Témata
Reklama

Prášková metalurgie a její využití

Prášková metalurgie se využívá především k výrobě předmětů s takovými fyzikálními a technologickými vlastnostmi, které nelze získat klasickými výrobními způsoby

Firma Cerametal, založená v Lucembursku v roce 1931, se výrobě tvrdokovu věnuje od roku 1948. Dnes patří mezi přední výrobce tvrdokovu na světě s výrobními závody v mnoha zemích. 20. září 2002 oznámily firmy Cerametal a Plansee - Group fúzi a společné jméno Ceratizit.
Mezi hlavní produkty firmy Cerametal patří:
  • polotovary pro výrobu nástrojů (tvrdokovové bloky a tyče určené pro výrobu vrtáků, fréz, výstružníků apod.);
  • díly extrémně namáhané na opotřebení (vyráběné podle dokumentace zákazníka);
  • otěruvzdorné a korozivzdorné díly;
  • destičky pro obrábění a opracování rozličných druhů materiálu ze slinutých karbidů, cermetu, keramiky.
  • Reklama
    Reklama
    Reklama

    Tvrdokovy Cerametal

    Přehled základních druhů tvrdokovových materiálů:
  • MG15 - mnohostranně využitelný, s vysokou odolností proti opotřebení, používá se pro vysokorychlostní frézy na litinu a hliník a rovněž pro závitníky a výstružníky;
  • MG18 - neobyčejný materiál s velmi širokým upotřebením, zvládne hrubování i hlazení za velmi těžkých podmínek, používá se k výrobě vrtáků (univerzálních, hladicích i hrubovacích) a zápustkových fréz;
  • SMG16 - nově vyvinutý ultrajemnozrnný, vhodný obzvláště k opracování velmi tvrdých materiálů do HRC 65, s vysokou pevností břitu, pro vysokorychlostní frézy na kalené oceli;
  • SMG24 - užití pro vysokorychlostní frézy na materiály s tvrdostí do HRC 55. Tento nový druh dokonale zvládne vysoké požadavky, hodí se například na dlouhé stopkové frézy a hrubovací frézy na litinu a ocel.
  • Speciální tvrdokovové materiály:
  • MG12 - tvrdokov s vysokou odolností proti opotřebení, hodí se k povlakování diamantem, proto je vhodný k opracování grafitu, dále umělého vlákna, slitin, hliníku a nekovových materiálů;
  • H20X - vhodný pro opracování titanu a materiálů pro letecký průmysl;
  • MG20 - složení na bázi tantalu a titanu dává tomuto druhu dobrou tepelnou stálost, podmínky použití podobné jako MG18;
  • S4X7 - směs krystalů TiC, TaC a NbC se středně velkým zrnem dává velkou odolnost proti opotřebení a tepelnou stálost, používá se zejména při suchém obrábění oceli;
  • TCN54 (Cermet) - používá se k hlazení a leštění oceli a šedé litiny a k výrobě výstružníků;
  • SNC1 - materiál s velkou tepelnou stálostí, nízkou hmotností, malým koeficientem tření a dobrou odolností proti korozi. Používá se k opracování šedé litiny.
  • Prášková metalurgie

    Prášková metalurgie se zabývá výrobou předmětů ze směsí kovových i nekovových prášků, jež se lisují a slinují za teploty nižší, než je teplota tavení. Prášková metalurgie se využívá především k výrobě předmětů s takovými fyzikálními a technologickými vlastnostmi, které nelze získat klasickými výrobními způsoby, nebo tehdy, je-li využití této metody ekonomicky výhodnější, ať už z hlediska složitosti, náročnosti či množství výrobků.
    Při výrobě součástí a předmětů ze slinovaných prášků se uplatňují tyto základní operace:
  • příprava prášku;
  • lisování a tvarování polotovaru;
  • slinování;
  • konečná úprava (broušení, povlakování apod.).
  • Pro zpracování touto technologií přicházejí v úvahu oxidy a silikáty, nekovy a nekovové tvrdé materiály, kovy a tvrdé látky kovového charakteru, organické látky. Pro dosažení požadovaných vlastností výrobků je důležitý výchozí stav při přípravě kovových prášků, podmínky lisování, slinování a konečná úprava.

    Výroba prášků

    Základní surovinou práškové metalurgie jsou prášky kovů, jejich sloučenin a někdy i nekovů (např. grafit). Prášky lze získat téměř ze všech kovů a jejich sloučenin, a to dvěma základními způsoby:
  • mechanicky - drcením v kulových a vířivých mlýnech nebo rozprašováním tekutého kovu;
  • fyzikálně-chemicky - redukcí oxidů, štěpením karbonylů, elektrolytickým vylučováním a chemickým slučováním s nekovy (např. WC, TiC, TaC apod.).
  • Jakost hotových výrobků závisí na fyzikálních a chemických vlastnostech prášků a to na chemickém složení, čistotě, velikosti částic, tvaru částic, povrchových vlastnostech a aktivitě.

