Применение порошковых сплавов в ремонтном производстве

1. Сплавы, получаемые из металлических по­рошков прессованием и последующим спеканием без рас­плавления, называют порошковыми, а метод получения – порошковой металлургией.

Порошковая металлургия позволяет получать гото­вые изделия, которые обычными методами литья и об­работки давлением получены быть не могут либо полу­чение которых сопряжено с большими трудностями. Дан­ным методом получают изделия из особо тугоплавких металлов, сплавы и изделия из не растворимых друг в друге металлов (вольфрам и медь, железо и свинец), изделия из композиций металлов с различными неме­таллическими материалами.

Методы производства металлических порошков раз­деляют на две группы: физико-механические – техноло­гические процессы, при которых металлические порошки получают в результате измельчения твердых или жид­ких металлов или сплавов без изменения их химического состава; физико-химические – технологические процессы, в результате которых происходят физико-химические превращения исходного материала и получаются метал­лические порошки, как правило, отличающиеся от ис­ходного материала по химическому составу.

2. Порошковые материалы из железа, углеро­дистой, легированной и нержавеющей сталей, бронзы, латуни, меди и других металлов и сплавов применяют для изготовления различных деталей машин и приборов.

Повышение механических свойств (прочности, твер­дости, пластичности) деталей из порошковых материалов достигается применением легированных порошков, а так­же термической или химико-термической обработкой.

Большинство деталей машин делают из компактных материалов на железной и железомедной основе. Железомедные спеченные сплавы обладают высокой прочно­стью, износостойкостью и вязкостью. Из порошковых сплавов на основе меди широкое применение получили латунные порошки для изготовления беспористых под­шипников. Сюда же относятся сплавы на алюминиевой основе типа САП и САС.

К порошковым материалам со специальными свойст­вами относятся: антифрикционные, фрикционные, пори­стые, магнитные, вакуумные, контактные и др.

Из антифрикционных материалов изготавливают по­ристые подшипники скольжения и биметаллические вкла­дыши. Фрикционные материалы должны иметь стабиль­ный коэффициент трения, быть достаточно прочными, иметь хорошую прирабатываемость, обладать высокой теплопроводностью и коррозионной стойкостью. Пори­стые материалы широко применяют для изготовления металлических фильтров из порошков железа, меди, ла­туни, бронзы, алюминия. Эти материалы служат для изготовления деталей, работающих при высоких темпе­ратурах (лопатки газовых турбин), их также исполь­зуют для токосъемников, электродов аккумуляторов, го­релок.

Методами порошковой металлургии получают твер­дые магнитные материалы (постоянные магниты), мяг­кие магнитные материалы и магнитодиэлектрики.

Металлокерамические контактные материалы по сво­ему составу являются псевдосплавами металлов, обла­дающих высокой прочностью и тугоплавкостью (W, Мо и др.), с металлами, имеющими высокую электропровод­ность (А1, Сг и др.). Для мощных воздушных выключа­телей применяют контакты на основе карбида вольфра­ма, а для щеток и коллекторных пластин – медно-графитовые композиции.

Вакуумные порошковые материалы применяют для изготовления ламп накаливания, рентгеновских трубок, катодных ламп, выпрямителей. Они должны обладать высокой механической прочностью, химической инерт­ностью, небольшим коэффициентом линейного расшире­ния, малой распыляемостью. Таким требованиям отве­чают тугоплавкие металлы (W, Мо, Та), а также железо высокой чистоты и его сплавы с никелем, молибденом, кобальтом и медью.

3. С целью повышения срока службы быстро­изнашивающихся деталей сельскохозяйственных машин применяют наплавку твердых сплавов.

Современные твердые сплавы в зависимости от спо­соба изготовления подразделяют на литые и порошко­образные (зернообразные). К первым относятся стелли­ты В2К, В3К, В3К–ЦЭ, стеллитоподобные сплавы сормайт № 1 и сормайт № 2, порошковые электроды и лен­ты; ко вторым – сталинит вокар, ВИСХОМ–9 и боридная смесь.

Стеллиты и стеллитоподобные сплавы представляют собой твердый раствор карбида хрома в кобальте, нике­ле или железе. Основой твердого раствора стеллитов яв­ляется кобальт, а стеллитоподобных сплавов – никель или железо. Данные сплавы выпускают в виде литых Прутков и применяют в качестве присадочного металла при наплавке деталей машин, работающих в условиях сухого, полусухого и жидкостного трения в холодном и горячем состоянии.

Порошковые электроды маркируют следующим об­разом: ЭТН–1 с шихтой из доменного ферромарганца, ЭТН–2 с шихтой из сталинита, ЭТН–3 с шихтой из до­менного ферромарганца с добавлением 6...7% никеля. Твердость металла, наплавленного данными электрода­ми, достигает HRC 60...61.

Шихта улучшенного сталинита состоит из 38% фер­рохрома, 11% ферромарганца, 47% чугунного порошка и 4% нефтяного кокса. В наплавленном металле содер­жится около 20% хрома, 17% марганца, 3% кремния и до 10% углерода. Твердость металлопокрытия, полу­ченного при однослойной наплавке, составляет HRC 50, при двухслойной HRC 56...57. Данную шихту применяют при наплавке щек дробилок, зубьев и козырьков ковшей экскаваторов, бандажей бегунов и других деталей.

Вокар представляет собой механическую смесь из­мельченного вольфрама с углеродом. В наплавленном металле присутствуют сложные карбиды вольфрама, на­ходящиеся в твердом растворе. Наплавленный металл содержит до 10% углерода, до 3 – кремния, 85...87 – вольфрама и до 2% железа. Металлопокрытие имеет вы­сокую твердость, износостойкость и хрупкость. Первый слой наплавки имеет твердость HRC 56...58, второй – HRC 61...63. Вокаром наплавляют только буровой инст­румент. Высокая стоимость, а также свойства наплав­ленного слоя ограничивают его применение.

Шихта ВИСХОМ–9 состоит из 74% измельченной стружки серого чугуна, 15 – ферромарганца, 5 – ферро­хрома, 6% серебристого графита, связанных между со­бой раствором жидкого стекла с водой. Металл, наплав­ленный такой шихтой, имеет твердость HRC 55...56. Дан­ной шихтой наплавляют лапы культиваторов, лемеха, полевые доски плугов и т. п.

Боридная смесь БХ представляет собой механическую смесь, состоящую из 50% борида хрома и 50% желез­ного порошка. Наплавленный металл насыщен кристал­лами борида хрома, сцементированными эвтектикой, и содержит около 0,12% углерода, 35 – хрома, 7,63 – бора и 57,25 % железа; его твердость HRC 82...84, а износо­стойкость в 2...3 раза выше, чем при наплавке сталини­том. Боридную смесь применяют при наплавке деталей, работающих в абразивной среде без ударных нагрузок.