MATERIAŁY SUPERTWARDE. rodzaje materiałów supertwardych, proces technologiczny materiałów spiekanych, zastosowanie,

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "MATERIAŁY SUPERTWARDE. rodzaje materiałów supertwardych, proces technologiczny materiałów spiekanych, zastosowanie,"

Anatol Wróblewski
8 lat temu
Przeglądów:

1 MATERIAŁY SUPERTWARDE rodzaje materiałów supertwardych, proces technologiczny materiałów spiekanych, zastosowanie,

2 Supertwarde materiały Twarde i bardzo twarde materiały są potrzebne w takich przemysłowych zastosowaniach jak szlifowanie i polerowanie, cięcie, prasowanie, badania wysokociśnieniowe, przemysł samochodowy, itd. do supertwardych materiałów zaliczamy: diament naturalny, diament syntetyczny, azotek boru, węgliki spiekane, 2

3 DIAMENT NATURALNY Twardość w skali Mohsa: 10 dziesięciostopniowa skala twardości minerałów charakteryzująca odporność na zarysowania materiałów twardszych przez materiały bardziej miękkie Wytrzymałość na ściskanie: 8,68 Gpa, Barwa - zwykle bezbarwny, rzadziej: czarny, niebieski, zielonkawy, żółtawy, Temperatura topnienia 3800 O C, Gęstość: 3.5 g/cm 3, mały współczynnik tarcia, 3

4 DIAMENT SYNTETYCZNY Wytwarzany z grafitu w wysokociśnieniowym (30GPa) i wysokotemperaturowym ( O C) procesie, w którym następuje zagęszczenie struktury węgla. Proces przebiega z udziałem katalizatora i rozpuszczalnika. 4

5 AZOTEK BORU BN, borazon żarowytrzymałość, odporność chemiczna, odporny na utlenianie w temperaturze do 1000 O C, Stosowany do obróbki skrawaniem: stali ulepszonej cieplnie, stopów trudno obrabianych, 5

6 WĘGLIKI SPIEKANE Węgliki spiekane ze względu na budowę zaliczane są w literaturze do spiekanych kompozytów z osnową metaliczną zbrojonych cząstkami. Węgliki spiekane stanowią spieki twardych węglików metali wysokotopliwych: WC, TiC, TaC, NbC, VC oraz metalicznej osnowy, którą jest najczęściej kobalt, rzadziej nikiel, molibdenem lub żelazo. wysoka twardość HV, odporne na zużycie ścierne, wadą jest kruchość, 6

7 Węgliki spiekane Węgliki spiekane są kompozytem agregatowym. Składa się z twardych i względnie równoosiowych cząstek węglików rozmieszczonych w metalicznej osnowie. Przykład: WC - węglik wolframu w osnowie kobaltu 4,5-25% bardzo twardy odporny na ścieranie wysoka temperatura topnienia wadą WC jest bardzo duża kruchość, aby tego uniknąć wykonuje się kompozyt agregatowy 7

8 Ze względu na skład chemiczny można wyróżnić następujące grupy węglików spiekanych: WC Co z ewentualnymi dodatkami TaC, NbC, VC; stosowane gównie na narzędzia do skrawania żeliwa i materiałów niemetalicznych, narzędzia do obróbki plastycznej, WC TiC Co; stosowane gównie na narzędzia do skrawania stali, WC TiC- TaC, NbC Co; stosowane głównie na narzędzia do skrawania stali, 8

9 Wpływ temperatury badania na twardości węglików spiekanych na osnowie kobaltu WC-Co i WC-TiC-Co oraz stali szybkotnąćych 9

10 Proces technologiczny węglików spiekanych Na podstawie schematu zastanów się jak przebiega proces technologiczny powstawania węglików spiekanych? 10

11 PROCES TECHNOLOGICZNY otrzymanie proszku wykonanie mieszanki formowanie spiekanie obróbka dodatkowa obróbka wykończająca 11

12 OTRZYMYWANIE PROSZKU Spośród wielu technik wytwarzania proszków, największe znaczenie mają następujące metody: mielenia, rozpylania, redukcji, elektrolityczne. Każda z metod wpływa na kształt i wielkość cząstek proszku a w konsekwencji na własności wyrobu. Kształty cząstek proszku a) kulisty; b) globularny; c) nieregularny zaokrąglony; d) talerzykowaty; e) wielościenny; f) odłamkowy; g) płatkowy; h) dendrytyczny; i) strzępiasty 12

13 MIELENIE Młyn bębnowy Młyn Attritor 1 - kule stalowe 2 - wał z ramionami 3 - chłodzenie Młyn kulowoudarowy Hametag 13

14 ROZPYLANIE Metody rozpylania proszków a) rozpylanie metalu gazem lub cieczą b) rozpylanie w łuku elektrycznym c) wtłaczanie gazu do ciekłego metalu 14

