Kukun metallurgiyasi va uning xalq xo'jaligidagi ahamiyati reja

KUKUN METALLURGIYASI VA UNING XALQ XO'JALIGIDAGI AHAMIYATI
REJA:

1. 
   Kukun metallurgiyasi 
   
2. 
   Xalq xo'jaligidagi ahamiyati
   
3. 
   Kukun metallurgiyasi ahamiyati
   

Kukun metallurgiyasi - metallurgiyaning metall va metallmas kukunlar ishlab chiqarish va ulardan buyumlar tayyorlash sohasi. Metall bilan metallmas materi-allar kukunidan tayyorlanadigan ma-teriallar metallokeramik qo-tishmalar, metall kukunidan tayyorlanadigan materiallar esa kukun q o -tishmalari deb ataladi. Metall kukunlardan buyumlar tayyorlash prin-sipini dunyoda birinchi marta 1826-yilda rus metallurglari P.G. Sobolevskiy va V. V. Lyubarskiy yaratishdi; plativa kukunini presslab va pishiribbuyum tayyorlashgan. Keyinchalik rus olimi N. N. Beketov 1865-yilda baʼzi metallar kukunini olishning nazariy asoslarini bayon kildi. 20-asrning boshlariga kelib Kukun metallurgiyasi usullari AQSH, Germaniya, Angliya, Rossiya sanoatlarida qoʻllanila boshlandi.
Kukunlardan metall materiallar (buyumlar) ishlab chiqarish uchun, dastlab, metallar yoki metallar bilan metallmas materiallarning mayin kukunlari tayyorlanadi. Metall kukunlari tayyorlashda, asosan, qattiq metallarni mexaniq maydalash, metallarning qattiq birikmalarini (metall oksidlarini) qaytarish, elektroliz, suyuq metallarni purkash usullari qoʻlla-niladi. Soʻngra kukunlardan dastlabki maʼlum kimyoviy tarkib va xossali aralashma (shixta) tayyorlanadi va undan kerakli buyumning zagotovkasi qoliplarga solib tayyorlanadi hamda presslanadi, keyin asosiy komponen-tning suyuqlanish temperaturasidan pastroq temperaturada, asosan, elektr pechlarda qovush-tirilgan zagotovkalarga sovuqlayin yoki qizdirib qoʻshimcha ishlov beri-ladi.
Metallokeramik qotishmalar (kesuvchi asboblar, burgilar, shtamplar va boshqa tayyorlash uchun ishlati-ladigan krtishmalar)dan yasalgan as-boblarning kesish xossalari 1000° da ham saqlanib qoladi. Metallokeramik qotishmalar tarkibiga volfram kar-bidi, titan karbidi va kobalt kiradi.
Quyish yoʻli bilan hosil qilib boʻlmaydigan qotishmalarni ham Kukun metallurgiyasi usullaridan foydalanib olish mumkin. Boʻlarga gʻovak antifriksion kukun qotishmalari kiradi! Ular qora va rangli metallar kukunlaridan tayyorlanishi mumkin. Bu qotishmalardan avtomobil dvigatellarining porshen halqalari, oʻz-oʻzidan moylanadigan podshipniklar va mashivalarning ishqalanuvchi boshqa detallari tayyorlanadi.
