Operator_maszyn_i_urzadzen_metalurgicznych_812[02].Z2.04

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

Wprowadzenie

Wymagania wstępne

Cele kształcenia

Materiał nauczania

4.1.

Metody wytwarzania proszków metali

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2.

Metody formowania proszków

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3.

Proces spiekania

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy z zakresu otrzymywania

materiałów z proszków spiekanych.

W poradniku znajdziesz:

–

wymagania wstępne – wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć juŜ ukształtowane,
abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika,

–

cele kształcenia – wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem,

–

materiał nauczania – wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania treści jednostki
modułowej,

–

zestaw pytań, które pozwolą Ci stwierdzić czy juŜ opanowałeś określone treści,

–

wiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować

umiejętności praktyczne,

–

sprawdzian postępów,

–

sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań testowych,

–

literaturę uzupełniającą

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

stosować jednostki układu SI,

−

posługiwać się dokumentacją konstrukcyjną i technologiczną oraz normami
technicznymi,

−

określać na podstawie dokumentacji technicznej elementy składowe maszyny lub
urządzenia,

−

stosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpoŜarowej i ochrony
ś

rodowiska,

−

określać właściwości metali i ich stopów,

−

rozróŜniać gatunki, właściwości i zastosowanie stopów Fe – C,

−

rozróŜniać gatunki, właściwości i zastosowanie metali nieŜelaznych i ich stopów,

−

wyróŜniać cechy charakterystyczne rodzajów obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej oraz
określać ich zastosowanie i wpływ na właściwości metali i ich stopów,

−

określać cechy charakterystyczne obróbki skrawaniem,

−

charakteryzować odlewanie,

−

charakteryzować obróbkę plastyczną,

−

charakteryzować proces otrzymywania surówki, stali oraz metali nieŜelaznych,

−

korzystać z róŜnych źródeł informacji,

−

uŜytkować komputer,

−

pracować w grupie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

określić cechy charakterystyczne metalurgii proszków,

−

porównać metalurgię proszków z metalurgią ogniową,

−

rozróŜnić metody wytwarzania proszków,

−

scharakteryzować przygotowanie proszków,

−

rozróŜnić metody zagęszczania proszków,

−

scharakteryzować spiekanie proszków,

−

określić zabiegi w procesie wykańczania wyrobów z proszków,

−

rozróŜnić urządzenia stosowane w procesach technologicznych metalurgii proszków,

−

sklasyfikować wyroby wytwarzane metodami metalurgii proszków,

−

zanalizować przepisy bhp, ochrony przeciwpoŜarowej ochrony środowiska obowiązujące
w procesie metalurgii proszków.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1.

Metody wytwarzania proszków metali

4.1.1. Materiał nauczania

Ogólna charakterystyka metalurgii proszków

Metalurgia proszków jest dziedziną techniki, obejmującą metody wytwarzania proszków

metali  i  materiałów  metalowych  lub  ich  mieszanin  z  proszkami  niemetalowymi  oraz
otrzymywania  półwyrobów  i  wyrobów  z  tych  proszków  bez  konieczności  roztapiania
głównego  składnika.  Zajmuje  ona  szczególne  miejsce  wśród  technologii  metali,
z  powodzeniem  konkurując  m.in.  z  odlewaniem,  obróbką  plastyczną  i  obróbką  skrawaniem,
uzupełniając  lub  zastępując  te  technologie.  Elementy  z  niektórych  materiałów,  np.  metali
trudno topliwych, węglików spiekanych, mogą być wytworzone jedynie metodami metalurgii
proszków (tab. 1, rys. 2).

Metody metalurgii proszków są kosztowne, jednak dzięki ich zastosowaniu moŜna:

−

otrzymać materiały o ściśle określonym składzie chemicznym i wysokim stopniu
czystości,

−

otrzymać drobnoziarnistą strukturę materiałów,

−

otrzymać materiały o właściwościach izotropowe,

−

wyeliminować lub zminimalizować obróbkę maszynową,

−

wyeliminować lub zminimalizować straty materiałów na wióry, nadlewy, ścinki itp.,

−

otrzymać duŜą dokładność wymiarową otrzymanych wyrobów,

−

zastosować szeroki wybór stopów,

−

otrzymać wysoką jakość powierzchni gotowego wyrobu,

−

gotowy materiał moŜna poddać obróbce cieplnej w celu podwyŜszenia właściwości
wytrzymałościowych lub odporności na zuŜycie,

−

zapewnić kontrolę porowatości materiału dla wyrobów typu łoŜyska samosmarowne lub
filtry,

−

uzyskać wyroby o skomplikowanych kształtach niemoŜliwych lub trudnych do uzyskania
innymi metodami,

−

uzyskać korzyści w przypadku produkcji średnio

−

i wielkoseryjnej,

−

uzyskać długotrwałą Ŝywotność wyrobów,

−

uzyskać efektywność kosztową.
Wady metody metalurgii proszków są związane z uzyskiwaniem materiałów o duŜej

porowatości, a co za tym idzie o małej wytrzymałości, oraz z trudnościami w uzyskiwaniu
wyrobów o złoŜonym kształcie ze względu na nierównomierny rozkład ciśnienia w objętości
proszku podczas prasowania. Tę cechę metalurgii proszków wykorzystuje się np. w celu
otrzymania filtrów i łoŜysk porowatych (samosmarujących).

