Walcowanie jest procesem obróbki plastycznej prowadzonym na zimno lub na gorąco w którym materiał kształtowany jest przez zgniatanie obracającymi się walcami, tarczami, rolkami lub przemieszczającymi się ruchem posuwisto-zwrotnym szczękami płaskimi. Istotą tego procesu jest ciągły ruch materiału, wywołany aktywnym działaniem sił tarcia występujących między napędzanymi narzędziami a kształtowanym materiałem.

 

Walcowanie na zimno (poniżej temperatury rekrystalizacji materiału kształtowanego)

-Cechą charakterystyczną tego procesu jest umocnienie materiału (skutek zgniotu) prowadzące do zmniejszenia plastyczności materiału oraz wzrostu własności mechanicznych (wytrzymałości na rozciąganie, granicy plastyczności, twardości).

-Stosuje się w celu otrzymania blach cienkich (0,16-3mm), taśm, folii oraz rur o małych średnicach, rzadziej do drobnych prętów, kul i kształtowników.

-Wsadem do walcowania na zimno są półwyroby otrzymane w walcowniach gorących.

-Zaletami walcowania na zimno jest możliwość otrzymywania wyrobów cienkich o dużej dokładności wymiarowej i dobrej gładkości powierzchni oraz uzyskanie wyrobów o pożądanych własnościach mechanicznych i fizycznych

-Przygotowanie materiałów do walcowania na zimno polega na wstępnej obróbce cieplnej, tj. normalizowaniu, wyżarzaniu zmiękczającym lub rekrystalizującym i obróbce powierzchniowej, mającej na celu dokładne usunięcie wszelkich tlenków i zgorzeliny pozostawionej przez poprzedni proces wytwórczy. Zgorzelina nie tylko uniemożliwia otrzymanie wymaganej jakości powierzchni, lecz również utrudnia walcowanie i niszczy walce i urządzenia. Zgorzelinę usuwa się przez trawienie. Ponieważ operacje te są dość pracochłonne pożądane jest najpierw z grubsza usunąć z półwyrobów zgorzelinę wykorzystując jej twardość i kruchość.

 

Walcowanie na gorąco  (przebiegające powyżej temperatury rekrystalizacji materiału kształtowanego),

-Wykorzystywane jest przede wszystkim do wytwarzania wyrobów z trudno odkształcalnych stali i stopów innych metali. Metodą tą produkowane są wyroby płaskie oraz wyroby długie i rury.

-Wsadem do kształtowania są w tym przypadku wlewki lane lub pochodzące z ciągłego odlewania (ewentualnie z walcowni wstępnego przerobu) kęsiska płaskie, kęsiska kwadratowe, kęsy lub inne profile wstępne (np. dwuteowe).

-Zaletą walcowania na gorąco jest lepsza plastyczność materiału skutkująca znacznym zmniejszeniem parametrów siłowo-energetycznych

-Wadą jest występowanie zgorzeliny (utrudnia kształtowanie i powoduje straty materiałowe).

-Materiały wyjściowe do walcowania na gorąco

Wlewki stalowe - stal odlewną do odpowiedniej formy żeliwnej i przeznaczoną do dalszej obróbki plastycznej. Wlewnice mają kształt grubościennych tulei o różnym przekroju i nieco zbieżnych ściankach (dla ułatwienia wypchnięcia z nich zakrzepniętych wlewków). Wlewnice do zalewania są ustawiane pionowo. Wlewki odlewa się kolejno, napełniając wlewnice od góry, lub zbiorowo całymi zespołami, stosując równoczesne napełnianie kilkunastu wlewnic syfonowo od dołu.

 Wlewki metali nieżelaznych przeznaczone do przeróbki plastycznej mają znacznie mniejsze wymiary niż wlewki stali. Jeśli zależy nam na uzyskaniu drobnej krystalizacji wlewków metali o niższej temperaturze topnienia to odlewa się je metodą ciągłą, do krótkiej kołowej formy metalowej, intensywnie chłodzonej wodą, z ruchomym opuszczającym się dnem

 

Metody walcowania ze względu na kierunek ruchu materiału i narzędzi (walców)

-Walcowanie wzdłużne, kierunek wydłużenia wyrobu jest zgodny z wektorem obwodowej prędkości walców o osiach równoległych i obracających się przeciwnie. Jest to najczęściej stosowana metoda walcowania służąca do kształtowania wyrobów płaskich i długich.

