Prášková metalurgie Výrobní operace v práškové metalurgii Prášková metalurgie - úvod ¨ Prášková metalurgie je obor zabývající se výrobou práškových materiálů a jejich dalším zpracováním (tj. lisování, slinování, dokončovací operace). ¨ Výhodou práškové metalurgie je získání výrobků se speciálními vlastnostmi (žárupevnost, otěruvzdornost apod.) nebo výrobků s vysokou porezitou. ¨Využití práškové metalurgie ve specifických případech: ¨kovy s vysokou teplotou tavení Mo, W, Ta, Nb. ¨velmi rozdílné teploty tavení, žádná nebo malá rozpustnost komponent v tekutém stavu. ¨velké rozdíly v měrné hmotnosti – ložiska z kovu a grafitu, disperzní slitiny. ¨ n ¨ ¨ Prášková metalurgie - úvod ¨ ¨materiály se špatnou slévatelností nebo obrobitelností. ¨pro technologie s velkou hospodárností (min. odpady) – malé součástky ve velkých sériích. ¨ ¨ ¨Počátky sériové výroby s využitím PM: ¨1930 výroba ložiskových pouzder (využití pórovitosti), samomazná ložiska (prášky z bronzu +grafitový prášek nebo vtlačování oleje do pórů) ¨II. světová válka – v Německu se z práškového železa vyráběly těsnící a vodící kroužky dělových střel. n ¨ ¨ Základní výrobní pochody ¨Základní výrobní pochody v PM tvoří: 1.Výroba a úprava prášku 2.Lisování (tvarování) prášku do tvaru výrobku 3.Slinování (spékání) výlisků 4.Konečná úprava (kalibrování, kování, pájení) ¨ ¨ Na vlastnosti prášku má vliv tvar, velikost, stav povrchu, chemická čistota => výsledná cena. ¨ Výchozí surovinou jsou prášky čistých kovů nebo jejich sloučenin (oxidy, karbidy, nitridy, ..) a nebo nekovové prášky (grafit). ¨ ¨ Příprava prášků ¨Způsoby přípravy kovových prášků: ¨I. Mechanické a- drcení a mletí tuhého kovu (mlýny kulové, vířivé, vibrační ..), b – rozprašování tekutého kovu). ¨a) b) 1. 1. 1. 1. ¨II. Chemické a fyzikálně-chemické (chemická nebo elektrochemická redukce, kondenzace z plynné fáze, ..) – vysoká čistota prášku. ¨ ¨ Úprava prášků ¨Před dalším zpracováním je třeba prášky upravit ! ¨Třídění – dle velikosti zrna (přeséváním, vyplavováním, promýváním apod.). ¨Magnetické čištění – z feromagnetických prášků dojde k odstranění nemagnetických příměsí. ¨Tepelné zpracování – např. žíhání na měkko. ¨Redukce – k odstranění povrchových ¨oxidických vrstev. ¨Míchaní – pro výrobu směsi ¨z různých prášků o různém chem. ¨složení a různé velikosti částic, ¨přidávání příměsí a plastifikátorů. ¨ ¨ Lisování prášků ¨ Požadovaného tvaru, rozměrů výrobků z prášků se dosáhne zhutňováním. ¨ Při vývoji nových technologií je snaha dosáhnout homogenity zhutnění v celém objemu, (tj. minimální pórovitosti). ¨Metody zhutňování se dělí na dvě skupiny : ¨a) zhutňování s použitim tlaku – lisovani (a - jednostranné, b - dvoustranné, c - všestranné) ¨ ¨ image002.jpg Lisování prášků ¨ Další metody s použitím tlaku - izostatické lisování, lisování explozí, válcování, protlačování, kování). ¨ princip válcování - ¨ ¨ ¨ ¨b) zhutňování bez použiti tlaku - volné slinování prášku ve formě, vibrační tvarování, keramické lití. ¨ Účelem lisování je dát kovovému prášku nebo směsi přibližný tvar výrobku a relativní hustotu. Objem, který zaujímá sypné těleso, je vyplněný póry, kterých bývá více jak 50 % (často 70 až 85 %). Při různé velikosti částic vyplní menší částice prostor mezi většími - sníží se pórovitost. ¨ ¨ Stádia lisování prášků ¨ Stádia lisování prášků ¨ ¨ ¨ ¨ ¨I. Etapa (1 - zásyp, 2 - přemisťování částic) ¨ Při přemisťování částic se překonává odpor vzniklý třením částic o sebe. ¨II. Etapa (3 až 5 – zhutňování vlivem deformace částic) ¨Částice mění svůj tvar, vyčerpáním plasticity se částice rozrušují. ¨ ¨ Slinování ¨ Pevnost práškových polotovarů vyrobených obvyklým způsobem tvarování za studena je nevyhovující ! ¨Optimálních vlastností lze dosáhnout slinováním (tj. tepelným ¨zpracováním při homologických teplotách 0,65 až 0,80 složky s nejvyšší teplotou tavení). ¨ ¨ ¨ ¨ Slinování je difúzní proces – T, čas. ¨ Výrobky, u kterých je přípustná porezita se slinují obvykle 1x. ¨ Při vyšších nárocích se provádí slinování vícekrát, nejčastěji 2x. ¨ Dokončovací operace ¨ Kalibrování a případné opracování (vysoké rychlosti, minimální úběr materiálu) - např. broušení. ¨U pórovitých součástí – zaplnění pórů ¨kovem, parafínem, olejem. ¨Pokovování ve vakuu. ¨ ¨ ¨ Slinuté karbidy ¨ Velmi významné – slinuté karbidy: ¨Využití - pro výrobu nástrojů pro obrábění. ¨(břitové destičky nástrojů, pěchovací a lisovací nástroje), součásti vystavené otěru. ¨ Hlavní složku tvoří karbidy Ti, W, Ta + pojivo Co (při slinování v kapalné fázi vyplňuje póry). Obrábění je problematické – využívá se broušení nebo elektroerozivních způsobů opracování. Konečná úprava – povlakování CVD, PVD (TiN, ..) ¨ ¨ Postup výroby slinutého karbidu ¨ skenovat0001.jpg Další směry rozvoje PM ¨Rozvoj v oblastech: ¨náhrada za plasty, ¨výroba součástí na bázi hliníku, ¨zvýšení pevnosti strojních součástí, ¨dosažení zvýšené houževnatosti, ¨kování součástí z práškových polotovarů, ¨využití pro výrobu valivých ložisek a ozubených kol, ¨výroba superslitin pro součásti motorů letadel. ¨ ¨ Závěr ¨Literatura: ¨[1] Askeland, D.R. The Science and Engineering of Materials. Chapman & Hall, 1996. ¨[2] Ptáček a kol. Nauka o materiálu I a II. CERM, 2003, 520+396 s. ¨[3] Hluchý, M., Kolouch, J. Strojírenská technologie 1. Scientia, 2007, 266 s. ¨[4] Vondráček, F. Materiály a technologie I, SNTL 1985, 244 s. ¨[5] internet < http://ime.fme.vutbr.cz/studijni opory.html > ¨ ¨ 0471736961!w234