Совершенствование процесса получения деталей порошковой металлургии Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2015. Том 2

УДК 621.762

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ПОРОШКОВОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

Е. В. Сергеева, О. Г. Коренев Научный руководитель - С. С. Ивасев

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е-mail: sibgau-uks@mail.ru

Рассмотрены вопросы совершенствования технологического процесса порошковой металлургии. Предложены пути активации процесса и пути ее практической реализации.

Ключевые слова: ультразвуковые колебания, порошковые изделия.

IMPROVED PROCESS FOR PRODUCING PARTS OF POWDER METALLURGY

E. V. Sergeyeva, O. G. Korenev Scientific Supervisor - S. S. Ivasev

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: sibgau-uks@mail.ru

The problems of improving the process of powder metallurgy. The ways of strengthening the process and ways of its implementation.

Keywords: ultrasonic vibrations, powder products.

При формовании металлического порошка, в процессе получения формовки будущей детали, важно учитывать все возможные закономерности прессования и спекания, которые могут повлиять на изменение требуемых геометрических и физико-механических параметров детали, в первую очередь, на размеры и плотность. Влияние на плотность технологических процессов прессования и спекания обусловлено различными физическими процессами: взаимным перемещением частиц порошка друг относительно друга, пластической деформацией частиц, вязким течением, диффузионными явлениями. В процессе спекания доминирующую роль играет течение вещества - ползучесть. При нагреве порошка могут происходить рекристаллизационные процессы - переход микроструктуры в более стабильное состояние. Многие из этих процессов имеют термоактивационный характер.

Порошковые материалы в зависимости от условий прессования могут проявлять упругие, пластические и вязкие свойства. Известно, что в основе механизма уплотнения порошкового материала лежит пластическая деформация структурных частиц вкупе с их хрупким разрушением [1], так называемое состояние пластического разрушения. Без пластической деформации невозможно уплотнение порошкового материала. Появлению в порошковом материале пластических деформаций способствуют определенные сочетания сжимаемых и касательных напряжений на поверхностях скольжений.

Частицы насыпанного порошка в пресс-форме воспринимают контактную нагрузку. При этом энергия прессования направлена на преодоление сил трения между поверхностями частиц, на внешнее трение и на пластическое разрушение частиц. В порошковой металлургии применяется много различных видов прессования, но для всех них важной является зависимость плотности материала готовой детали от давления прессования. Сложность физических процессов, происходящих в закрытых пресс-формах, не дала возможности построить общую физико-математическую теорию прессования. Известны частные закономерности, зависящие от механизма уплотнения от различных технологических параметров, пригодные для применения в определенных способах прессования.

Секция «Метрология, стандартизация и сертификация»

Нами была предпринята попытка с позиций энергетического подхода ввести энергию в виде ультразвуковых колебаний [2]. Это позволило достичь необходимой плотности детали при сниженных уровнях давления прессования.

При спекании порошковых материалов возможно получение поликристаллических тел самого разного структурного и химического строения: металлов и их сплавов, соединений металлов с оксидами, с нитридами, карбидами и т. п. При рассмотрении процесса спекания необходимо принимать во внимание особенности фазового равновесия на границах частиц, когда влияние искривленности поверхности границы раздела, может оказаться значительным. На механизм спекания определяющее влияние оказывает ползучесть порошкового материала, т. е. способность материала медленно и непрерывно деформироваться под действием постоянной нагрузки.

Диффузионная составляющая спекания обуславливается уменьшением общей поверхности и поверхностной энергии в области контактного перешейка между частицами. Вторая составляющая связана с концентрацией вакансий и кривизной границы раздела. Также на процессы спекания могут влиять различные эффекты. Например, электрические эффекты. Если при спекании через зону контакта пропускать импульсный ток наблюдаются два эффекта: дополнительное энерговыделение и увеличение дислокаций «электронным ветром» [3]. В процессе формирования детали при спекании заготовки под действием сил капиллярного давления могут проявиться эффекты самоиндентирования и самопрессования, заключающиеся в дополнительном пластическом деформировании и в дополнительном смятии частиц в зоне контакта.

Принимая во внимание все особенности технологического процесса получения детали из порошкового материала, было предложено совместить этапы прессования и спекания, одновременно активизируя их воздействием ультразвуковых колебаний. Для этого была разработана схема будущей установки и изготовлен экспериментальный образец. Предварительные результаты показали плотность около 7,5 г/см3, твердость 35.. .40 НЯС.

Библиографические ссылки

1. Бальшин М. Ю. Научные основы порошковой металлургии и металлургии волокна. М. : Металлургия, 1972.335 с.

2. Коренев О. Г., Сергеева Е. В. Повышение качества деталей за счет применения ультразвуковых колебаний // Актуальные проблемы авиации и космонавтики : тезисы X Всерос. науч.-практ. конф. Т. 1. Технические науки ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2014. С. 267-268.

3. Анциферов В. Н., Бобров Г. В. и др. Порошковая металлургия и напыленные покрытия. М. : Металлургия, 1987. 792 с.

© Сергеева Е. В., Коренев О. Г., 2015