15.3. Области применения изделий из металлических порошков
Методом порошковой металлургии создают антифрикционные материалы (с пористостью 15-35%), отличающиеся хорошей прирабатываемостью, высокой износостойкостью, сравнительно низкими коэффициентами трения и др.
Из антифрикционных материалов делают пористые подшипники скольжения, характеризующиеся простотой изготовления, бесшумностью и экономичностью. Чаще всего подшипники изготовляются из пористого железа (марка Ж), железографита, например ЖГр2 (2% графита), железографита с медью ЖГр1, 5Д2,5 (1,5 % графита; 2,5% меди); из спеченной бронзы (с содержанием олова от 8 до 12%) и бронзографита БрО10Гр4 (10% олова, 4% графита). Находят все большее применение многослойные материалы, которые состоят из металлической ленты и нанесенных на нее антифрикционных материалов. Примером таких материалов являются металлофторопластовые подшипники. Они состоят из стальной ленты, покрытой с двух сторон медью или латунью, на которую напекают металлический порошок из оловянной бронзы. Затем пористый слой пропитывается суспензией из фторопласта-4 и дисульфида молибдена. В последние годы начали использоваться металлостеклянные антифрикционные материалы (с коэффициентом трения 0,03-0,05), состоящие из порошков никеля или железа и стекла.
В конструкции тормозных и передающих крутящий момент устройств закладываются фрикционные материалы. При работе в паре с чугуном или сталью без смазки они имеют коэффициент трения более 0,20-0,25, а со смазкой – более 0,05. Фрикционные порошковые материалы обеспечивают стабильный коэффициент трения, имеют достаточную прочность, хорошую прирабатываемость, высокую коррозионную стойкость и износостойкость. Основой фрикционных материалов служат медь и ее сплавы (до температур работы подшипников 500-600°С) или железо и никель и их сплавы (до 1000-1200°С). В их состав также включаются порошки из олова, висмута, графита, сульфидов молибдена и других материалов, служащих твердой смазкой. Кроме того, добавляются кварцевый песок, асбест, оксиды хрома, алюминия, карбиды кремния, титана и другие для придания материалу фрикционных свойств.
Фильтры различного назначения из порошковых материалов характеризуются высокой проницаемостью, прочностью, пластичностью, нечувствительностью к перепадам температур, жаропрочностью, простотой конструкции и экономичностью. На их изготовление идут порошки бронзы, нержавеющей стали, никеля, серебра и других коррозионно-стойких материалов. Фильтры могут быть изготовлены из порошков восстановленного железа (пористость 40-75%), нержавеющих сталей XI7H2, ХЗО (35-70%), сплавов никеля с 15% молибдена и 15% хрома (30-80%).
Спеканием порошков железа или железа и графита, легированных сталей с различными добавками получают большое количество различных конструкционных материалов и изделий из них (зубчатые колеса, кулачки, диски, втулки, корпуса подшипников и др.). Широкое применение находят порошковые твердые сплавы, разделяющиеся на три группы: инструментальные; конструкционные; жаропрочные и жаростойкие. В качестве конструкционных материалов твердые сплавы (чаще всего типа ВК с различными добавками) используются в производстве подшипников, калибров и оправок, металлорежущих станков, прокатных валков, нитенаправляющих изделий и др. Детали машин, мерительных устройств, различные сопла, фильеры и др., изготовленные из спеченных твердых сплавов, успешно эксплуатируются при повышенных температурах.
Способами порошковой металлургии изготовляют инструмент из минералокерамики, например из «кермета» (2-10 % молибдена или хрома, остальное – оксид алюминия). При производстве изделий из керамических композиционных материалов применяют горячее прессование, прессование с последующим спеканием и шликерное формование. Изделия из порошковых материалов весьма успешно используются в различных отраслях народного хозяйства.
Порошковая металлургия позволяет производить различные изделия, а также получать совершенно новые материалы. Наряду с простотой технологических операций порошковая металлургия отличается высокой эффективностью. Производство порошковых изделий обеспечивает экономию, при этом потери материала могут составлять 5-7 % и менее; значительно снижается трудоемкость изготовления, вместо 30-40 производственных операций проводится лишь 4-6; производительность труда возрастает в два раза и более.
Таким образом, порошковая металлургия относится к прогрессивным, трудосберегающим, малоотходным или безотходным технологическим процессам.