    Lisování

    Lisováním se upravují kovové prášky a jejich směsi do tvaru výrobků. Při lisování se vlastnosti prášků mění: zmenšuje se pórovitost, dochází k plastické deformaci částic a zvětšuje se styková plocha mezi zrny. Lisovací tlaky jsou 200 až 690 MPa. Podmínky lisování jsou ovlivněny lisovacím tlakem, způsobem lisování (lisování za studena, za tepla, izostatické, protlačování, vibrační lisování apod.), velikostí a tvarem výlisku a přísadami pro usnadnění lisování. Lisováním se vytvoří lepší kontakt mezi částicemi prášku, což umožňuje při zvýšené teplotě dokonalou difúzi v celém průřezu polotovaru i uplatnění dalších pochodů. Pevnost výlisku stoupá přibližně úměrně s lisovacím tlakem.

    Slinování

    Slinováním se dosahuje požadovaných mechanických a fyzikálních vlastností, jako pevnosti, tažnosti, tvrdosti a elektrické vodivosti. Teplota slinování je nižší než teplota tavení daného kovu. Slinuje-li se směs prášků různých kovů, může se nízkotavicí fáze natavit. Množství roztavené fáze bývá zpravidla malé, takže tvar výrobku zůstává zachován, ale jeho rozměr se zmenšuje. Smrštění délkových rozměrů činí 17 až 25 % za předpokladu, že pórovitost je nulová. Ta ale i při nejmodernějších metodách zpracování činí 1 až 2 %.
    Podmínky slinování ovlivňuje teplota, čas, prostředí (ochranný plyn, vakuum) a druh slinování (přímé, nepřímé apod.). Teplota slinování bývá většinou 0,8násobek teploty tavení. U některých prášků je 1050 až 1150 °C, u mědi 800 až 850 °C. Kovy, u kterých zrna při ohřevu na vyšší teploty nerostou, mají teplotu slinování blízkou teplotě tání. Doba slinování bývá 2 až 3 hodiny.

    Vlastnosti

    Slinované výrobky se mohou dále upravovat pro zlepšení mechanických nebo fyzikálních vlastností nebo pro dosažení přesných rozměrů a tvarů. Dodatečnou úpravu slinovaných součástí lze provést:
  • pro zvýšení přesnosti rozměrů;
  • pro zvýšení pevnostních vlastností;
  • pro zvýšení odolnosti proti opotřebení;
  • pro zvýšení odolnosti proti korozi.
  • Prášková metalurgie má dnes významné místo v řadě odvětví především proto, že umožňuje dodávat výrobky o specifických vlastnostech. Třídění výrobků a materiálů vyráběných slinováním z prášků není zatím jednotné, ale nejčastěji se používá třídění podle oblasti použití:
  • konstrukční materiály;
  • nástrojové materiály (nástrojové a rychlořezné oceli, slinuté karbidy, cermety);
  • speciální slitiny (na bázi těžkotavitelných kovů, žáropevné slitiny, disperzně zpevněné materiály);
  • kluzné materiály;
  • třecí materiály;
  • těsnicí materiály;
  • kontakty;
  • magnety;
  • filtry.
  • Slinuté karbidy

    Velkou oblast uplatnění dnes nacházejí slinuté karbidy (SK), které patří do skupiny velmi tvrdých materiálů odolných proti opotřebení. Jsou tvořeny karbidy těžkých kovů spojených měkkým a houževnatým kovovým pojivem. Tyto materiály byly vyvinuty ve dvacátých letech jako materiály na zápustky a průvlaky pro tváření. První slinuté karbidy tvořily karbidy wolframu (WC) spojené kobaltem. Slinování se provádělo při teplotě 1300 °C. Během doby byl základní materiál WC-Co upravován a vyráběly se další, které se uplatnily při obrábění, vrtání kamenů, tváření a u součástí, u nichž docházelo k velkému opotřebení. Dnes je asi 50 % všech SK využíváno pro výrobu řezných nástrojů.
    Výroba slinutých karbidů se realizuje technologií práškové metalurgie. Celý proces sestává z řady operací, které musí být pro dosažení požadovaných vlastností, mikrostruktury apod. pečlivě prováděny a kontrolovány. Slinuté karbidy mohou být použity okamžitě po slinování, popř. mohou být broušeny, leštěny nebo povlakovány. Funkční vlastnosti SK velmi závisejí na jejich složení a struktuře, velikosti zrna a na množství materiálu používaného jako pojivo.
    Skupina SK typu WC-Co se vyznačuje velmi dobrou odolností proti otěru a širokým využitím při obrábění. Běžné druhy těchto SK obsahují 3 až 25 % objemových kobaltu. Rozměr zrna karbidů wolframu je od 0,5 do 5 (m. Ideální mikrostruktura slitiny WC-Co musí vykazovat pouze dvě fáze: ostrohranná zrna WC a kobalt. V posledních letech byly vyvinuty SK typu WC-Co se zrny menšími než 1 (m. Tím se zvýšila jejich houževnatost a pevnost řezné hrany. Zjemnění zrna se dosahuje přidáním 0,25 až 3 % objemu tantalu, niobu, vanadu nebo chromu. Tyto prvky se přidávají před nauhličováním wolframu nebo při přípravě směsi prášku. Největší vliv na zjemnění zrna má vanad. Obsah uhlíku ve slinutém karbidu musí být v úzkém rozmezí, neboť vysoký obsah C má negativní vliv na řezné vlastnosti SK. Nedostatek C zase způsobuje tvoření podvojných karbidů obecně označovaných jako fáze ?, která způsobuje značné zkřehnutí.

