El desarrollo y situación actual del aluminio metálico
La tecnología de la pulvimetalurgia se utiliza para fabricar materiales de fricción metálicos sinterizados desde hace 70 años. Estados Unidos inició la investigación sobre este trabajo en 1929. El material se utilizó por primera vez en los discos de embrague de los raspadores D-7 y D-8 a finales de los años 1930. Hasta ahora, todos los aviones de carga pesada, incluidos MiG, Boyle, Boeing 707, 747 y Trident, han utilizado materiales de revestimiento de fricción de metal sinterizado. En nuestro país, especialmente a partir de 1965, la investigación y producción de materiales metálicos de fricción sinterizados se desarrolló rápidamente. Hasta ahora, hay más de diez fabricantes nacionales con una cierta escala de producción, con una producción anual de alrededor de 8,5 millones de piezas de productos de fricción a base de cobre y hierro, que se utilizan ampliamente en aviones, barcos, maquinaria de ingeniería, agricultura. maquinaria, vehículos pesados y otros campos Básicamente satisfacen las necesidades de suministro y uso de repuestos de placas de fricción de equipos importados y de soporte de motores principales nacionales.
2 Métodos de fabricación e investigación tecnológica
2.1 Métodos de fabricación
En la actualidad, la producción de materiales de fricción metálicos sinterizados en el país y en el extranjero todavía se basa principalmente en la El estadounidense S. K. Wellman y sus colegas en El método de sinterización por presión en horno de campana (método de sinterización por presión) inventado en 1937. El procedimiento básico de este método es: procesar la placa posterior de acero → eliminar el aceite y galvanizar la capa de cobre (o capa de cobre y estaño); mezclar ingredientes → presionar en láminas delgadas → sinterizar con la placa posterior de acero → procesar ranuras y planos. El método tradicional de cocción por compresión tiene desventajas como un alto consumo de energía, una eficiencia de producción relativamente baja, una baja tasa de utilización de la materia prima en polvo y un alto costo. Por lo tanto, algunos países han realizado algunas mejoras en las tecnologías tradicionales y, al mismo tiempo, otorgan gran importancia a la investigación de nuevas tecnologías y exploran y buscan formas de mejorar los beneficios económicos bajo la premisa de mejorar o garantizar el rendimiento del producto.
Están surgiendo uno tras otro nuevos procesos de fabricación, el más llamativo de los cuales es el proceso de pulverización de polvo, que tiene ventajas únicas, alta eficiencia de producción y importantes beneficios económicos. La producción a escala industrial de materiales metálicos de fricción sinterizados mediante el proceso de pulverización comenzó en los años 70. Empresas como Wellman en Estados Unidos, Olinghaus y Jurit en Alemania Occidental y Miba en Austria disponen de esta tecnología. A mediados de la década de 1980, el Instituto de Investigación de Pulvimetalurgia de Hangzhou introdujo esta tecnología de la empresa austriaca Miba.
El proceso básico del proceso de pulverización es: desengrasar la placa de soporte de acero en un disolvente (como tetracloruro de carbono) → rociar la mezcla sobre la placa de soporte de acero → presinterización → tanque de prensado → sinterización final → terminando todo.
En comparación con el método tradicional de combustión a presión, la tecnología de pulverización tiene principalmente las siguientes ventajas:
(1) Lograr un bajo consumo de energía y una sinterización continua sin presión.
(2) El uso de sinterización suelta puede reducir completamente el polvo y obtener un revestimiento de fricción con alta porosidad, lo cual es muy beneficioso para mejorar el coeficiente de fricción.
(3) Utilice un recubrimiento funcional y prensado en frío en lugar de cortar, lo cual es rentable y eficiente.
(4) Al utilizar un cepillado de precisión en lugar de cortar, la tasa de utilización del material es alta y el espesor del producto y la precisión del paralelismo son altos.
(5) Se pueden fabricar forros de fricción con forros de fricción extremadamente delgados (0,2 ~ 0,35 mm) según sea necesario, pero es difícil lograrlos mediante otros procesos.
Los datos existentes lo indican. En comparación con el proceso de sinterización, el proceso de pulverización puede ahorrar aproximadamente un 45% de polvo de cobre, estaño, plomo y otros metales no ferrosos, un 75% de electricidad y un 40% de horas de trabajo.
En la actualidad, parece que el proceso de pulverización se utiliza principalmente para fabricar materiales de fricción a base de cobre más finos, pero sólo se ha visto un ejemplo para la fabricación de materiales de fricción a base de hierro.
Los colegas pulvimetalúrgicos nacionales y extranjeros también han inventado más de 20 métodos de preparación. Los principales que se han puesto en práctica y tienen perspectivas son:
2.1.1 Método de perforación
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Un proceso consiste en perforar agujeros primero y luego quemarlos. El polvo de fórmula mezclada ingresa a la tolva cuantitativa con una cinta transportadora debajo desde la tolva a través del conducto, y se envía automáticamente a la prensa para ser prensada en láminas delgadas y luego estampada y cortada en la forma requerida. Después de la sinterización, se obtiene el producto terminado. se obtiene. El proceso se presuriza continuamente sin moldear. La densidad y la resistencia de la capa de polvo son uniformes y el espesor de la capa de polvo es fácil de ajustar. La otra es quemar primero y luego perforar, es decir, espolvorear polvo sobre la tira de acero, luego sinterizarla sin apretar y luego perforarla para darle forma. La desventaja es que la banda de acero se deforma fácilmente durante la sinterización en el horno, lo que hace que la capa de polvo vibre y se desplace, lo que da como resultado un espesor de capa de polvo desigual.
