Curs_10tehnologia materialelor an1 sem2 AR+IT

download Curs_10tehnologia materialelor an1 sem2 AR+IT

of 15

  • date post

    15-Oct-2015
  • Category

    Documents

  • view

    65
  • download

    1

Embed Size (px)

description

10

Transcript of Curs_10tehnologia materialelor an1 sem2 AR+IT

  • Fabricarea pieselor sinterizate.

    1

    10. Fabricarea pieselor sinterizate.

    10.1. Introducere

    Piesele sinterizate sunt utilizate foate mult n construcia de maini, n industria

    autovehiculelor, la fabricaia aparatelor i echipamentelor de uz casnic etc. Aceasta datorit

    faptului c tehnologia de fabricaie a pieselor sinterizate prezint o serie de avantaje, cum ar fi:

    un coeficient foarte ridicat de utilizare a materialului (98% faa de prelucrrile prin

    achiere, care au un coeficient de utilizare de pn la 60%);

    se obin produse de nalt precizie printr-o tehnologie simpl, precizie care poate fi mbuntit prin

    procedee de prelucrare post-sinterizare;

    posibilitatea nlocuirii unor materiale scumpe sau deficitare;

    productivitate ridicat;

    echipamente de baz universale.

    La obinerea pieselor sinterizate se utilizeaz o pulbere care este pus n form prin diferite procedee

    tehnologice, iar semifabricatele formate sunt supuse procesului de sinterizare n cuptoare cu funcionare

    continu, cel mai adesea, n atmosfer protectoare. Limitele de aplicare a procedeului se datoreaz:

    costului ridicat al pulberilor (de 2-2,5 ori mai scumpe dect al produselor laminate);

    costul ridicat al dispozitivelor de lucru, dar care poate fi amortizat prin seria de fabricaie;

    nu se pot realiza dect anumite forme tehnologice;

    limite impuse dimensiunilor de gabarit a pieselor, care trebuie corelate cu dimensiunile posibile ale

    dispozitivelor de lucru i a forelor dezvoltate de ctre echipamentele de presare.

    Piesele sinterizate sunt foarte mult utilizate n industrie, datorit avantajelor pe care

    le au, ndeosebi cu privire la costul lor de producie.

    Cunoaterea procesului tehnologic de fabricaie a pieselor sinterizate este deosebit

    de important, ndeosebi n ceea ce privee selecia pulberilor n vederea utilizrii lor la

    diferite aplicaii, a tehnologiei i a echipamentelor utilizate la obinerea acestor piese. Ele

    permit formarea unei viziuni de ansamblu cu privire la desfurarea procesului de

    fabricaie a pieselor sinterizate i de stabilire a limitelor de aplicare a acestui procedeu tehnologic.

    Obiectivele acestui capitol sunt:

    o Prezentarea tehnologiei de fabricaie a pieselor sinterizate;

    o Pulberi utilizate la obinerea pieselor, metode de elaborare i caracteristici;

    o Procedee de punere n form a pulberilor;

    o Sinterizarea pieselor din pulberi metalice;

    o Determinarea proprietilor pieselor sinterizate;

    o Operaii post-sinterizare.

    Durata medie de studiu individual: 70 minute.

    Concluzie:

    Obiectivele capitolului:

  • Fabricarea pieselor sinterizate.

    2

    10.2. Procesul tehnologic de obinere a pieselor sinterizate.

    Procesul de fabricaie a pieselor sinterizate se caracterizeaz prin utilizarea unor materii prime, sub form

    de pulbere, care sunt puse n form prin diferite procedee. Consolidarea particulelor aflate n semifabricatele

    crude formate, se face prin tratamente termice specifice (sinterizare) care atribuie proprietile finale ale

    acestora. La obinerea pieselor sinterizate concur mai multe elemente, procesul tehnologic presupunnd

    parcurgerea mai multor etape (Fig. 1).

    Aa cum se poate observa n imaginea din figura 1, se pornete de la elaborarea pulberii metalice

    elementale sau aliate. Cracteristicile acestei pulberi i compoziia ei influeneaz ntreg procesul tehnologic,

    alturi de proprietile structurale i mecanice ale pieselor sinterizate. Acestei pulberi i se adaug diferii aditivi,

    cum ar fi: lubrifiani, elemente de aliere sau liani, toate acestea pentru a mbunti procesul de punere n form

    sau pentru atribuirea unor proprieti superioare pieselor sinterizate.

    Pulberea i aditivii se omogenizeaz n vederea obinerii unei ct mai mari uniformiti compoziionale,

    omogenitate care va oferi piesei sinterizate o mare izotropie a proprietilor. n funcie de proprietile dorite a fi

    atribuite pieselor, n raport cu destinaia acestora, pentru omogenizare sunt dozate anumite cantiti de pulbere

    (amestecuri de pulbere) i de aditivi.

    Fig. 1: Procesul tehnologic de obinere a pieselor sinterizate

  • Fabricarea pieselor sinterizate.

    3

    Amestecurile de pulberi sunt puse n form printr-o presare la rece sau la cald. Alegerea unuia dintre

    aceste procedee se face n funcie de proprietile ce se urmresc a fi obinute i n funcie de posibilitile

    tehnologice de aplicare, n raport cu configuraia piesei.

