Порошковая металлургия

федеральное государственное бюджетное  образовательное учреждение высшего  профессионального образования

 «Вологодский государственный  технический университет»

Факультет производственного  менеджмента и инновационных  технологий

Кафедра управления инновациями  и организации производства

 

 

 

ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

 

 

 

Дисциплина: «Анализ технологический решений  инвестиционных проектов»

 

 

 

Руководитель	доцент, Белоусова Виктория Павловна
Выполнили студентки	Власов А.А. Рыжков И.В.
Группа, курс	3 курс, группа БМ—31

 

 

 

 

 

 

 

 

Вологда

2013 г.

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

1 Технологичность деталей порошковой металлургии………………………3

2 Технологические процессы порошковой металлургии………………………5

3 Принципы отбора изделий для изготовления методами порош-

ковой металлургии……………………………………………………………….7

4 ОАО "ОСОБОЕ  КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ

БЮРО КРИСТАЛЛ"……………………………………………………………..11 

1 Технологичность деталей порошковой металлургии

В некоторых случаях целесообразность получения изделия и в мелких партиях оправдывается или сложностью, или невозможностью их изготовления традиционными методами, а использование  порошковой технологии снижает себестоимость  изготовления, энергозатраты и повышает производительность труда.

Следующим существенным фактором, определяющим целесообразность изготовления изделий  методом порошковой металлургии, является технологичность их производства. Исходя из особенностей порошкового способа  производства, при отборе деталей  на изготовление их методами порошковой металлургии следует учитывать  следующие данные: размеры изделий, отношение длины к диаметру, наличие  радиальных выступов, канавок, углублений, резьбы, конусности, продольных и радиальных отверстий, изменений в сечениях деталей; требуемая их плотность, величины допусков и шероховатость поверхности, а также требования, предъявляемые  по механическим и физико-химическим свойствам и т. п.

Сложность формы деталей определяет возможность прессования в конечном виде или необходимость применения после спекания дополнительной механической обработки.

При проектировании деталей необходимо также учитывать, что прессование  является наиболее ответственной операцией  во всем процессе производства порошковых изделий. От его качества зависят  свойства готового изделия, а также, коэффициент выхода бракованных  изделий. Поэтому возможность изготовления изделий методом порошковой металлургии прежде всего будет определяться технологическими возможностям и прессования. Так как частицы порошковой смеси из-за взаимного трения я зацепления при их засыпке в матрицу пресс-формы плохо заполняют форму и не перемещаются под действием приложенного внешнего давления, то в некоторых частях формы, особенно узких и глубоких, порошка окажется недостаточно, а в других — избыточно. При прессовании это приводит к неравномерному распределению давления, получению неоднородной плотности - в изделиях по объему, появлению микротрещин. При спекании такие изделия коробятся, растрескиваются, а при эксплуатации быстро выходят из строя. Поэтому при проектировании изделий с рельефным профилем необходимо определить направление наиболее выгодного прессования с тем, чтобы все поперечные сечения детали попадали бы в площадь приложенного давления.

Более однородными по плотности  получаются детали, имеющие переменный профиль в радиальном направлении, но одинаковые размеры по длине. Наиболее простыми для изготовления в этом случае являются детали, имеющие две  плоских параллельных стороны. Детали цилиндрических форм с переходами, заплечиками или фланцами прессуются по направлению главной оси.

 

2 Технологические процессы  порошковой металлургии

2.1 Приготовление шихты  и дозировка

Сначала порошки очищают  химическим, гидромеханическим или  магнитными способами, затем измельчают в шаровых мельницах. Шихту разделяют  на фракции путём просеивания  через набор сит, а при величине зерна менее 50 мкм применяют воздушную  сортировку.

Подготовленные порошки  смешивают и дозируют по массе  или объёму.

2.2 Формование в стальных прессформах применяют для мелких деталей

Для изготовления крупных  изделий из тугоплавких металлов (труб, стержней) применяют гидростатическое прессование. Для получения листов, полос и лент применяют прокатку. На обычных же прессах возможно прессование  только простых по форме деталей. Специальные прессы применяются  для изготовления сложных изделий; они имеют до 4-6 независимых рабочих  перемещений.