Para superar este inconveniente, la patente propone recubrir la parte posterior de la banda de acero con negro de humo, luego ingresar al horno de sinterización por preoxidación y calentarla rápidamente a 400 °C (base de cobre) a 15 °C/s. y luego ingresa al horno de calentamiento lento (5°C/s), sinterizado en atmósfera reductora para obtener un revestimiento de fricción uniforme.
2.1.2 Método de pulverización por plasma
Este método es adecuado para pulverizar materiales de fricción resistentes a altas temperaturas. Como Co, Mg, Ti, W, Cr y mezclas de carburos y óxidos, la atmósfera protectora es una mezcla de gases que contiene 20% de hidrógeno y 80% de argón, la temperatura de pulverización es de hasta 1500 ~ 2000 ℃ y la La velocidad de pulverización es de 500 ~ 1000 g/h, la dureza del recubrimiento por pulverización es de 1000HV. Este método es particularmente adecuado para fabricar placas de fricción para embragues y frenos electromagnéticos.
Para las piezas de fricción que necesitan ser ligeras, se suele utilizar aluminio en lugar de acero, pero el aluminio no es resistente al desgaste. Pulverizar una capa de cermet resistente al desgaste sobre su superficie puede obtener las ventajas de combinar la dureza cerámica y la resistencia al desgaste con la ductilidad del metal y la resistencia al impacto. La relación en peso de cerámica a metal es de 85:15 a 75:25. Siempre que el metal pueda fundirse completamente durante la pulverización térmica (sin exceder el punto de vaporización del metal), se puede garantizar la calidad.
2.1.3 Método de llenado por deposición electrolítica
En primer lugar, se forma un esqueleto metálico sobre un material poroso tratado con metal o grafito mediante deposición electrolítica. Los materiales porosos suelen utilizar fibras condensadas, como esponjas y espumas. Una vez formado el esqueleto metálico, el material poroso se puede dejar en el interior, o se puede fundir o quemar calentando, y luego los espacios entre los esqueletos metálicos se rellenan con material de fricción. El material de fricción puede ser metal, tal como Pb. Sn o resina termoendurecible. El esqueleto de metal sólo representa del 10% al 30% del volumen total. Una vez rellenado el material de fricción, se convierte en un revestimiento de fricción, que puede soldarse a la parte posterior de acero mediante soldadura fuerte o fuerte, o unirse a la parte posterior de acero mediante adhesivos como resina epoxi.
2.1.4 Método de sinterización por resistencia
Coloque una capa de soldadura (Cu, Cu-Sn, Cu-Zn, Sn o Ni) sobre la placa de soporte de acero y luego presione la El forro de fricción se coloca en una posición predeterminada sobre la placa de respaldo de acero y se envía a la prensa. Mientras se presiona, se ingresa una corriente grande (1 es 52 kA, 1 es 4 kA) y el forro de fricción se sinteriza durante más de diez segundos. La ventaja de este método es que la placa de soporte de acero no se ve afectada por las altas temperaturas y no se reducirán las estrías ni la resistencia de los dientes.
Otra patente introduce el diseño de un electrodo en el molde. Después de llenar el molde con suficiente polvo, se coloca una placa de respaldo de acero galvanizado y luego la corriente es de 10 ~ 100 Ka (5,454 a/mm2). ) mientras se presiona, sinterizando el molde durante 15 segundos. En un ejemplo, el área del revestimiento de fricción es de 1840 mm2, el espesor del revestimiento de fricción es de 4,6 mm, la corriente es de 22 kA, la corriente aumenta a 38 kA después de 8 s, la presión es de 5,4 MPa y la densidad relativa de la capa de fricción alcanza el 87,8 %.
2.1.5 Método de impacto por calentamiento por inducción
Los pasos del procesamiento son: colocar el cuerpo verde presinterizado revestido con material de fricción en la placa de soporte y realizar el calentamiento por inducción bajo una atmósfera protectora. . La temperatura se controla por encima de 916°C y el tiempo generalmente no es inferior a 5 minutos. Después de sacarlo del sensor, golpéelo en una dirección para unir la capa de fricción a la placa de soporte.
2.1.6 Método de deposición en fase de vapor
Generalmente, el coeficiente de fricción de los materiales de TiC es muy pequeño, pero el coeficiente de fricción preparado por el método de deposición de vapor es muy grande, que puede alcanzar 0,4 y es resistente a altas temperaturas. Cuando la temperatura subió a 1090°C en el banco de pruebas, el material no mostró signos de degradación. Se utiliza grafito como soporte en lugar de acero. El grafito y el TiC son ligeros y adecuados para aviones. El método de preparación es el siguiente: poner un soporte hecho de grafito en un recipiente, calentar la temperatura hasta 1050°C y utilizar la atmósfera como hidrocarburos (hay metano disponible) y TiCl, donde el contenido de TiCl no es inferior al 0,5%. (fracción de volumen), y el metano y el TiCl circulan durante un tiempo determinado. La velocidad de 1 m/min circula.