15 METODA REDUKCJI W metodach redukcji reduktorem (dostarczycielem elektronów) może być pierwiastek, związek chemiczny lub prąd elektryczny. Produkcja proszku Fe metodą Höganäs 15

16 METODA ELEKTROLIZY W metodzie elektrolitycznej reduktorem (dostarczycielem elektronów) jest prąd elektryczny. Schemat elektrolizera 1 - katoda, 2 - anoda, 3 - elektrolit, 4 - wanna 16

17 Struktura węglika drobnoziarnistego Struktura węglika gruboziarnistego 17

18 WYKONANIE MIESZANKI PROSZKÓW Przygotowanie proszków do wykonania mieszanek obejmuje: wyżarzanie, redukowanie, rozsianie na frakcje, odważenie porcji. Na tym etapie produkcji do mieszanki proszków wprowadza się środki poślizgowe. Proces długo trwały do 150 godzin. Mieszalnik TURBULA 18

19 FORMOWANIE PROSZKU Formowanie proszku ma na celu nadanie żądanego kształtu i wymiarów formówek. Polega na ściskaniu proszku w zamkniętej przestrzeni, w wyniku czego następuje jego zagęszczenie. Metody formowania proszków: prasowanie, prasowanie izostatyczne, prasowanie na gorąco, wibracyjne zagęszczanie proszków, walcowanie proszków, wyciskanie past proszkowych, odlewanie i rozpylanie gęstwy, specjalne metody formowania m. in. wtryskiwanie proszków natryskiwanie proszków (spray deposition). 19

20 PRASOWANIE Schemat matrycy 1 - korpus matrycy 2 - stempel prasujący 3 - stempel dolny 4 - prasowany proszek Sposoby prasowania a) jednostronne b) dwustronne c) swobodne d) sterowane 20

21 PRASOWANIE Zjawiska zachodzące podczas prasowania: zbliżanie cząstek proszku, likwidacja mostków, działanie sił adhezji, powiększanie powierzchni styków cząstek proszku przez wzajemne przemieszczanie i deformację plastyczną, zdzieranie powłok tlenkowych powodujące odsłonięcie czystych, aktywnych powierzchni metalicznych, lokalne, punktowe zgrzewanie cząstek w wyniku odkształcenia plastycznego. mostki Krzywa zgęszczalności Ciśnienie ok. 100 MPa 21

22 SPIEKANIE Spiekanie - proces polegający na ogrzewaniu sproszkowanych lub drobnoziarnistych substancji do temperatury bliskiej temperaturze topnienia, bez doprowadzenia ich do stanu ciekłego O C przez jedną godzinę C przez 3 godzinny a) stan wyjściowy przed spiekaniem b) tworzenie szyjek c) sferoidyzacja porów d) zanikanie porów 22

23 PIECE SPIEKALNICZE piec kroczący do pracy ciągłej piec przepychowy do pracy ciągłej piec taśmowy do pracy ciągłej 23

24 ZASTOSOWANIE jest stosowany przy produkcji materiałów ściernych (diamenty syntetyczne), narzędzi tnących i skrawających (m.in. noży do cięcia szkła), jako elementy w aparaturze naukowej i medycznej do wyrobu wkładek kalibracyjnych narzynek, do wyrobu ciągadeł drutów i włókien sztucznych, do wyrobu twardościomierzy, w jubilerstwie do wyrobu biżuterii odpowiednio oszlifowane diamenty noszą nazwę brylantów, 24

25 25

26 Wyroby z proszków spiekanych: materiały konstrukcyjne, materiały łożyskowe i ślizgowe, spiekane materiały narzędziowe, przedmioty z metali trudno topliwych jak np. wolfram, molibden, tantal, iryd, 26

27 Materiały konstrukcyjne masowe na bazie Fe, Cu, Al 27

28 28

29 Podsumowanie i utrwalenie g/cm 3 jest to własność diamentu, jak ona się nazywa? 2. Materiały supertwarde ze względu na ich dobre własności mechaniczne oraz niski współczynnik tarcia są wykorzystywane jako materiały. 3. Jak nazywa się mieszalnik do wykonania mieszanki proszków? 4. WC Co jest to węglik wolframu w osłonie. 5. Rodzaj obróbki mechanicznej polegający na wywieraniu nacisku na element obrabiany 6. Twardość diamentu wynosi 10 w jakie skali jest to podane? 7. Oszlifowany diament nosi nazwę., 8. Diament syntetyczny wykonywany jest z. 9. Jak nazywanie się sposób wytwarzania proszków w którym wykorzystywany jest młyn bębnowy? 29

30 KRZYŻÓWKA

Podobne dokumenty

MATERIAŁY SUPERTWARDE

MATERIAŁY SUPERTWARDE Twarde i supertwarde materiały Twarde i bardzo twarde materiały są potrzebne w takich przemysłowych zastosowaniach jak szlifowanie i polerowanie, cięcie, prasowanie, synteza i badania