MATERIAŁY SPIEKANE (SPIEKI)

Transkrypt

1 MATERIAŁY SPIEKANE (SPIEKI)

2 Metalurgia proszków jest dziedziną techniki, obejmującą metody wytwarzania proszków metali lub ich mieszanin z proszkami niemetali oraz otrzymywania wyrobów z tych proszków bez konieczności roztapiania głównego składnika. Etapy procesu: Wytwarzanie proszków metalu lub mieszaniny proszków różnych materiałów Przygotowanie proszku Formowanie proszku na zimno Spiekanie Obróbka końcowa, np. obróbka cieplna, obróbka plastyczna, skrawanie

3 WYTWARZANIE PROSZKÓW

4 Metody mechaniczne z fazy stałej Rozdrabnianie w młynach kulowych, wibracyjnych lub wirowo-udarowych (proszek Hametag) Mało wydajne i stosowane głównie do rozdrabniania materiałów kruchych Proszki zanieczyszczone materiałem elementów rozdrabniających

5 Metoda mechaniczna z fazy ciekłej

6 Metody fizykochemiczne Metoda karbonylkowa: wytworzenie np. Fe(CO) 5 w wyniku działania CO na rudę lub złom i jego rozkład na czysty metal poprzez ogrzanie karbonylku (ciecz) powyżej temperatury wrzenia Redukcja tlenków lub soli metali wysokotopliwych np. w atmosferze wodoru Elektrolityczna: wydzielanie metalu na katodzie Odparowanie i kondensacja proszków metali o niskiej temperaturze wrzenia

7 Przykłady kształtów proszków metali: Hametag rozdrabnianie mechaniczne w młynach, RZ proszek rozpylany i poddany utlenianiu lub redukcji, Redukowany proszek metalu trudnotopliwego otrzymany przez redukcję tlenków lub soli metalu, karbonylkowy, np. Fe(CO) 5, otrzymany w wyniku działania tlenku węgla na rudę lub złom metalu

8 PRZYGOTOWANIE PROSZKU 1. Ocena ziarnistości na drodze analizy sitowej i selekcja ziaren (W metalurgii proszków zastosowanie znajdują proszki o wielkości ziarna od 0,1 do 400 µm. Proszek powinien odznaczać się ziarnem możliwie jednakowej wielkości) 2. Oczyszczanie, np. usuwanie produktów korozji przy zastosowaniu wyżarzania w wodorze w temperaturze ºC 3. Mielenie w celu nadania ziarnom korzystniejszego kształtu, a przez to uzyskanie większej gęstości spieku 4. Mieszanie zapewniające dobrą jednorodność mieszaninie proszków

9 FORMOWANIE PROSZKU Formowanie proszku polega na poddaniu proszku ściskaniu w zamkniętej przestrzeni, w wyniku czego następuje jego zagęszczenie. Metody formowania na zimno obejmują m.in.: prasowanie w zamkniętych matrycach, prasowanie w komorach wysokociśnieniowych, wibracyjne zagęszczanie proszków, walcowanie proszków, kucie proszków

10 Schemat prasowania jednostronnego proszków: 1 stempel górny, 2 matryca, 3 proszek, 4 stempel dolny W wyniku formowania uzyskuje się formówki, np. wypraski, odkuwki, walcówki

11 SPIEKANIE Spiekanie jest operacją technologiczną, której poddaje się formówkę lub luźno zasypane ziarna proszku, polegającą na złączeniu poszczególnych ziaren proszku w wyrób o określonych właściwościach mechanicznych i fizykochemicznych, w wyniku wygrzewania w temperaturze niższej od temperatury topnienia głównego składnika. Spiekanie może przebiegać jako: swobodne, pod działaniem siły, tj. połączone z formowaniem zapewniającym określony kształt, np. w wyniku prasowania, walcowania i kucia proszków na gorąco.

12 Uproszczony schemat produkcji masowej wyrobów spiekanych z żelaza i stali: a) wytwarzanie proszków, b) przygotowanie proszków, c) formowanie wstępne i spiekanie, d) obróbka końcowa

13 Wyroby spiekane: Wyroby porowate, np. łożyska ślizgowe, filtry Wyroby o złożonym kształcie, np. małe koła zębate, dźwignie, krzywki Wyroby bardzo twarde, np. ogniotrwałe, wykonane z tlenków, węglików, azotków: elementy grzejne, świece do silników spalinowych, tygle do topienia metali Kompozyty, których nie można wytworzyć inną metodą, np. szczotki do silników elektrycznych (Cu + grafit)

14 Zalety metod metalurgii proszków: brak odpadów ograniczenie obróbki skrawaniem możliwy jest złożony kształt wyrobów dowolny skład chemiczny wyrobów krótki cykl produkcyjny Wady metod metalurgii proszków: niska wytrzymałość wyrobów wysoki koszt produkcji małe wymiary wyrobów ograniczone możliwości konstrukcji matryc (kształtu wyrobów)