2.3 Механическая доработка применяется для небольшого круга материалов, имеющих сравнительно высокую прочность после формования.

Механическая доработка  позволяет получить на изделии сложные  фасонные элементы, невозможные для  прессования (резьба).

 2.4. Спекание обеспечивает сцепление частиц порошка вследствие диффузии атомов.

При правильном выполнении этого процесса частицы порошка  «спаиваются» (слипаются) настолько  прочно, что как бы перестают существовать самостоятельно.

Спекание производят при  температуре примерно равной (0,65-0,79) tпл основного компонента сплава в водородных или вакуумных печах для защиты от окисления.

2.5 Горячее прессование

Заключается в одновременном  прессовании и спекании, что сокращает время операции в 20-30 раз. Оно выполняется при меньшей температуре.Но недостатком этого процесса является низкая стойкость дорогих прессформ. Например, графитовые прессформы выдерживают 3-5 прессовок при температуре 1500°С.

2.6 Калибрование.

При обычном процессе порошковой металлургии можно получить детали сравнительно невысокой точности 10-12 кв и шероховатостью RZ=20-10 мкм. Для повышения точности таких деталей выполняют калибрование в специальных прессформах (точных!) при удельном давлении до 100кПа и при условии достаточной пластичности материала. При этом точность размеров повышается до 8-9кв (нормально) и RA 2,5-6,3мкм. Каждая из указанных операций вносит свой важный вклад в формирование всех свойств конечных порошковых изделий.

 

3 Принципы отбора изделий для изготовления методами порошковой металлургии

 В связи с ограниченными возможностями формообразования деталей при изготовлении их методами порошковой металлургии важное значение приобретают принципы отбора деталей, переводимых на изготовление их методами порошковой металлургии. При этом необходимо учитывать ряд факторов — материал, применяемый при их изготовлении, режимы их термической и химико-термической обработок и обработки резанием, условия и режимы эксплуатации изделия. Одним из определяющих факторов является сложность их формы. Общие требования к форме деталей изложены в ГОСТ 29278–92 («Изделия порошковые. Конструктивные элементы»). В зависимости от применяемых конструктивных элементов изделия порошковой металлургии различают простой, сложной и особо сложной форм.

К изделиям простой формы относятся:

• изделия без переходов по высоте;
• изделия без отверстия или с одним отверстием и с торцами, ограниченными параллельными плоскостями.

Дополнительными конструктивными  элементами изделий простой формы  являются стенки, фаски, пазы и зубья.

К изделиям сложной формы относятся:

• изделия с одним переходом по высоте, без отверстия и с торцами, ограниченными параллельными плоскостями;
• изделия с одним или несколькими отверстиями, с одним переходом по высоте и торцами, ограниченными параллельными плоскостями.

К изделиям особо сложной формы  относятся:

• изделия с двумя или более переходами и буртами по высоте, с торцами, ограниченными параллельными или непараллельными плоскостями, криволинейными плоскостями;
• изделия, ограниченные одной или более коническими, сферическими и другими криволинейными поверхностями.

Дополнительными конструктивными  элементами изделий сложной и  особо сложной формы являются стенки, фаски, пазы, зубья, бурты, выступы, уклоны, углубления в торцах.

В зависимости от сложности формы  изделий, отходы при производстве и  затраты на механическую обработку  могут перекрывать другие преимущества порошковой металлургии. Применение порошковых методов изготовления изделий будет  оправдано только тогда, когда в  общей технологии изготовления достигается  положительный экономический эффект или другие методы изготовления не обеспечивают заданных свойств.

Оценка экономической целесообразности изготовления изделий простых и  сложных форм методами порошковой металлургии  не представляет особых сложностей и  в основном отражает их серийность. В случае изготовления изделий особо  сложной формы рентабельность производства дополнительно определяется затратами  на изготовление деталей пресс-форм, которые возрастают по мере усложнения формы порошковых изделий, необходимостью применения специальных прессов, например, прессов с боковым давлением  и т. п., повышенными затратами на механическую обработку. При прессовании в пресс-формах круп-ных деталей относительная стоимость изделия резко увеличивается, так как требуется применение более мощных (обычно гидравлических) прессов, которые, как правило, тихоходны, что снижает производительность труда. В связи с тем что при прессовании порошков применяются высокие давления (500–1000 МПа), площадь поверхности, на которую прикладывается давление прессования, лимитируется размерами пресс-формы и мощностью пресса.

