§ 4.2 Проектирование заготовок из порошковых материалов

Сложность изготовления пресс-форм, их стойкость и стоимость являются определяющими факторами целесообразности изготовления заготовок методами порошковой металлургии.

А – технологично, Б – нетехнологично

Примеры конструкций порошковых заготовок

h≥H/10≥2…3 мм;

h≤1,2L

Обеспечение технологичности порошковых заготовок с выступающими частями и выемками: слева – нетехнологичные варианты; справа – технологичные варианты конструкции заготовки.

§ 4.3 Точность заготовок, получаемых методами порошковой металлургии

Точность изготовления порошковых заготовок зависит от точности пресса, пресс-форм, стабильности упругих последействий при холодном прессовании и объемных изменений при спекании, от износа пресс-формы. Упругое последействие зависит от дисперсности (размеров) и формы частиц порошка, твердости материала частиц, давления прессования, наличие смазок.

Точность размеров холоднопрессованных брикетов соответствует для высотных размеров – 12-14 квалитет, для диаметральных – 6-8 квалитет.

Спекание приводит к снижению точности размеров на 1-2 квалитета.

При изготовлении заготовок с точностью 6-8 квалитет для обеспечения их соосности пресс-формы изготавливают по 5-6 квалитету, при использовании пресс-формы с шероховатостью формообразующей поверхности 6-11 класс достигается шероховатость холоднопрессованных брикетов 5-10 класс.

Шероховатость спеченных изделий – 6-7 класс.

§4.4 Технико-экономическая эффективность порошковых заготовок

Методы порошковой металлургии позволяют экономить трудовые и материальные ресурсы в машиностроении. В ряде случаев КПМ по своим уникальным свойствам не имеют аналогов и позволяют обеспечить выпуск качественно новой продукции. Экономическая эффективность изготовления порошковых заготовок тем больше, чем больше её серийность. Поэтому такая технология доступна только при годовой программе выпуска в несколько тысяч штук. Опыт промышленности показывает, что заготовки из литья и проката черных металлов целесообразно переводить на изготовление из порошков при серийности 10000 шт. в год, а заготовки из цветных металлов при серийности от 2 до 3 тысяч штук.

Коэффициент использования металла порошковых заготовок наиболее высок в сравнении с другими методами (литьем, ковкой, штамповкой) и может достигать 0,9-0,95.

Детали, изготовленные из КПМ, дают значительную экономию в сфере эксплуатации, обеспечив высокие эксплуатационные свойства.

Например, антифрикционные спеченные материалы широко используют для производства заготовок деталей и узлов трения (подшипников скольжения, колец, поршневых пальцев, шайб, торцевых уплотнений, различных механизмов машин).

Введение в состав антифрикционных материалов, играющих роль твердой смазки, присадок, повышающих прочностные свойства материалов, а также наличие в материале подшипников остаточных пор (15-30%), пропитанных смазочными жидкостями увеличивают срок службы детали в 1,5-10 раз. Изготовление порошковых заготовок поршневых колец резко уменьшает расход металла и уменьшает стоимость колец на 30-40%.

Для повышения износостойкости изготавливают двухслойные кольца, во внешний слой заготовки вводят 6% хрома, до 4% сульфата цинка в качестве твердой смазки и увеличивающий содержание графита до 3,5%. Применение таких колец увеличивает ресурс автомобильного двигателя и сокращает расход масла в 1,2-1,5 раза.

Применение спеченных алюминиевых сплавов марки СПАК-4, СПАК-4В вместо АК4-1 для изготовления поршней тяжело-нагруженных двигателей ДВС и других изделий, длительно работающих при повышенных температурах, позволило существенно повысить их жаропрочность и коррозионную стойкость.