Metalurgia pulberilor este o tehnologie de obținere a pulberilor metalice și de fabricare a produselor din acestea (sau compozițiile acestora cu pulberi nemetalice). În general, procesul tehnologic al metalurgiei pulberilor constă din patru etape principale: producerea pulberilor , amestecarea pulberilor densificarea (presare, brichetare) și sinterizarea .
Este folosit ca un înlocuitor rentabil pentru prelucrarea mecanică în producția de masă. Tehnologia permite obținerea de produse de înaltă precizie. De asemenea, este folosit pentru a obține proprietăți speciale sau caracteristici specificate care nu pot fi obținute prin nicio altă metodă.
Metalurgia pulberilor a existat în Egipt în secolul al III-lea î.Hr. e. Vechii incași au făcut bijuterii și alte artefacte din pulberi de metale prețioase. Producția în masă a produselor din metalurgia pulberilor începe la mijlocul secolului al XIX-lea. În 1826, Pyotr Grigoryevich Sobolevsky și Vasily Vasilyevich Lyubarsky au dezvoltat o metodă de rafinare a platinei brute și de a o transforma în metal maleabil. [unu]
Metalurgia pulberilor s-a dezvoltat și a făcut posibilă obținerea de noi materiale - pseudoaliaje din componente de turnare nefuzibile cu caracteristici controlate: mecanice, magnetice etc.
Produsele din metalurgia pulberilor sunt folosite astăzi într-o gamă largă de industrii, de la industria auto și aerospațială până la unelte electrice și aparate de uz casnic. Tehnologia continuă să evolueze.
În ciuda varietății metodelor, este cea mai consumatoare de timp și cea mai costisitoare etapă a procesului tehnologic [2] . Proprietățile fizice, chimice și tehnologice ale pulberilor, forma particulelor depind de metoda de producere a acestora. Iată principalele metode industriale de fabricare a pulberilor metalice:
În condiții industriale, se obțin pulberi speciale și prin precipitare, carburare, disociere termică a compușilor volatili (metoda carbonil) și alte metode.
Un proces tehnologic tipic pentru fabricarea pieselor prin metalurgia pulberilor constă în următoarele operații principale: pregătirea încărcăturii (amestecare), turnare, sinterizare și calibrare.
Amestecarea este prepararea unui amestec mecanic omogen de pulberi metalice de diferite distribuții chimice și de dimensiuni ale particulelor sau un amestec de pulberi metalice cu cele nemetalice folosind mixere. Amestecarea este o operație pregătitoare. Unii producători de pulberi metalice pentru presare furnizează amestecuri pregătite.
Produsele se formează prin presare la rece sub presiune mare (30-1000 MPa) în matrițe metalice. De obicei se folosesc matrițe închise rigide, instrumentul de presare este orientat, de regulă, pe verticală. Un amestec de pulberi este turnat liber în cavitatea matricei, dozarea volumetrică este reglată de cursa poansonului inferior . Presarea poate fi pe una sau pe două fețe. Pulberea de presare se brichetă în cavitatea matriței dintre poansonul superior și cel inferior (sau mai multe poansonuri în cazul unui produs cu tranziții). Bricheta formată este împinsă afară din cavitatea matricei de poansonul inferior. Pentru turnare se folosesc echipamente de presa specializate cu actionare mecanica, hidraulica sau pneumatica. Compactul rezultat are dimensiunea și forma produsului finit, precum și o rezistență suficientă pentru manipulare și transport la cuptorul de sinterizare.
Sinterizarea produselor din pulberi metalice omogene se realizează la o temperatură sub punctul de topire al metalului. Odată cu creșterea temperaturii și creșterea duratei de sinterizare, contracția și densitatea cresc, iar contactele dintre boabe se îmbunătățesc. Pentru a evita oxidarea, sinterizarea se efectuează în atmosferă reducătoare ( hidrogen , monoxid de carbon), într-o atmosferă de gaze neutre ( azot , argon ) sau în vid . Ca urmare, presarea, în funcție de material și regimul tehnologic, se poate transforma într-un produs monolit sau într-un produs sinterizat poros, în timp ce legătura tehnologică se arde (la începutul sinterizării).
Calibrarea produselor este necesară pentru a obține acuratețea dimensională dorită, pentru a îmbunătăți calitatea suprafeței și pentru a crește rezistența.
Uneori se folosesc operatii suplimentare: impregnare cu lubrifianti, rafinare mecanica, tratament termic, chimic etc.
Datorită caracteristicilor structurale, produsele din metalurgia pulberilor sunt mai rezistente la căldură, suportă mai bine schimbările ciclice de temperatură și tensiunile de deformare, precum și radiațiile radioactive.
Cu toate acestea, metalurgia pulberilor are și dezavantaje care îi împiedică dezvoltarea: costul relativ ridicat al pulberilor metalice, necesitatea sinterizării în atmosferă protectoare, care crește și costul produselor din metalurgia pulberilor, imposibilitatea fabricării țaglelor mari în unele cazuri și necesitatea folosirii pulberilor inițiale pure pentru a obține metale pure.
Metalurgie | |||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Concepte generale Metalele Aliaj Redistribuirea metalurgică Fabrica de Siderurgie Complex metalurgic Metalurgist Istoria producerii și utilizării fierului | |||||||||||||
Industrii |
| ||||||||||||
Procesele de bază |
| ||||||||||||
Unități principale |
| ||||||||||||
Principalele produse și materiale |
| ||||||||||||
Discipline științifice |
| ||||||||||||
Alte | |||||||||||||
Metalurgie pe țară Rusia Ucraina Kazahstan STATELE UNITE ALE AMERICII India China Japonia Germania |