-Walcowanie poprzeczne, wyrób walcowany wykonuje ruch obrotowy i ulega wydłużeniu w kierunku prostopadłym do wektora prędkości walców. Metoda wykorzystywana do kształtowania gwintów, uzębień, ślimaków itp.

-Walcowanie skośne, wydłużenie materiału zachodzi w kierunku różnym od prostopadłego (pod kątem 80-87o) w stosunku do wektora prędkości obwodowej walców, które ustawione są względem siebie wichrowato i obracają się zgodnie.  W trakcie kształtowania materiał obrabiany porusza się równocześnie ruchem obrotowym i postępowym. Metoda walcowania służy głównie do produkcji rur oraz wyrobów o kształcie okresowym (kule, pierścienie, śruby itp.)

 

Walcarka i jej części składowe

Typowa walcarka zbudowana jest z klatki roboczej, napędu, walców oraz osprzętu. Klatka robocza składa się z dwóch stojaków (stanowiących główną część klatki walcarki, która przejmuje obciążenie podczas walcowania) umieszczonych na podstawie połączonych ze sobą rozporami, poduszek wraz z panewkami łożysk umożliwiający ich przesuw pionowy (regulacja rozstawu walców) i osiowy (regulacja po długości narzędzi)  umieszczonych w oknach stojaków, walców roboczych, osprzętu służącego do kierowania i prowadzenia materiału w trakcie walcowania oraz z urządzeń nastawczych (są wykorzystywane do regulacji położenia walców).

Układ napędowy składa się z łączników, klatki walców zębatych, sprzęgła, przekładni, koła zamachowego oraz silnika. Nie zawsze występuje jednak w walcarce konieczność stosowania wszystkich z wymienionych części składowych

Nazwę walcarki tworzy się w zależności od: układu walców występujących w maszynie (np. duo, trio, kwarto, seksto itd.), wymiarów walców i sposobu ich pracy (np. nawrotna, nienawrotna) oraz od nazwisk ich twórców (np. Mannesmanna, Stiefla, Sendzimira i inne).

 

Podział walcarek

-duo nawrotne wyposażone w dwa walce, których kierunek obrotu zmieniany jest na przeciwny po każdym przepuście;

-duo nienawrotne o dwóch walcach, które w trakcie kształtowania obracają się stale w jednym kierunku;

-trio mające trzy walce, obracające się stale w jednym kierunku, przy czym przepusty pasma realizowane są w obu kierunkach -naprzemiennie dołem i górą;

-trio Lautha (z nienapędzanym walcem środkowym, który podczas przepustu górnego opiera się o walec dolny, a w czasie dolnego o walec górny;

-duopodwójne , to jest dwa dua o przeciwnych kierunkach walcowania;

-kwarto o czterech walcach, z których dwa (zewnętrzne) są oporowe a dwa (wewnętrzne) robocze;

-wielowalcowe o dwóch walcach roboczych oraz czterech (walcarka seksto), dziesięciu (walcarka dwunastowalcowa) lub osiemnastu (walcarka dwudziestowalcowa) walcach oporowych; szczególną odmianą walcarki wielowalcowej jest walcarka z niesymetrycznym układem walców ;

-do walcowania na płycie wykorzystujące jeden walec i płytę ruchomą, stanowiącą rodzaj matrycy, na której ustawiany jest materiał kształtowany;

-planetarne o dwóch walcach oporowych i dwóch systemach walców roboczych poruszających się wokół walców oporowych.

 

Podstawowe typy walcarek

Wyróżniamy:

a) walcowanie wzdłużne,

b) walcowanie okresowe,

c) walcowanie skośne,

d) walcowanie poprzeczne.

Podczas walcowania wzdłużnego materiał wykonuje ruch postępowy. Walce są symetryczne względem swych osi obrotu i są ustawione równolegle względem siebie. Obecnie około 90% wszystkich wyrobów walcowanych wykonuje się systemem walcowania wzdłużnego.

Przy walcowaniu okresowym materiał wykonuje ruch postępowy lub postępowo-zwrotny. Walce są osadzone mimośrodowo względem swych osi obrotu (powierzchnie robocze walców okresowo zbliżają się do siebie i oddalają) i są ustawione równolegle względem siebie.

