Получение компактного вольфрама способом порошковой металлургии

1 Получение компактного вольфрама способом порошковой металлургии. Сущность процесса. Основное оборудование.

Основные стадии технологии порошкового способа производства компактных заготовок:

• Прессование (формование) порошка в заготовку (штабик, брикет).
• Спекание спрессованной заготовки (нагревание ее при определенной температуре ниже точки плавления металла).
• Обработка спеченной заготовки в изделия (ковка, протяжка, прокатка).

Прессование штабиков применяется для получения небольших заготовок. Для получения крупных заготовок, а также изделий сложной формы развиты другие варианты технологии.

1.1 Прессование штабиков

Для производства проволоки и листов небольшого размера вольфрамовые и молибденовые порошки прессуют в стальных разъемных пресс-формах в штабики квадратного сечения. Прессование ведут при удельном давлении прессования 150÷650 МПа на гидравлических прессах усилием от 200 до 2000 т с двумя цилиндрами: вертикальным для нагружения пуансона и горизонтальным для сдавливания бочин пресс-формы в процессе прессования. Задача прессования заключается в придании порошкообразному телу определенной формы, сохраняющейся и при некоторых внешних усилиях, при заданной плотности (пористости) заготовки. Для этого необходимо сблизить частицы порошка между собой, чтобы увеличить размеры контактных участков и развить силы механического зацепления (заклинивания) и отчасти сцепления между частицами и тем самым придать необходимую прочность брикету.

При взаимном перемещении и заклинивании частиц порошка в процессе прессования они в большей или меньшей степени деформируются.

Частицы порошков вольфрама почти не поддаются пластической деформации на холоду. Поэтому при прессовании порошка частицы взаимно перемещаются только за счет скольжения и незначительной деформации (сглаживания или скалывания) угловых выступов, ребер и поверхностных шероховатостей. Такой характер деформации ограничивает возможность достижения высокой плотности брикета даже при самых высоких давлениях. Остаточная пористость составляет 30—40 %.

При прессовании порошка вследствие его трения о стенки пресс-формы и о поверхность торцов пуансонов передвижение частиц, прилегающих к стенкам пресс-формы и пуансонам, тормозится, что вызывает неравномерное уплотнение брикета: в любом вертикальном разрезе заготовки верхние слои плотнее нижних; в горизонтальных сечениях в верх них слоях плотность увеличивается от центра к периферии, а в нижних — от периферии к центру.

Для уменьшения внешнего и межчастичного трения и достижения равномерной плотности заготовки к порошку перед прессованием добавляют жидкую смазку, например раствор глицерина в спирте (1,5 : 1). Смазка при прecсовании выдавливается к стенкам пресс-формы и, смазывая уменьшает трение частиц порошка о стенки. Составные части смазки легко испаряются в процессе последующего спекания. При сведении к минимуму внешнего трения зависимость относительной плотности [pic 1] брикета от давления прессования [pic 2](ниже его предельной величины, когда плотность перестает нарастать) выражается уравнением Бальшина:

[pic 3].

В области высоких давлений, приближающихся к предельному, прямолинейная зависимость, выражаемая приведенным уравнением, начинает искажаться: нарастание логарифма плотности в зависимости от логарифма давления замедляется.

Вольфрамовые штабики спекают в водороде в две операции. Первая – предварительное спекание (при 1150-1300 °С) для упрочения штабика и довосстановления пленок оксидов. Штабики претерпевают небольшую усадку, достигающую 2-3 % от первоначальных размеров. В результате второго высокотемпературного спекания штабиков при 300 °С, осуществляемого пропусканием через них электрического тока, формируется окончательная структура штабиков.