Do podstawowych etapów technologii spiekowej zalicza się:

−

wytwarzanie proszków czystych metali i stopów oraz proszków niektórych niemetali,

−

badania właściwości proszków,

−

przygotowanie proszków do dalszej przeróbki,

−

formowanie proszków,

−

spiekanie (lub połączenie formowania ze spiekaniem),

−

obróbka plastyczna proszków i spieków,

−

obróbka cieplna i cieplno

−

chemiczna proszków i spieków,

−

obróbka wykańczająca wyrobów,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

badania własności wyrobów z proszków.
Przykładowy proces technologiczny produktów z proszków Ŝelaza przedstawiono

schematycznie na rys. 3.

W praktyce przemysłowej często występują odstępstwa od typowego procesu

technologicznego. Przykładowo

−

formowanie wstępne i spiekanie często mogą być łączone

w jedną operację. Niekiedy otrzymany spiek o duŜej porowatości jest następnie nasycany
roztopionym metalem o temperaturze topnienia niŜszej niŜ głównego składnika. Mogą
występować równieŜ inne odstępstwa od podanego typowego procesu technologicznego, lecz
charakterystyczne jest zawsze otrzymywanie wyjściowego materiału w postaci proszku i jego
spiekanie w temperaturze niŜszej od temperatury topnienia głównego składnika.

W celu nadania wymaganych cech geometrycznych oraz własności, półprodukty ze

spiekanych metali w kształcie bloków poddaje się obróbce plastycznej, np. kuciu lub
walcowaniu. Obróbka skrawaniem, np. szlifowanie, umoŜliwia ostateczne nadanie kształtu
i uzyskanie wymaganej gładkości powierzchni.

Tabela 1. Wyroby wytwarzane wyłącznie metodą metalurgii proszków [3]

Nazwa wyrobu

Materiał

Włókna lamp Ŝarowych, elementy oporowe, elektrody

W, Mo

Elementy

konstrukcyjne

lampach

elektronowych,

kineskopach

W, Mo, Ta, Nb

Stopy cięŜkie na Ŝyroskopy i osłony radiacyjne

−

Twarde spieki cermetalowe

WC, TaC, NbC, VC, Cr

Porowate katalizatory

Pt, Ni, Fe, Cu

Elementy porowate w bateriach alkalicznych

Ni, Fe, Co

ŁoŜyska porowate, filtry, diafragmy

Cu, Fe, Sn, ich stopy

Szczotki kolektorowe

−

Materiały cierne hamulcowe

Tlenki, krzemiany, borki w osnowie metali

Rdzenie magnetyczne, ferryty

Fe, złoŜone tlenki Fe, Li, Ba

Styki elektryczne

−

Ag, Mo

−

Ag, Mo

−

Cu, W

−

Cu, W

−

Mo, tlenki

Osłony chłodzące, osłony ablacyjne

−

Materiały i wyroby stosowane w przemyśle kosmicznym i
jądrowym

Be, Th, U, Zr

Samosmarujące łoŜyska nieporowate

Fe, Cu

−

grafit i ich stopy nasycane polimerami

lub metalami o niskiej temperaturze topnienia

Rys. 1.

Przykłady wyrobów otrzymywanych metodą metalurgii proszków [3]

Metody wytwarzania proszków metali

Proszek jest materiałem sypkim, składającym się z oddzielnych cząstek o wymiarach

maksymalnych rzędu 1mm. Cząstki proszku otrzymuje się przez rozdrabnianie mechaniczne
materiału w stanie stałym, rozpylanie ciekłych metali za pomocą cieczy lub gazu, redukcję
związków metali, kondensację fazy gazowej i rozkład karbonylków (związków typu Fe(CO)

Ni(CO)

itp.) oraz elektrolizę roztworów wodnych lub stopionych soli. Kształt cząstek

proszku jest związany z metodą jego wytwarzania. Przykładowo: proszek rozpylany

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

i  otrzymany  w  drodze  rozkładu  karbonylków  ma  cząstki  zbliŜone  do  sferoidalnych,  proszek
redukowany  składa  się  z  ziaren  postrzępionych  lub  gąbczastych,  proszek  elektrolityczny  ma
cząstki  o  strukturze  dendrytycznej:  podczas  rozdrabniania  mechanicznego  (w  młynach
udarowych,  wibracyjnych  i  kulowych  lub  poprzez  tłuczenie)  otrzymuje  się  zróŜnicowane
kształty cząstek (wielościenne, płatkowe itp.). Charakterystykę najwaŜniejszych stosowanych
na skalę przemysłową metod wytwarzania proszków metali podano w tab. 2.