Przy walcowaniu skośnym materiał wykonuje jednocześnie ruch postępowy i obrotowy (śrubowy). Walce są symetryczne względem swych osi obrotu i są ustawione wichrowato względem siebie.

Przy walcowaniu poprzecznym materiał wykonuje ruch obrotowy. Walce są symetryczne względem swych osi obrotu i są ustawione symetrycznie względem osi obracającego się materiału. Do walcowania poprzecznego zalicza się także walcowanie szczękami płaskimi.

 

Typy walcarek

a) Walce ułożone pionowo

Walcarki z walcami pionowymi wyposażone są w walce o osiach pionowych równoległych. W przypadku, gdy w klatce roboczej walcarki znajdują się zarówno walce pionowe jak i poziome to nazywana jest ona walcarką uniwersalną. Walce pionowe umieszczane są za walcami poziomymi lub z obydwu ich stron. Maszyny tej konstrukcji wykorzystywane są w walcowniach kęsisk płaskich oraz kształtowników szerokostopowych

Walcarka uniwersalna duo z jedną parą walców osadczych, zwana również zgniataczem kęsisk płaskich (slabing), służy do walcowania wsadu dla walcowni blach grubych. Pracuje ona w sposób nawrotny. Zarówno walce poziome, jak i pionowe są napędzane wspólnym silnikiem za pomocą odpowiedniej przekładni. Walcarki uniwersalne duo z jedną lub dwiema parami walców osadczych służą także do walcowania płyt pancernych. Walcarki uniwersalne trio z jedną lub dwiema parami walców osadczych pionowych służą do walcowania tzw, blach uniwersalnych, odznaczających się równą szerokością i lekkim zaokrągleniem krawędzi bocznych

b)Walcarki ułożone skośnie

W walcarkach skośnych wykorzystuje się dwa lub trzy walce, ustawione skośnie do kierunku walcowania. Osie walców są ułożone wichrowato względem osi walcowania i powodują śrubowy ruch walcowanego materiału. Wprowadzony między walce odpowiednio ukształtowany trzpień może drążyć otwór równoległe do powierzchni zewnętrznej i tworzyć rurę. Stosuje się w produkcji rur bez szwu.

Walcarka skośna  może być:

-walcarka przebijającą z trzpieniem do drążenia okrągłego otworu w kęsach lub wlewkach przeznaczonych do wyrobu rur (wstępnie operacja drążenia tulei)

-walcarką wydłużającą z trzpieniem do wydłużania wstępnie ukształtowanej tulei lub rury, rozróżnia się walcarki wydłużające dwu-, trzy- i czterowalcowe,

-walcarką wykańczającą przeznaczoną do wyrównywania powierzchni i wymiarów wydłużonej rury.

c)Walcarki specjalne są przeznaczone do wyrobu określonych przedmiotów, jak np., walcarka kół wagonowych, walcarka obrę­czy kół, walcarka do kul, walcarka do wierteł i inne, lub do specjalnych operacji, jak np. do walcowania gwintów albo do walcowania uzębienia kół zębatych itp.

 

 

 

Rodzaje walców

a)Robocze w czasie walcowania stykają się bezpośrednio z materiałem kształtowanym.

składają się z beczki, czopów służących do osadzenia walca w łożyskach oraz z rozety lub łopaty, za pomocą których przekazywany jest napęd od łączników.

Rozróżnia się przy tym następujące walce robocze:

-gładkie stosowane do walcowania blach, taśm, folii. Mogą byś wykonane szlifem cylindrycznym, wklęsłym lub wypukłym.

-bruzdowe mające na beczce nacięte bruzdy i kołnierze, które przeznaczone są do kształtowania prętów i kształtowników.

-skośne i tarczowe wykorzystywane głównie do kształtowania rur bez szwu.

-o złożonych kształtach, które wykorzystuje się do walcowania pierścieni, kul, kół zębatych, gwintów i innych wyrobów specjalnych.

b)oporowe podpierają walce roboczych i zapobiegają ich ugięciu.