    Sinterizarea este operaia prin care se urmrete consolidarea particulelor de pulbere i care se realizeaz

    la o temperatur inferioar temperaturii de topire a componentului principal din amestecul de pulberi. La

    temperatura de sinterizare i la nivelul contactului dintre particule apar procese de difuzie nsoite i de alte

    fenomene de care trebuie s se in seama, deoarece conduc la modificarea volumului piesei.

    Operaiile ulterioare sinterizrii se aplic pieselor obinute, cu scopul mbuntirii proprietilor mecanice, a

    preciziei dimensionale, a calitii suprafeei acestora, dar i pentru atribuirea unor proprieti funcionale

    specifice lor.

    10.3. Obinerea pulberilor metalice.

    Pulberile metalice sunt particule (granule) de metale pure, aliaje, compui intermetalici sau compui

    chimici ai metalelor utilizare la obinerea pieselor sinterizate. Mrimea particulelor utilizate, n mod curent, n

    metalurgia pulberilor este cuprins ntre 0,1 pn la 400 m. Domeniile de utilizare a pulberilor sunt n funcie de

    anumite caracteristici pe care acestea le au. Proprietile fizico-mecanice ale pulberilor sunt:

    Forma granulelor, caracterizat prin raportul dintre lungimea l, limea b i grosimea g a particulelor.

    granule fibroase sau aciculare (l>>b=g);

    granule lamelare (l=b>g);

    granule echiaxiale (sferice sau poliedrice) (l=b=g).

    Structura intern a granulelor poate fi caracterizat prin una spongioas, poroas sau compact.

    Mrimea granulelor i distribuia granulometric se definete prin valoarea diametrului echivalent sau

    prin mrimea ochiului de sit prin care trece pulberea. n practic nu se poate realiza i utiliza o pulbere

    monogranular, ci numai o pulbere de granulaie eterogen, cuprins ntre anumite limite. Distribuia

    granulometric se poate reprezenta pe fracii

    granulometrice, sub forma graficului reprezentat n

    figura 2.

    Densitatea aparent (a, g/cm3) este o

    proprietate care se refer la densitatea granulei

    care, din cauza structurii sale interne care nu este

    compact, difer de densitatea metalului sau

    aliajului din care este obinut.

    Volumul de umplere (Vu, cm3/g) reprezint

    volumul ocupat de o anumit cantitate de pulbere

    (de obicei 100g), n stare liber vrsat.

    Densitatea de umplere (u, g/cm3) se

    calculeaz din volumul de umplere, determinat n stare liber vrsat, cu urmtoarea relaie:

    =100

    , g/cm3 (1)

    0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    Refu

    z p

    e s

    ita, %

    d, m

    Fig. 2: Didtribuia granulometric

  • Fabricarea pieselor sinterizate.

    4

    Suprafaa specific a pulberii reflect mrimea suprafeei totale a granulei de pulbere (inclusiv a porilor)

    raportat la unitatea de greutate sau de volum.

    Fluiditatea (Fl, g/s) este dat de cantitatea de

    pulbere care curge n unitatea de timp prin orificiul

    calibrat al unei plnii. Ea depinde de forma i suprafaa

    granulelor, de repartiia granulometric, de mrimea

    granulelor i de umiditatea masei de pulbere.

    Cunoaterea fluiditii i a densitii de umplere servesc

    la dimensionarea elementelor de dozare i a matrielor.

    Presabilitatea arat densitatea (compactitatea) ce

    poate fi realizat cu o mas de pulbere supus unei

    anumite presiuni de compactizare P. Compactizarea,

    sub aciunea forei de presare, se realizeaz treptat

    conducnd la reducerea volumului iniial ocupat de

    pulbere i la creterea densitii presatului, de la

    densitatea de umplere creia i corespunde o

    compactitate de umplere, la densitate a presatului,

    creia i corespunde o anumit compactitate. Curba de presabilitate este prezentat n figura 3.

    Densitatea de presare p, compactitatea presatului Cp i porozitatea acestuia Pp se determin cu relaiile:

    =

    , g/cm3 (2)

    =

    100 , % (3)

    = 100 , % (4)

    n care: mp reprezint masa presatului;

    Vp volumul presatului;

    t densitatea teoretic a metalului sau aliajului din care este obinut pulberea.

    Pulberile se obin prin mai multe procedee, fiecare procedeu avnd o anumit nfluen asupra

    caracteristicilor pulberii (Fig. 4).

    Procedeele mecanice, n funcie de starea de agregare a materialului de pornire (solid sau lichid),

    se pot grupa n dou categorii: obinerea pulberilor prin mcinare (mcinarea) sau elaborarea pulberilor

    prin pulverizare (atomizare).

    Metodele de obinere a pulberilor prin mcinare sunt utilizate numai atunci cnd se cere obinerea unei

    cantiti mici de pulbere, de obicei pulberi lamelare, cu suprafa neted i de compactitate ridicat. Procesul de

    mcinare se realizeaz n diferite tipuri de mori, preferndu-se morile rotative cu bile (Fig. 5), n special cele

    vibratorii i morile cu vrtej. Procesul de mcinare se realizeaz ca urmare a ciocnirilor dintre corpurile de

    mcinare i materialul supus mcinrii, dar i datorit altor procese de cio