    Perspektivy

    V oblasti technologie práškové metalurgie lze očekávat značný rozvoj jak v oblasti materiálů, tak i v oblasti jejich zpracování. Hlavní hledisko při uplatňování této technologie je úspora kovů a energií. Slinované kovové součásti se mohou dobře uplatnit i jako náhrada plastů. Hlavní směry rozvoje se očekávají na výrobě slinovaných strojních součástí, rychlořezných a jiných nástrojových materiálů, superslitin především pro letecký průmysl a ve výrobě součástí na bázi hliníku.
    U strojních součástí se bude pevnost zvyšovat až na 800 ÷ 1100 MPa. Vývoj bude rovněž zaměřen na zvyšování houževnatosti materiálů s cílem jejich uplatnění za náročných podmínek dynamického namáhání. Dalším vývojovým trendem je kování součástí z práškových ocelí, čímž lze zvýšit odolnost proti opotřebení, korozivzdornost, žáruvzdornost a žárupevnost. Novým směrem je využívání práškové metalurgie při výrobě valivých ložisek a ozubených kol. Významnou oblastí využívání práškové metalurgie je výroba superslitin pro součásti motorů letadel, včetně využívání nových vlastností disperzně zpevněných hliníkových součástí.
    Reklama
    Vydání #11
    Kód článku: 21144
    Datum: 13. 11. 2002
    Rubrika: Výroba / Obrábění
    Autor:
    Firmy
    Související články
    Prestižní ocenění Zlatá medaile

    Výjimečnost nástroje FreeTurn skupiny Ceratizit potvrdila na letošním Mezinárodním strojírenském veletrhu odborná porota prestižního ocenění Zlatá medaile. Ocenění za inovaci ve zpracovatelské technologii bylo společnosti uděleno za inovativní metodu technologie podélného a čelního soustružení, kdy je hrubování, dokončování a obrábění kontur realizováno pomocí jediného nástroje. Společně s progresivní obráběcí metodou High Dynamic Turning zvyšuje nástroj FreeTurn dynamičnost a efektivnost procesu soustružení.

    Brousicí centrum pro hospodárnou výrobu

    Brousicí centrum UW II F od firmy Saacke v mnoha detailech předčí očekávání svých zákazníků. Z hlediska výkonnosti, velikosti a hmotnosti se řadí mezi již zavedené typy brusek UW I F a UW I D a vytváří tak ideální podmínky pro maximální přidanou hodnotu.

    Produktivní vrtání otvorů do hliníku

    Výrobci automobilů produkují čím dále více dílů z hliníku s cílem snížit hmotnost vozidel i spotřebu paliva. S ohledem na tuto tendenci je proto jasné, že vzniká poptávka po vrtácích použitelných pro výrobu otvorů ve součástkách z hliníkových slitin. Musí být zároveň schopny zajistit vysokou produktivitu, nízké náklady na otvor, dlouhou a konzistentní životnost, vysokou opakovatelnost i bezpečnost procesů.

    Související články
    Úspora vedlejších časů

    V současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělánV současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělání a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci. í a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci.

    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Související články
    Univerzální brusky pro broušení na kulato

    Úzké tolerance a obtížně obrobitelné materiály - pro hospodárnou výrobu velmi přesných válcových obrobků vertikálním, vnějším a vnitřním broušením na kulato je zapotřebí pokroková strojní technologie. Společnost Okamoto nabízí široké portfolio řešení, která vyhovují všem požadavkům průmyslové výroby. Příkladem jsou univerzální CNC brusky IGM4VSP a UGM5V, které při broušení na kulato dosahují přesností v řádu mikrometrů.

    Automatizovaná upínací technika

    Optimalizované technologie a procesy zajišťují ve výrobních firmách stále větší produktivitu. To platí i pro centrické svěráky, které se používají například pro stacionární upínání kulatých a čtvercových obrobků na nejrůznějších obráběcích strojích.