Walce robocze opiera się na jednym lub dwóch walcach oporowych, ewentualnie pośrednio na większej liczbie walców rozmieszczonych w kilku rzędach (walcarki wielowalcowe). Walec tego typu najczęściej wykonywany jest z beczką gładką i nie posiada rozet i łopat, gdyż napędzany jest tylko w wyjątkowych przypadkach. Długość walca oporowego jest równa długości walca roboczego, a jego średnica wynosi od 1,5 do 7 średnic walca roboczego.

 

W zależności od materiału i sposobu wykonania rozróżnia się :

-walce żeliwne utwardzone które odlewa się do form metalowych z żeliwa o małej zawartości krzemu ale zawierającego molibden. Wskutek szybkiego odprowadzenia ciepła do formy w warstwach przypowierzchniowych walca powstaje twarde żeliwo białe, podczas gdy wewnątrz walca powstaje bardziej plastyczne żeliwo szare (efekt mniejszej prędkości odprowadzenia ciepła). Grubość warstwy zewnętrznej wynosi do 25 mm, a przejście do miękkiego rdzenia jest łagodne i odbywa się przez warstwę pośrednią, którą stanowi żeliwo połowiczne.

-walce żeliwne nieutwardzone które wykonuje się przez odlewanie żeliwa do form piaskowych.

-walce staliwne odlewane, otrzymywane w drodze odlewania do form piaskowych staliwa węglowego lub stopowego.

-walce stalowe, które wykonuje się metodą kucia swobodnego; wsad do kucia stanowią odpowiedniej wielkości wlewki ze stali węglowej lub stopowej.

-walce zespolone, które wykonuje się przez odlanie dwóch materiałów o różnych własnościach. Twardą warstwę zewnętrzną (tzw. płaszcz) odlewa się najczęściej z żeliwa stopowego (manganowo-niklowo-chromowego) lub staliwa (chromowo-molibdenowego zawierającego ok. 0,5-0,6%C), a miękki rdzeń z żeliwa zwykłego lub staliwa o zawartości 0,6-0,7%C.

-walce ze spieków, które stosuje się do walcowania stali stopowych. Narzędzia te ze względu na technikę wykonania mają małe wymiary i odznaczają się bardzo dobrą odpornością na ścieranie, są jednak kruche.

 

Walcownią nazywamy dział huty, w którym wytwarza się określoną grupę wyrobów lub półwyrobów hutniczych przez walcowanie. W skład walcowni wchodzą: magazyn materiałów wsadowych, piece grzewcze, zespoły walcownicze z urządzeniami pomocniczymi, piece do obróbki cieplnej, wykończalnia wyrobów i magazyn wyrobów walcowych.

 

Podział walcowni:  ze wzglę­du na temperaturę procesu walcowania - walcowanie na gorąco i walcowanie na zimno (temperatura wpływa zarówno na skład zespołu urządzeń podstawo­wych i pomocniczych niezbędnych do prowadzenia procesu, jak na konstrukcje poszczególnych urządzeń z uwagi na przenoszo­ne moce i występujące siły) .Graniczną temperaturą procesu na zimno i na gorąco jest tzw. temperatura rekrystalizacji, która dla metali najczęściej używanych w technice wynosi ok. 0,4 ich bezwzględnej tem­peratury topnienia. Dla stali temperatura ta leży w granicach 600-700°C.

 

Podział walcowania na gorąco ze względu na kształt beczki walców:

A) Walcownie bruzdowe

1.Zgniatacze - walcarki duo nawrotne lub trio o średnicy walców 700 -1400 mm, przeznaczone do walco­wania wlewków na kęsiska

2.Walcownie duże, które składają się z zespołów wal­cowniczych z walcami o średnicy 500-900 mm i są przeznaczo­ne do walcowania kęsów, blachówek, prętów, szyn, kształtowników i wyrobów o dużych wymiarach poprzecznych

3.Walcownie średnie, które składają się z zespołów walcowniczych z walcami o średnicy 350-500 mm i są przez­naczone do walcowania prętów, szyn, kształtowników

4.Walcownie małe, które są wyposażone w zespoły walcownicze z walcami o średnicy 250-350 mm i przeznaczone do walcowania cieńszych prętów i małych kształtowników o wy­miarach poprzecznych odpowiadających ceownikom o wysokości do 65 mm

5.Walcownie drutu, przeznaczone do produkcji wal­cówki zwijanej w kręgi; wymiarami odpowiadają one walcow­niom małym.)