Kukun metallurgiyasi usullari qiyin suyu klanu vch i (suyuqlanish temperaturasi yuqori) volfram, molibden, tantal, titan, niobiy va boshqa olishga ham imkon beradi. Buning uchun shu metallarning oksidlari vodorod okimida qaytarilib, kukun holidagi toza metallar olinadi va presslanib, briket qilinadi, ular maʼlum temperaturagacha qizdirilib qovushtiriladi. Qovushtirilgan metall ikki elektrod orasiga oʻrvatilib, elektr toki bilan qizdiriladi, bolgʻalanadi yoki prokatlanadi. Ogir k°tishmalar (80—90% volfram, 15—7,5% nikel va 5—2,5 % mis) deb ataladigan krtishmalar ham Kukun metallurgiyasi usulidan foydalanib tayyorlanadi. Ogʻir qotishmalarning solishtirma ogʻirligi 16,3—17, mexaniq xossalari esa yuqori boʻladi (qarang Volfram qotishmalari). Alsifer ku-kunidan tayyorlangan qotishmalarning magnit kirituvchanligi yuqori boʻlganligidan ular magnitoelektriklar yasash uchun ishlatiladi. Kukun metallurgiyasi boshqa usullar bilan hosil qilish mumkin boʻlmaydigan yoki iqtisodiy jihatdan foydali boʻlmagan materiallardan buyumlar tay-yorlashga imkon beradi. Mas, keramika bilan metall kukunlaridan k ye r m ye t -l a r deb ataladigan qiyin suyuklanuvchi qotishmalar tayyorlanadi. Kermetlar tarkibidagi metall (mas, temir, nikel, xrom, mis, volfram, marganets va boshqalar) keramika zarralarini bir-biriga bogʻlovchi material rolini oʻyvaydi. Keramika materiali sifatida metall oksidlaridan iborat istalgan keramikadan foydalanish mumkin. Kermetlarga 70% A10O3 va 30% Sg dan iborat kukun qrtishmasi misol boʻla oladi. Bunday kermet 9000 MN/m2 bo-sim ostida presslanib, 1700° temperaturada qovushtirilgandan soʻng u 1500° temperaturagacha chidaydi. Kermetlar texnikaning yuqori temperaturalarda chidamlilik va krvu-shoklik talab etiladigan sohalarida ishlatiladi.
Tarix va imkoniyatlar
Kukunli metallurgiya tarixi va metall san'ati va seramika sinterlash bir-biri bilan chambarchas bog'liqdir. Sinterlash boshlang'ich kukunidan qattiq qattiq metall yoki sopol buyumlar ishlab chiqarishni o'z ichiga oladi. Qadimgi Incalar qimmatbaho metall kukunlaridan zargarlik buyumlari va boshqa buyumlarni yasashgan, ammo PM mahsulotlarini ommaviy ishlab chiqarish 19-asrning o'rtalarida yoki oxirlarida boshlangan emas.[5] Ushbu dastlabki ishlab chiqarish operatsiyalarida temir qisqargandan so'ng metall shimgichdan qo'l bilan olinib, so'ngra oxirgi eritish yoki quyish uchun kukun sifatida qayta kiritildi.
To'g'ridan-to'g'ri emas, balki chang jarayonlaridan ancha keng mahsulotlarni olish mumkin qotishma eritilgan materiallardan. Eritish operatsiyalarida "faza qoidasi "barcha toza va birlashtirilgan elementlarga taalluqlidir va suyuq va qattiq moddalarning taqsimlanishini qat'iy belgilaydi fazalar aniq kompozitsiyalar uchun mavjud bo'lishi mumkin. Bundan tashqari, qotishma uchun boshlang'ich materiallarning butun tanadagi erishi talab qilinadi, shuning uchun ishlab chiqarishda yoqimsiz kimyoviy, termal va izolyatsion cheklovlar qo'yiladi. Afsuski, alyuminiy / temir kukunlari bilan ishlash katta muammolarni keltirib chiqarmoqda.[6] Kabi atmosfera kislorodi bilan ayniqsa reaktiv bo'lgan boshqa moddalar titanium, maxsus atmosferada yoki vaqtincha qoplamalar bilan sinterlanadi.[7]
Kukunli metallurgiyada[8] yoki keramika, aks holda parchalanadigan yoki parchalanadigan qismlarni tayyorlash mumkin. Qattiq suyuqlik fazasining o'zgarishi haqidagi barcha fikrlarni e'tiborsiz qoldirish mumkin, shuning uchun chang jarayonlari nisbatan moslashuvchan kasting, ekstruziya, yoki zarb qilish texnikalar. Turli xil chang texnologiyalari yordamida tayyorlangan mahsulotlarning boshqariladigan xususiyatlariga mexanik, magnit,[9] va g'ovakli qattiq moddalar, agregatlar va intermetalik birikmalar kabi materiallarning boshqa noan'anaviy xususiyatlari. Ishlab chiqarishni qayta ishlashning raqobatbardosh xususiyatlari (masalan, asbobning aşınması, murakkabligi yoki sotuvchining variantlari) ham qattiq nazorat qilinishi mumkin.