    Inovace ve srážení hran velkých ozubených kol

    Chamfer Contour Milling skýtá výrobcům velkých ozubených kol pro nákladní automobily flexibilní a hospodárný proces pro jejich stále důležitější operace zkosení hran / odstraňování otřepů.

    Nový pohled na moderní CAM programování v praxi

    Při své dennodenní praxi se odborníci firmy Grumant u svých zákazníků opakovaně setkávají s tím, že jsou programy připravovány přímo na strojích. Důsledkem toho jsou ztráty strojní kapacity a dále dochází ke ztrátě kontroly nad výrobním procesem z hlediska použitých strategií a řezných podmínek. Ani tam, kde se již používá CAM programování, nemusí být vyhráno. O tom, jak revolučně vidí CAM programování ve firmě Grumant, pojednává tento článek.

    Řezné kapaliny zvyšují výkonnost při soustružení závitů

    Závity jsou strojně obráběné prvky, se kterými se lze běžně setkat prakticky ve všech průmyslových odvětvích. A přesto, že se soustružnické závitořezné operace využívají už celá desetiletí, stále ještě se daří dosahovat v tomto procesu pokroků, zejména pokud jde o problematické materiály, jako jsou korozivzdorné oceli, žáruvzdorné slitiny (HRSA) nebo titan. Jako příklad lze uvést vývoj soustružnických závitořezných nástrojů, které jsou opatřeny přívodem řezné kapaliny z horní i ze spodní strany, jehož kombinovaná přesnost přináší prodloužení životnosti nástroje a zvýšení kvality závitů a otevírá potenciál pro použití vyšších hodnot řezných parametrů. Tento pozitivní vliv ještě více vyniká při obrábění problematických materiálů.

    Chytré měření upínací síly

    Společnost Kelch uvede ve 3. čtvrtletí 2018 na trh novou generaci přístroje Safecontrol 4.0. Osvědčený systém měření upínací síly ve vřetenu obráběcího stroje je kompletně přepracován a poskytuje nyní uživatelům prostřednictvím vlastní aplikace maximální flexibilitu. Další výhodou je vysoká spolehlivost a v neposlední řadě moderní ergonomický design a jednoduché ovládání.

    Progres v navyšování podílu na trhu

    Skupina Plansee Group dosáhla v hospodářském roce 2017/18 konsolidovaného obratu 1,3 miliardy euro, což znamenalo nárůst o 11 % ve srovnání s předchozím obdobím. V rámci bilanční tiskové konference konané v Reutte o tom informovali členové představenstva Bernhard Schretter a Karlheinz Wex.

    Nové perspektivy v obrábění titanových draků letounů

    Rostoucí využití titanu pro aplikace v leteckém průmyslu je za poslední léta velmi dobře zdokumentováno. Stejně tak se tématem diskuze a zkoumání staly i problémy spojené s efektivním, produktivním a vysoce kvalitním obráběním tohoto oblíbeného materiálu. Každá obrobna chce samozřejmě při frézování titanu optimalizovat výkonnost použité frézy, ale bez vhodných technologií a správného know-how to nemusí být až tak snadné. Díky převratnému objevu se však v současnosti začínají v této oblasti věci měnit.

    Nové nástroje z opotřebovaných nástrojů

    Není-li možné nástroje ze slinutého karbidu dále přeostřovat, zbývá většinou pouze jedna možnost – odho-dit je do šrotu. Použití nově vyvinuté metody recyklace však nyní umožňuje tyto opotřebované nástroje využít jako výchozí polotovar pro výrobu nástrojů nových.

    Zrod (a znovuzrození) břitové destičky

    Prakticky veškeré výrobky z kovů se obrábějí pomocí břitových destiček – ať už se jedná o letecký průmysl, výrobu energetických zařízení, nebo oblast spotřebního zboží. Břitové destičky jsou využívány ve velkém měřítku a pro širokou škálu aplikací, od frézování masivních bloků motorů a tvarového obrábění forem využívaných výrobci sportovní obuvi až po obrábění číselníků. Seznam požadavků na břitové destičky je dlouhý: vysoká odolnost proti opotřebení a dlouhá životnost, vysoké rychlosti úběru kovu a maximální spolehlivost, a to i v náročných podmínkách, jako jsou složité dráhy nástrojů nebo hluboké dutiny, špičková výkonnost při obrábění za sucha i za mokra a vynikající kvalita obrobené plochy při dodržení přísných tolerancí.

    Reklama
    Předplatné MM

    Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

    Proč jsme nejlepší?

    • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
    • Vysoký podíl redakčního obsahu
    • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

    a mnoho dalších benefitů.

    ... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

        Předplatit