B) Walcownie z gładkimi beczkami walców

1.Zgniatacze kęsisk płaskich są to walcarki duo nawrotne lub trio, zaopatrzone w jedną lub dwie pary walców pionowych dla zapobieżenia kantowaniu prętów

2. Walcownie blach grubych, tj. blach grubości po­wyżej 4,75 mm, mające walce o długości beczek 2000-5000 mm.

3. Walcownie blach cienkich, tj. blach grubości 0,2-4,75 mm, mające zawsze szereg klatek walcowniczych z walcami o długości beczek 800-2000 mm) Walcownia może mieć szereg klatek walcowniczych, które tworzą tzw. układ walcowniczy, lub też tylko jedną klatkę - zgniatacz, trio lub duo nawrotne, gdzie blachę walcuje się bezpośrednio z płaskiego wlewka.

 

Zasadnicze układy głównych urządzeń walcowni:

A)Zespół walcowniczy jednoklatkowy który sta­nowią: zgniatacze kęsisk płaskich i zgniatacze bruzdowe, nawrotne duo lub trio do walcowania blach, kwarto nawrotne lub jednokierunkowe do walcowania na go­rąco blach taśmowych i blach grubych.

B)Zespół walcowniczy wieloklatkowy w układzie liniowym, napędzany przez jeden silnik, przekładnię zębatą i klatkę walców zębatych, które wszystkim walcom ro­boczym nadają tę samą prędkość obrotową. Zazwyczaj liczba klatek w jednej linii wynosi 2-5; stosuje się przy tym układ walców duo, podwójne duo i trio. Spotyka się układy najwyżej czteroliniowe.

 

Zastosowanie metalurgii proszków

Pierwszy dotyczy maso­wego wytwarzania gotowych wyrobów, z pominięciem tradycyjnych procesów topie­nia, odlewania, przeróbki plastycznej i obróbki skrawaniem

Drugi kierunek zastosowania metalurgii proszków obejmuje wytwarzanie wyro­bów o szczególnych właściwościach fizykochemicznych, dzięki następującym zale­tom tej metody:

-wytwarzanie wyrobów z materiałów trudno topliwych, bez konieczności rozta­piania składników,

-łączenie materiałów, których nie można połączyć innymi technologiami, np. łą­czenie ceramiki z metalami;

-łączenie materiałów wzajemnie się nierozpuszczających oraz różniących się znacznie temperaturą topnienia, np. pseudostopy diamentowo-metalowe;

-uzyskiwanie wyrobów o unikatowych właściwościach wynikających z łączenia składników o bardzo zróżnicowanych właściwościach,

-wytwarzanie materiałów porowatych o objętości porów sięgającej do 50% cał­kowitej objętości; np. samosmarujące łożyska porowate

-sterowanie składem chemicznym pozwalające regulować w szerokim zakresie przewodnością elektryczną i cieplną oraz rozszerzalnością cieplną np. styki -elektryczne oraz przewodniki i półprzewodniki, wytwarzanie materiałów magnetycznie twardych oraz magnetycznie miękkich.

 

Wady

-trudności w całkowitym wyeliminowaniu porów, obniżających wy­trzymałość  wyrobu;

-problem uzyskania równomiernego rozkładu ciśnienia w całej objętości praso­wanego proszku przy złożonych kształtach, niejednorodny rozkład właściwości;

-zagęszczanie proszku przez prasowanie w matrycach wiąże się z ograniczeniami odnoszącymi się do kształtu i wielkości wyro­bów;

-proszki metali i stopów o wysokim powinowactwie do tlenu lub o ekstremalnie wysokiej czystości można obrabiać tylko dużym nakładem kosztów;

-wytwarzanie proszków jest obecnie jeszcze kłopotliwe i drogie, właściwości spieków są gorsze niż elementów obrobionych plastycznie;

-metody łączenia spieków ze sobą nie są jeszcze dostatecznie opracowane;

-metalurgia proszków, w większości przypadków, jest uzasadniona ekonomicznie tylko w produkcji wielkoseryjnej.