Kukun ishlab chiqarish texnikasi
Har qanday eruvchan material atomizatsiya qilinishi mumkin. Kukunli zarrachalarni ko'p miqdorda ishlab chiqarishga imkon beradigan bir nechta texnikalar ishlab chiqilgan va ko'pincha donlarning so'nggi populyatsiyasining o'lchamlari ustidan katta nazorat mavjud. Kukunlarni maydalash, maydalash, kimyoviy reaktsiyalar yoki elektrolitik cho'ktirish yo'li bilan tayyorlash mumkin. Eng ko'p ishlatiladigan kukunlar mis asosli va temir asosli materiallardir.[10]
Titan, vanadiy, torium, niyobiy, tantal, kaltsiy va uran elementlarining kukunlari yuqori haroratda ishlab chiqarilgan kamaytirish mos keladigan nitridlar va karbidlar. Temir, nikel, uran va berilyum submikrometr kukunlari metallni kamaytirish yo'li bilan olinadi oksalatlar va hosil qiladi. Haddan tashqari mayda zarralar eritilgan metall oqimini yuqori harorat orqali yo'naltirish orqali ham tayyorlangan plazma reaktiv yoki alanga, materialni atomizatsiya qilish. Atmosfera kislorodining zarracha yuzalarini jiddiy tanazzulga uchrashining oldini olish uchun qisman kimyoviy va olov bilan bog'liq turli xil changlash jarayonlari qabul qilinadi.
Tonaj jihatidan PM tarkibiy qismlarini ishlab chiqarish uchun temir kukunlarini ishlab chiqarish rangli metallarning barcha kukunlarini ishlab chiqarishni mitti qiladi. Deyarli barcha temir kukunlari ikkita jarayonning biri tomonidan ishlab chiqariladi: shimgichni temir jarayoni yoki suvni atomizatsiya qilish.
So'nggi ellik yil ichida ishlab chiqilgan boshqa bir qancha PM jarayonlari mavjud. Bunga quyidagilar kiradi:
Kukunni zarb qilish: an'anaviy "press va sinter" usuli bilan tayyorlangan "preform" isitiladi va keyin issiq zarb qilingan to'liq zichlikka, natijada deyarli ishlov beriladigan xususiyatlarga olib keladi.