Rys. 2.

Uproszczony schemat produkcji masowej produktów z proszków Ŝelaza i stali:
a) wytwarzanie proszków, b) przygotowanie proszków, c) formowanie wstępne i spiekanie,
d) obróbka wykończająca [1, s. 621]

Podstawowe właściwości technologiczne proszku (gęstość nasypowa i teoretyczna,

sypkość,  formowalność,  zagęszczalność)  wynikają  ze  składu  chemicznego,  kształtu
i  wymiarów  cząstek  oraz  składu  ziarnowego  (udziału  frakcji  cząstek  o  róŜnych  wymiarach).
Cechy  ziaren  proszku  (zwłaszcza  ich  powierzchnia  właściwa)  mają  wpływ  na  przebieg
procesu  spiekania.  Z  punktu  widzenia  kształtowania  plastycznego  materiału  rozdrobnionego
istotne znaczenie ma gęstość nasypowa, sypkość, formowalność i zagęszczalność.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 2. Charakterystyka najwaŜniejszych metod wytwarzania proszków metali [3]

Lp.

Nazwa metody

Charakterystyka

Rodzaje metali
Uwagi

Rozpylanie
powietrzem (RZ)
Mannesmann AG

Ciekły  metal  jest  wlewany  cienkim  strumieniem  do  dyszy,
w  której  ulega  rozpyleniu  za  pomocą  spręŜonego  powietrza.
Przy  produkcji  proszku  Ŝelaza  strumień  stopionego  Ŝelaza  ma
ś

rednicę 5

−

8 mm, ciśnienie powietrza wynosi 0,5

−

0,8 MPa.

Po rozpyleniu proszek jest poddawany dodatkowemu
utlenieniu w temp. 800

−

900

C, a następnie wyŜarzaniu

redukującemu w temp. 950

−

1150

Fe, Sn, Al, Pb.

Rozpylanie gazem
obojętnym (VIGA)

Metal po stopieniu w indukcyjnym piecu próŜniowym jest
rozpylany w dyszy za pomocą argonu o wysokiej czystości.

Fe, Co, Ni, Cu,
Ag i ich stopy.
Proszki

wysokiej
czystości.

Rozpylanie wodą
Höganäs S. A.

Cienki  strumień  metalu  roztopionego  w  piecu  łukowym  jest
rozpylany  w  dyszy  strumieniem  wody  o  prędkości  rzędu  100
m/s.  Po  rozpyleniu  proszek  jest  poddawany  wyŜarzaniu
redukującemu w atmosferze zdysocjowanego amoniaku.

Fe, stopy Cu.
Bardzo

drobne

proszki.

Redukcja węglem
rudy Ŝelaza
Höganäs S. A.

Wzbogacona  do  71,5%  Fe  magnetytowa  ruda  Ŝelaza  wraz
z  węglem  (koksem)  i  kamieniem  wapiennym  (do  związania
siarki)  ulega  redukcji  w  tyglach  umieszczonych  w  piecu
tunelowym  w  temp.  1200

C. Uzyskane porcje porowatego

elaza (tzw. gąbkę szwedzką) po usunięciu nadmiaru koksu

i siarczku wapnia rozdrabnia się na proszek, który poddaje się
ponownie redukcji w piecu przelotowym (atmosfera:
zdysocjowany amoniak, temp. 800

C).

Fe.
Gąbczasta
struktura
proszku.

Redukcja wodorem
tlenków Ŝelaza
Amax, USA

Oczyszczoną zgorzelinę walcowniczą stali nieuspokojonej,
utlenioną dodatkowo w piecu obrotowym przy temp. 870

−

980

C poddaje się redukcji wodorem w piecu taśmowym w

temp. 800

Fe.
Proszek
drobnoziarnisty
o

wysokiej

czystości.

Kondensacja
z fazy gazowej

Metal w postaci pary jest wprowadzany do osadnika, gdzie
następuje jego kondensacja w temperaturze niŜszej od
temperatury topnienia.

Zn i inne metale
niskotopliwe.

Rozkład
karbonylków

Termiczny rozkład związków typu Fe(CO)

, Ni(CO)

na metal

i tlenek węgla.

Fe, Ni, Co.
Proszki specjalne
(na magnesy).