Конструктор при проектировании порошковых изделий должен учитывать возможные  изменения размеров при прессовании  и спекании порошко-вых заготовок, величины которых в большинстве случаев определяются экспериментально, и назначать более жесткие и легко воспроизводимые допуски, определенные в ГОСТ 29278–92. Установлено, что методами порошковой металлургии можно получать готовые изделия без механической обработки отклонением перпендикулярно к направлению прессования в пределах от 0,025 до 0,130 мм на длине 25 мм. Более жесткие отклонения могут быть получены с помощью специальных методов порошковой металлургии — повторного прессования (калибрования) после спекания или динамического горячего прессования, горячей штамповки. Шероховатость прессованных изделий зависит от шероховатости рабочих поверхностей деталей пресс-форм. Внешние поверхности порошковых изделий имеют практически ту же шероховатость, что и рабочие поверхности матрицы, знаков, сердечников и других элементов пресс-формы.

Порошковые материалы, используемые для изготовления изделий конструкционного назначения, могут быть разделены  на две группы: 1) для изготовления изделий в целях замены обычных  углеродистых и легированных сталей, чугунов, некоторых цветных металлов и сплавов и 2) материалы со специальными свойствами, получить которые можно  только при производстве изделий  методами порошковой металлургии.

Наиболее характерными деталями первой группы являются шатуны, шестерни, храповики, кулачки, ригеля, накидные и специальные  гайки, рычаги и многие другие, которые  выпускаются промышленностью методами литья и механической обработки. Изготовление деталей этой группы рентабельно  только при массовом производстве одинаковых изделий, так как изготовление пресс-форм, установка их на пресс и отладка  процесса прессования — длительная и дорогостоящая операция. Так, например, если производитель-ность прессования в зависимости от типа пресса (пресс-автомат, механический, гидравлический прессы) составляет от 150–200 до 2000 и более прессовок в ч, то на смену инструмента (пресс-формы) и его наладку затрачивается от 1–2 до 20–30 ч. В связи с этим, принято считать, что изготовление изделий методами порошковой металлургии может быть оправдано в том случае, если эти изделия составляют в серии 10 000–50 000 штук (простой формы), 5000–10 000 штук (сложной формы) и 500–1000 штук (особо сложной формы). В некоторых случаях производство более мелких партий порошковых изделий связано со сложностью или невозможностью изготовления изделий традиционными методами, а используемые порошковые технологии снижают себестоимость, материалоемкость и энергозатраты и повышают производительность труда. Основные конструктивные элементы порошковых изделий, которыми, согласно ГОСТ 29278–92, являются: отверстия, радиальные переходы, пазы, зубья, стенки, фаски, уклоны, пояски, рифленые поверхности, бурты, выступы и углубления на торцах. Вид и характеристика конструктивных элементов в порошковом изделии определяются возможностью их изготовления прессованием с последующим спеканием или штамповкой пористых заготовок. Плотность порошковых изделий обеспечивается технологией их изготовления и изменяется от 50 до 100 % от их теоретической плотности. Значение плотности порошкового изделия должно быть указано в нормативно-технической документации на конкретное изделие.

 

 

4 ОАО "ОСОБОЕ  КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ БЮРО  КРИСТАЛЛ"

 

4.1 История предприятия

В 1970 году на производственных площадях Марийского машиностроительного завода был  организован Марийский филиал Центрального научно-исследовательского технологического института (МФ ЦНИГИ) Министерства промышленности средств связи СССР, который затем  был переименован в Марийский  филиал Московского конcтрукторско-технологического бюро (МФ МКТБ) Министерства радиопромышленности СССР, а в 1976 году был реорганизован в "ОКТБ Кристалл". В 1994 году предприятие преобразовано в Открытое Акционерное Общество "Особое конструкторско-технологическое бюро Кристалл".