью изготовления индивидуальных
приспособлений (пресс-форм) для каждого
вида деталей сократятся до минимума.
С исследованием и использованием на производстве
получения чистых порошков распылением
расплавленного железа решены такие проблемы
как необходимость получения достаточно
чистых исходных материалов.
Все это свидетельствует о том, что идеи
заложенные в начале XIX века в работах
П.Г. Соболевского, найдут достойное воплощение
в веке XXI.