Technologie wytwarzania. Opracował Dr inż. Stanisław Rymkiewicz KIM WM PG

Transkrypt

1 Technologie wytwarzania Opracował Dr inż. Stanisław Rymkiewicz KIM WM PG

2

3 Technologie wytwarzania Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe

4 Kształtowanie struktury i właściwości materiałów metalowych wytworzonych metodą odlewania odlewanie obróbka plastyczna obróbka cieplna obróbka cieplno-chemiczna

5

6

7 ODLEWANIE Odlewanie polega na wlaniu ciekłego metalu lub stopu do formy, która ma kształt gotowego wyrobu lub półwyrobu. W ten sposób otrzymuje się gotowe wyroby odlewy lub półwyroby wlewki. Wlewki są następnie obrabiane plastycznie. Klasyczne metody odlewania: W formach piaskowych (ceramicznych) W formach metalowych Przedmioty wykonane wyłącznie na drodze odlewania są najtańsze, lecz mają więcej wad i gorsze właściwości mechaniczne niż przedmioty wytworzone innymi metodami. Przykłady elementów odlewanych: klocki hamulcowe, pierścienie tłokowe, cylindry silników, korpusy maszyn, duże panewki, pomniki.

8 Odlew

9 Krystalizacja Podstawą techniki odlewania jest krystalizacja. Jest to proces przejścia ciekłej substancji w stan stały o budowie krystalicznej. W trakcie krystalizacji wydziela się ciepło.

10 Zmiany temperatury w funkcji czasu chłodzenia od stanu ciekłego: 1-3 materiały krystaliczne, 4 materiał amorficzny

11 Krystalizacja przebiega przez zarodkowanie i wzrost zarodków krystalizacji Zarodki krystalizacji zespoły bliskiego uporządkowania w fazie ciekłej o wielkości większej od krytycznej, do których przyłączają się kolejno następne atomy Szybkość krystalizacji zależy od: szybkości zarodkowania, tj. liczby zarodków krystalizacji tworzących się w ciągu jednostki czasu w jednostce objętości cieczy liniowej szybkości krystalizacji, tj. szybkości przesuwania się frontu krystalizacji, mierzonej w jednostkach długości na jednostkę czasu

12

13 Przy nieznacznym przechłodzeniu (małej szybkości chłodzenia) metal ma strukturę gruboziarnistą Ze zwiększeniem szybkości przechłodzenia liniowa szybkość krystalizacji wzrasta wolniej od szybkości zarodkowania, metal ma strukturę drobnoziarnistą Maksimum szybkości zarodkowania odpowiada większemu przechłodzeniu niż maksimum liniowej szybkości krystalizacji, a więc metal osiąga w tym zakresie najmniejszą wielkość ziarna Przy bardzo dużych szybkościach chłodzenia szybkość zarodkowania i liniowa szybkość krystalizacji są równe zeru i metal posiada amorficzną strukturę szkła.

14 Jama usadowa Wpływ szybkości chłodzenia na budowę wlewka. Ziarna metalu o różnym kształcie i wielkości: 1- kryształy zamrożone, 2 kryształy słupkowe, 3 kryształy wolne

15

16 Krystalizacja czystych metali - wzrost dendrytyczny

17 Schemat dendrytu Dendrytyczna budowa czystego metalu

18 Kierunek wzrostu dendrytów i ich rozgałęzień jest zwykle zgodny z kierunkami najgęściej obsadzonymi atomami w tworzących się kryształach, np. w sieci RPC A2 jest to kierunek <111>

19 Krystalizacja stopów metali o strukturze roztworów stałych W porównaniu z czystymi metalami warunki krystalizacji stopów różnią się, głównie stężeniami faz ciekłej i stałej w strefie frontu krystalizacji Może mieć miejsce wzrost komórkowy i dendrytyczny Szybkość wzrostu dendrytycznego w przypadku stopów jest mniejsza niż w czystych metalach, gdyż wzrastające stężenie składnika rozpuszczonego w cieczy powoduje obniżenie temperatury równowagi, co zmniejsza przechłodzenie decydujące o wzroście kryształów

20 Metalurgia proszków

21

22

23

24

25

26

27

28 Metody mechaniczne Rozdrabnianie w młynach kulowych, wibracyjnych lub wirowo-udarowych Mało wydajne Do rozdrabniania metali i niemetali kruchych

29

30 Metoda rozpylania

31 Metody fizykochemiczne Metoda karbonylkowa Redukcja tlenków lub soli Elektrolityczna Odparowanie i kondensacja

32

33

34

35

36

37 Formowanie proszków na zimno

38 Formowanie proszków na zimno

39

40

41 Spiekanie Połączone z formowaniem Z fazą ciekłą

42

43

44

45

46

47 MIM proces wytwarzania

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58 Otrzymywanie monokryształów

59

60

61

62

63

64

65