 

Proces Wytwarzanie proszków

Procesy wytwarzania wyrobów z proszków metali z reguły obejmują następujące

operacje podstawowe:

- wytwarzanie i rozdrabnianie proszku , które realizowane jest przez mechaniczne lub fizykochemiczne dzielenie wyjściowego materiału litego lub zaistnienie odpowiednich reakcji chemicznych;

- prasowanie proszków-stosuje prasowanie mechaniczne oraz izostatyczne; ponadto, wyróżnia się prasowanie na zimno i na gorąco;

- spiekanie proszków , polegające wygrzewaniu ukształtowanej przez

prasowanie kształtki przez określony czas, w odpowiedniej temperaturze i atmosferze pieca;

- obróbka wykończająca tylko jeśli konieczna

- nasycanie spieków m in. infiltrację, czyli wypełnianie porów metalem lub stopem  oraz impregnację, czyli wypełnianie porów materiałem niemetalicznym

- doprasowywanie realizowane poprzez wywarcie ciśnienia na spiek celem poprawy jego właściwości;

- kalibrowanie - poprawy dokładności wymiarowej oraz zwiększenia gładkości i powierzchni;

 

Metody wytwarzania proszków metali

*Mechaniczne:

a) z fazy stałej ( zdzieranie, frezowanie, rozbijanie) - mało wydajna.  Proszki wykonywane są zanieczyszczone, co wymaga oczyszczania chemicznego.

- rozdrabnianie pociętego drutu przez dwa obracające się w przeciwnych kierunkach noże, w młynie wirowo udarowym.

- rozbijanie metali w obrotowych młynach kulowych: kule umieszczone w obracającym się bębnie rozdrabniają metal w wyniku oddziaływania na niego dynamicznymi i statycznymi siłami tarcia, stycznymi i ściskającymi. Proszek o kształcie płytkowym.

b) z fazy ciekłej - dużo bardziej wydajna.

-rozpylanie polega na rozbijaniu strumienia ciekłego metalu na drobne kropelki przez środek rozpylający działający pod dużym ciśnieniem. Kropelki rozpylonego ciekłego metalu podczas opadania krzepną, tworząc proszek.

-granulowanie polega na wlewaniu ciekłego metalu do wody. Rzadko stosowana

*Fizykochemiczne (bardzo czysty chemicznie proszku):

-proces elektrolizy - metal wydziela się na katodzie, najczęściej w postaci gąbki, która następnie jest rozdrabniana i dzielona na frakcje. Metoda stosowana do produkcji proszku miedzi Cu, żelaza Fe, niklu Ni, srebra Ag, chromu Cr.

-procesie redukcji związków chemicznych wytwarza się proszki z metali trudno topliwych, proszki żelaza Fe.

-metody kondensacji z fazy gazowej i rozkładu karbonylków -produkcja proszków jest kosztowna, a w przypadku rozkładu karbonylków też niebezpieczna.

 

Prasowanie proszku

Prasowanie proszku - ściśnięcie (zagęszczenie) proszku w przestrzeni zamkniętej pod wpływem przyłożonej siły.

Metody prasowania:

1.Prasy mechaniczne (pracują przy stałym skoku, większa wydajność) oraz hydrauliczne(przy stałym ciśnieniu):

-jednostronne, nacisk wywierany jest z jednej strony

-dwustronne, nacisk wywierany z dwóch przeciwnych stron

2. Izostatycznie - zagęszczenie proszku umieszczonego w formie odkształcalnej, w wyniku oddziaływania ciśnienia hydrostatycznego.

-na zimno ciśnienie wywierane przez ciecz lub gaz.

-prasowanie w mokrej matrycy - medium ściskające (ciecz lub gaz) oddziałuje bezpośrednio na formę

-prasowanie w suchej matrycy, nacisk na formę wywierany jest przez dodatkową trwałą i elastyczną przeponę, która oddziela formę od medium ściskającego

-na gorąco proszek umieszcza się w formie (z blachy stalowej, niklowej lub molibdenowej), formę wprowadza się do komory ciśnieniowej którą wypełnia się gazem (hel, argon) pod wysokim ciśnieniem (400MPa) i ogrzewa się do wysokiej temperatury (500-2500oC).

