- RU
- ENG
Универсальный токарно-винторезный станок модели CS6266Bх1500 (Ø660 х 1500 мм)Страна: КитайПроизводитель:
Рассмотрены методы изготовления изделий из материалов на основе меди, получаемых порошковой металлургией. Описаны схемы технологического процесса спекания с прессованием фасонных электрод-инструментов.
Порошковую металлургию используют в качестве метода получения изделий из исходного сырья — порошковых материалов. Они формуются и термически обрабатываются при температуре, которая ниже температуры плавления основного компонента шихты. Технологический процесс изготовления изделий начинается с получения исходного порошка чистых металлов. От метода получения зависят величина и форма частиц, насыпная масса, химический состав, прессуемость, спекаемость порошков. Для получения медного порошка широкое распространение получил электролитический метод, обеспечивающий хорошую чистоту, прессуемость, спекаемость и стабильность свойств. Но этот метод дорогой, так как в качестве сырья используют рафинированную электролитическую медь для анодов марки МО или М1, а удельный расход электроэнергии очень велик — до 7000 кВт ч/т.
Более экономичным методом производства медного порошка является автоклавный, который заключается в вытеснении меди из раствора солей водородом под высоким давлением. Порошок должен удовлетворять следующим техническим требованиям:
Порошок получают в электролизных ваннах, облицованных с внутренней стороны кислотоупорным материалом. Электролит содержит от 25 до 65 г/л медного купороса и 100-200 г/л серной кислоты. В ванну загружают литые медные аноды из рафинированной меди. Параллельно им устанавливают медные аноды из листовой меди толщиной до 5 мм. Аноды соединяют с положительным, а катоды — с отрицательным полюсами источника постоянного тока. Напряжение составляет 1,5-2,5 В, плотность тока 2000 а/м2, температура электролита 50 °С.
При пропускании тока аноды растворяются, медь переходит в раствор, а на катодах образуется осадок порошкообразной меди. Образующийся на катодах порошок удаляют автоматически с периодом 30 мин. Порошок отмывают от электролита горячей водой и стабилизируют мыльным раствором для предохранения от окисления; затем его охлаждают холодной водой и обезжиривают сжатым воздухом, потом сушат.
Высушенный порошок поступает на размол, после чего он подвергается воздушной сепарации, с последующим просеиванием на виброситах. Для изготовления изделий порошок загружают в форму и прессуют. Спрессованное изделие для повышения прочности спекают, после чего сцепление частиц порошка происходит вследствие взаимной диффузии. Плотность спеченных изделий возрастает с повышением температуры спекания. При низких температурах усадка незначительная, в это время происходит испарение влаги и удаление адсорбированных газов с поверхности частиц со снятием остаточных напряжений от усилий прессования. При повышении температуры протекают процессы восстановления окислов и окончательного снятия внутренних напряжений. При дальнейшем повышении температуры происходит образование металлического контакта между частицами, т. е. полное спекание с заполнением пор и уплотнением изделий.
Выдержка спрессованных изделий при постоянной температуре спекания сначала вызывает повышенный, затем более медленный рост плотности. Для создания металлического контакта между частицами требуются восстановительная водородная сфера и вакуум. Температура спекания меди 900-950°С, время спекания 50- 60 мин. Для спекания применяется электрическая рольганговая печь марки СРЗ-4,3/12 со следующими характеристиками: мощность — 85 кВт; напряжение — 200 В (в том числе при нагревателях: I зона — 92 В, II зона — 65 В и III зона — 53 В); число фаз — 3; частота — 50 Гц; максимальная рабочая температура — 1200°С; число тепловых зон — 3; время разогрева — 18 ч; время цикла — 11 ч; производительность — 60 кг/ч; расчетный расход воды 1 м3/ч; расход водорода (газа) — 40 м3/ч. Лодочки (поддоны), в которые загружаются заготовки изделий, изготовлены из графита марки ГМЗ. Контроль температуры осуществляется платинородиевой термопарой ТПП — 2,5; регулирование температуры автоматическое (прибором ЭПД-12).
После операции спекания применяется механическая обработка резанием или шлифованием для достижения требуемого качества поверхности, а для получения физических или механических свойств используются при необходимости химикотермическая обработка и различные пропитки.
На электроэрозионных копировально-прошивочных станках используются электроды-инструменты, в том числе фасонные с плотной, гладкой и пористой наружной поверхностью. Геометрия обрабатываемой полости формируется при внедрении фасонного электрода-инструмента в заготовку. В связи с развитием систем управления оборудованием в электроэрозионных копировально-прошивочных станках стали применяться магазины со сменными инструментами, содержащие несколько позиций. Это позволило расчленить операцию со сложной формой на ряд простых последовательных переходов с калибровкой требуемой геометрии. При использовании естественного процесса образования пор, появилась идея искусственно создавать поры для электродов-инструментов.
Отличительная особенность электрода-инструмента из пористой меди заключается в наличии открытых пор, которые в процессе электроэрозионной обработки заполняются рабочей жидкостью, поступающей в межэлектродный промежуток. Это явление обеспечивает технологический эффект в повышении скорости съема металла и снижении относительного износа электрода-инструмента по сравнению с материалами, имеющими компактную структуру. При изготовлении электродов-инструментов наибольший интерес представляет горячее прессование с жидкой фазой, исчезающей из-за растворения в твердой фазе. При горячем прессовании заготовки изделия в жидкой фазе возникает капиллярная система, образованная порами. Капилляры заполняются жидкой фазой, которая снижает трение между частицами и способствует лучшему уплотнению. Жидкая фаза образуется при изготовлении фасонных электродов-инструментов горячим прессованием в процессе нагрева и изотермической выдержки. Для этого используют в составе легкоплавкий металл, который заполняет поры. В качестве легкоплавких компонентов используют порошки легкоплавких материалов свинца, олова, висмута, вуда, гарта и др. Изготовление изделия (электрода-инструмента) из меди (96%), окиси хрома (3%) и бора (1%) состоит из следующих операций:
После выполнения перечисленных операций электрод-инструмент готов к работе. Практика показала получение плотности 7,8 г/см3, общая пористость — 15%, средний размер пор — 10 мкм. При обработке сталей на малоизносных режимах пористый спеченный электрод-инструмент показал большую стойкость к износу — до 50%, позволил повысить на 20% скорость съема материала по сравнению с электрод-инструментом меди марки МО.
М.А. Антонов
Журнал «Металлообработка», №5, 2001 г.
Литература