Issiq izostatik presslash (HIP): Bu erda kukun (odatda gaz atomizatsiyalangan, sferik tipda) qolipga solinadi, odatda mos shakldagi metall "quti" dan iborat. Konserva tebranadi, so'ng evakuatsiya qilinadi va muhrlanadi. Keyin u issiq izostatik pressga joylashtiriladi, u erda a ga qizdiriladi gomologik harorat 0,7 atrofida va bir necha soat davomida ~ 100 MPa (1000 bar, 15000 psi) tashqi gaz bosimiga duch keldi.[2] Natijada ishlov berilgan yoki yaxshiroq xususiyatlarga ega bo'lgan to'liq zichlikning shakllangan qismi paydo bo'ladi. HIP 1950-60 yillarda ixtiro qilingan va 1970-80 yillarda tonaj ishlab chiqarishga kirgan.[iqtibos kerak ] 2015 yilda u zanglamaydigan va ishchi po'latlarni ~ 25000 t / y, shuningdek reaktiv dvigatellar uchun superalloyning muhim qismlarini ishlab chiqarish uchun ishlatilgan.[iqtibos kerak ]
Metall qarshi kalıplama (MIM): Bu erda odatda juda nozik (<25 mikron) va sferik kukun maksimal qattiq yuklanish darajasiga yaqin plastik yoki mum biriktirgich bilan aralashtiriladi, odatda 65vol% atrofida bo'ladi va "yashil" hosil qilish uchun quyma shakllanadi. murakkab geometriyaning bir qismi. Keyinchalik, bu qism isitiladi yoki boshqa usul bilan ishlov berilib, "jigarrang" qism berish uchun biriktirgichni olib tashlaydi (silliqlash). Keyinchalik, bu qism sinterlanadi va ~ 18% ga qisqaradi va murakkab va 95-99% zich tugagan qismini beradi (sirt pürüzlülüğü ~ 3 mikron).[3] 1970-yillarda ixtiro qilingan ishlab chiqarish 2000 yildan beri o'sib bormoqda. 2014 yilda taxminiy global hajmi 12000 tonnani tashkil etadi, qiymati 1265 million evroni tashkil etadi.[4]
Elektr tokini sinterlash (ECAS) texnologiyalari changni zichlash uchun elektr toklariga tayanadi, bu esa ishlab chiqarish vaqtini keskin qisqartiradi (eng sekin ECASning 15 daqiqasidan bir necha mikrosaniyagacha), uzoq vaqt issiqlikni talab qilmaydi va yaqinlashishga imkon beradi. nazariy zichlik, ammo oddiy shakllarning kamchiliklari bilan. ECASda ishlatiladigan kukunlar to'g'ridan-to'g'ri sinterlash imkoniyati tufayli biriktiruvchilardan qochib qutulishi mumkin, oldindan presslash va yashil kompaktga ehtiyoj sezilmaydi. Kalıplar oxirgi qism shakli uchun mo'ljallangan, chunki kukunlar bosimli bosim ostida bo'shliqni to'ldirganda zichlashadi, shuning uchun izotropik sinterlash va yuqori haroratlarda tortishish kuchi ta'sirida buzilishlar natijasida shakl o'zgarishi muammosi paydo bo'lmaydi. Ushbu texnologiyalarning eng keng tarqalgani issiq presslash ishlab chiqarish uchun ishlatilgan olmos asboblari qurilish sohasida ish bilan ta'minlangan. Uchqun plazmasida sinterlash va elektr sinterni zarb qilish ikkita zamonaviy, sanoat tijorat ECAS texnologiyalari.
Qo'shimcha ishlab chiqarish (AM) - bu lazer bilan sinterlash yoki eritish yo'li bilan qismlarni tayyorlash uchun metall kukunlari (masalan, plastmassa kabi) ishlatadigan nisbatan yangi uslublar oilasi. Bu 2015 yilga kelib tez rivojlanayotgan jarayon, va uni bosh vazir jarayoni sifatida tasniflash-qilmaslik bu bosqichda ehtimol noaniq. Jarayonlar o'z ichiga oladi 3D bosib chiqarish, selektiv lazerli sinterlash (SLS), lazer bilan tanlab eritish (SLM) va elektron nurlarining erishi (EBM).
Kukun metallurgiyasining afzalliklari va kamchiliklari va uning asosiy jarayoni
Kukunli metallurgiya jarayonining afzalliklari:
1. Ko'pgina refrakter metallar va ularning birikmalari, soxta qotishmalar va gözenekli materiallar faqat chang metallurgiya tomonidan ishlab chiqarilishi mumkin.
2. Kukunli metallurgiya usuli adyolning oxirgi o'lchamiga bosilishi mumkin va keyingi mexanik ishlov berish uchun hech qanday yoki kam ehtiyoj mavjudligi sababli, u metallni sezilarli darajada tejashga, mahsulot narxini pasaytirishga imkon beradi. Kukun metallurgiyada metall yo'qotish faqat 1-5 %, oddiy quyma paytida metall yo'qotish 80% ga yetishi mumkin.