3.metody specjalne:

-walcowanie proszków, wyroby w postaci taśm, mają strukturę porowatą,

-prasowanie w matrycy kroczącej, po każdym wywarciu nacisku matryca jest przesuwana o skok prasowania, wytwarzanie kształtek w postaci długich prętów lub taśm,

-prasowanie obwiedniowe, stempel górny porusza się ruchem okrężnym lub wahającym

-wyciskanie współbieżne- wyciskanie proszku z pojemnika przez odpowiednią matrycę

-Kucie proszków i spieków polega na od­kształceniu na gorąco spiekanych przedkuwek.

-prasowanie udarowe – zagęszczanie proszku za pomocą bardzo dużych prędkości narastania ciśnienia

 

Spiekanie proszków metali  polega na wygrzewaniu sprasowanego lub luźno zasypanego do form proszku, najczęściej w temperaturze wynoszącej 0,7-0,8 temperatury topnienia składnika. W wyniku procesów fizykochemicznych zachodzą zmiany wymiarów oraz właściwości wypraski. Spiekanie zależy zarówno od sił napędowych procesu i mechanizmów transportu materii działających podczas spiekania, temperatury, czasu i atmosfery spiekania oraz od struktury i właściwości spiekanego materiału. Proces można zakończyć gdy uzyskamy wymagane właściwości (gęstość, wytrzymałość, twardość, opór elektryczny)

 

Mechanizmy spiekania zmiany zachodzące podczas spiekania są efektem transportu masy odbywającej się w wyniku działania następujących procesów

A) Pełzanie, którego przykładem jest płynięcie dyfuzyjne, wiskozyjne, występuje głównie na początku procesu spiekania. W wyniku tego następuje przemieszczanie się materiału z cząstki w kierunku porów oraz szyjek utworzonych przez łączące się cząstki.

B) Dyfuzja objętościowa i dyfuzja wzdłuż granic ziaren polegają na przepływie wakansów oraz atomów w przeciwnych kierunkach, w celu wyrównania różnic ich stężenia w mikroobszarach.

 

Spiekanie z fazą ciekłą W metodzie tej podczas spiekania dochodzi do powstania fazy ciekłej w miejscu styku spiekanych cząstek. Faza ciekła powstaje w wyniku częściowego lub całkowitego roztopienia się. Pojawienie się cieczy w spiekanym materiale powoduje wystąpienie takich zja¬wisk, jak: zwilżanie fazy stałej przez ciecz i rozpływanie cieczy po powierzchniach cząstek, wnikanie cieczy w pory między cząstkami, rozpuszczanie fazy stałej w cieczy i ponowne wydzielanie. Zjawiska te wpływają na ogół korzystanie na intensyfikację procesu spiekania i umożliwiają uzyskanie spieków o bardzo dużej gęstości.

 

Obróbka wykańczająca spieków

1.Nasycanie spieków ma na celu zwiększenie ich gęstości, wytrzymałości, odporności na korozję, zmniejszenie współczynnika tarcia, zamknięcie porów, jak również stworzenie zupełnie nowych własności fizycznych

2.Doprasowywanie ma na celu powiększenie gęstości wypraski. Niekiedy następuje

ono z przeciwnej strony niż prasowanie, a czasami wykonywane jest w jednej operacji

z prasowaniem, jako prasowanie dwustopniowe.

3. Kalibrowanie stosowane jest w celu uzyskania gładkiej powierzchni oraz ostatecznych wymiarów, mieszczących się w granicach wymaganych tolerancji. Polega ono na ponownym sprasowaniu spieku w matrycy, przebiegającym z użyciem mniejszych nacisków niż podczas formowania wypraski.

4.Obróbka cieplna i cieplno-chemiczna stosowana jest w celu poprawy właściwości wytrzymałościowych, twardości oraz odporności na ścieranie warstwy wierzchniej spieku. Na ogół połączona jest ona z procesem spiekania, dzięki czemu zmniejszeniu ulegają koszty wytwarzania. Trzeba przy tym wiedzieć, że spieki wymagają dłuższego czasu nagrzewania i wygrzewania niż materiały lite, gdyż istniejące pory zmniejszają przewodność cieplną.

5. Kucie spieków polega na odkształcaniu na gorąco przedkuwek spiekanych. W efekcie zastosowania tego procesu uzyskuje się znacznie lepsze własności wyrobów od uzyskiwanych klasycznym prasowaniem i spiekaniem.