3. Kukunli metallurgiya jarayoni materialni ishlab chiqarish jarayonida materiallarni eritib yubormaganligi sababli, kalsiylangan va deoksidlovchi tomonidan olib boriladigan aralashmalar bilan aralashishdan qo'rqmaydi va sinterlash odatda vakuum va pasayish atmosferasida o'tkaziladi, bu esa oksidlanishdan qo'rqmaydi va qilmaydi. materialning ifloslanishiga olib kelmasligi, shuning uchun yuqori darajada toza materiallarni ishlab chiqarish mumkin.
4. Kukunli metallurgiya material tarkibining aniqligi va bir xilligini ta'minlashi mumkin.
Kukunli metallurgiya bir xil shakldagi va ko'p miqdordagi mahsulotlarni, ayniqsa tishli va yuqori ishlov berish xarajatlari bo'lgan boshqa mahsulotlarni ishlab chiqarish uchun javob beradi, chang metallurgiya ishlab chiqarish xarajatlarni sezilarli darajada kamaytirishi mumkin.
Kukunli metallurgiya jarayonining kamchiliklari:
1. To'plam bo'lmagan taqdirda ehtiyot qismlar hajmini hisobga olish kerak.
2. Mog'orning narxi quyma qolipga nisbatan ancha yuqori.
Kukunli metallurgiya jarayonining asosiy protseduralari quyidagilar:
1. Xom ashyo kukuni tayyorlash. Mavjud usullarni ikki toifaga bo'lish mumkin: mexanik usul va fizik-kimyoviy usul. Mexanik usulni quyidagilarga bo'lish mumkin: mexanik maydalash va atomizatsiya usuli; fizik va kimyoviy usullarni elektrokimyoviy korroziya usuliga, kamaytirish usuli, kimyoviy usul, pasayish-kimyoviy usul, bug 'cho'ktirish usuli, suyuqlik quyish usuli va elektroliz usuli. Eng ko'p ishlatiladigan usullar pasayish, atomizatsiya va elektrolizdir.
2. Kukun kerakli shakldagi bo'sh blokda hosil bo'ladi. Formalashning maqsadi muayyan shakldagi va o'lchamdagi ma'lum bir zichlik va kuchga ega bo'lgan kompaktor hosil qilishdir. Yig'ish usullari asosan siqishni qolipiga bo'linadi va bosim o'tkazmaydigan bo'ladi. qolip mog'orida eng keng tarqalgan.
3. Bo'sh bloklarni ulash. Sintering kukun metallurgiyasida muhim jarayon. Yakuniy fizikaviy va mexanik xususiyatlar hosil bo'lgan bo'sh joylarni sinterlash orqali olinadi. Sinterlashni bo'linish va ko'p sinashlarga bo'lish mumkin. Sinish harorati erish nuqtasidan past Birlashgan va ko'p komponentli tizimlarni qattiq fazali sinterlashda ishlatiladigan metall va qotishma. Ko'p komponentli tizimlarni suyuq fazali sinterlash uchun, sinish harorati odatda refrakter komponentlarning erish nuqtasiga nisbatan pastroq, lekin eritiladigan komponentlarning erish nuqtasidan yuqori. oddiy sinterlash uchun maxsus sinterlash jarayonlari mavjud, masalan bo'shashmasdan sinish, eritish va cho'ktirish, issiq bosish va boshqalar.
4. Mahsulotlarni qayta ishlashdan keyin qayta ishlash. Mahsulotni har xil talablarga muvofiq sinchkovlik bilan ishlov berishdan so'ng, turli xil usullarni qo'llang. Tozalash, moyni quyish, ishlov berish, issiqlik bilan ishlov berish va elektroplitlash. Bundan tashqari, ba'zi yangi jarayonlar, masalan haddeleme va soxtalashtirish, shuningdek, so'nggi yillarda chang metallurgiya materiallarini sinterlash uchun ham qo'llaniladi.