Elektroliza

Wodny  roztwór  lub  stopiona  sól  metalu  ulega  elektrolizie
wskutek  przepływu  prądu  stałego.  Jony  metalu  pochodzące
z  roztworu  lub  z  rozpuszczalnej  anody  wykonanej  z  metalu
przerabianego  na  proszek  tworzą  na  katodzie  gąbczasty  osad,
który rozdrabnia się mechanicznie.

Cu, Fe, Ag, Ni,
Mn i inne.
Proszki
o

wysokiej

czystości.

Właściwości proszków metali

Przebieg procesów technologicznych zaleŜy od włałaściwości fizycznych i chemicznych

materiałów uŜywanych do produkcji. W metalurgii proszków pewne parametry, jak np.
wielkość i kształt ziarna, stan powierzchni, stopień zanieczyszczenia, sypkość, prasowalność,
w znacznym stopniu decydują o doborze warunków procesów wytwarzania przedmiotów
uŜytkowych.
Właściwości chemiczne

Proszki metali stosowane do wyrobu przedmiotów uŜytkowych powinny się odznaczać

znaczną  czystością.  Rodzaj  i  postać  zanieczyszczeń  są  uzaleŜnione  od  czystości  surowców
wyjściowych oraz metody wytwarzania proszków. Część zanieczyszczeń przechodzi bowiem
z  surowca,  a  reszta  moŜe  się  tam  przedostać  z  urządzeń  lub  z  otoczenia  podczas  procesu
wytwarzania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Najczęściej spotykanymi zanieczyszczeniami są: tleń, węgiel, Ŝelazo, mangan, krzem,

czasem siarka i fosfor. Znajdujące się w proszkach zanieczyszczenia występują:

−

jako wtrącenia w masie ziarn proszków,

−

jako błonki, np. tlenkowe, otaczające ziarna,

−

jako zanieczyszczenia tworzące roztwory stałe lub związki chemiczne z głównym
składnikiem proszku.
Częściowego usunięcia zanieczyszczeń moŜna dokonać w czasie procesu wytwarzania

lub juŜ po wytworzeniu proszku (np. redukcja tlenków w wodorze w podwyŜszonej
temperaturze).

Bardzo drobne proszki ze względu na duŜą powierzchnię wykazują zwiększoną

skłonność do utleniania się, które czasem przebiega gwałtownie (piroforyczność

−

samozapłon). Własność tę moŜna usunąć lub zmniejszyć przez studzenie proszków po
redukcji w dwutlenku węgla (proszek absorbuje CO

) lub przez wielokrotne redukcje

w podwyŜszonej temperaturze, powodujące rozrost ziarn. Proszki wykazują ponadto znacznie
zmniejszoną w stosunku do metali litych odporność na działanie czynników chemicznych.
Właściwości fizyczne

Pod mianem właściwości fizycznych moŜna rozumieć własności pojedynczych ziarn lub

utworzonych z nich mas. Dla pojedynczych ziarn (cząsteczek proszku) charakterystyczne są
kształt i wielkość. Masę ziarn, czyli proszek, określa się rozkładem wielkości ziarn, objętością
zasypu, gęstością zasypu, objętością zasypu z usadem, gęstością zasypu z usadem, sypkością,
prasowalnością i stopniem zagęszczenia.

Kształt i wielkość ziarn. W zaleŜności od rodzaju metalu i metody wytwarzania (tab. 3)

ziarna proszków metali mogą mieć róŜne kształty (rys. 3).

Rys. 3.

Charakterystyczne kształty cząstek proszków: a) kulisty, b) globularny, c) nieregularny
zaokrąglony, d) talerzykowaty, c) wielościenny, f) odłamkowy g) płatkowy, h) dendrytyczny,
i) strzępiasty [3]

Tabela 3. ZaleŜność kształtu proszku od metody jego wytwarzania [3]

Kształt proszku

Metoda wytwarzania proszku

Sferoidalny, globularny

Rozpylanie, rozkład karbonylków

Gąbczasty, strzępiasty

Redukcja

Dendrytyczny

Elektroliza

Talerzykowaty, wielościenny, odłamkowy

Rozdrabnianie mechaniczne w młynach wirowo

−

udarowych, wibracyjnych lub kulowych

Płatkowy

Rozdrabnianie mechaniczne w moździerzach

Ziarna proszków mogą być utworzone z jednego lub wielu krystalitów, ponadto mogą

zawierać wtrącenia niemetaliczne i pory. Wielkość ziarn i ich rozkład w masie proszku zaleŜą

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

od metody produkcyjnej oraz warunków wytwarzania. Wielkość ziarna wyznacza się przez
bezpośredni pomiar za pomocą mikroskopu, analizą sitową itp.

Objętość i gęstość zasypu oraz sypkość proszku. Objętość zasypu V określa się przez

luźne nasypanie do cylindra pomiarowego ustalonej ilości (100 g) proszku. Objętość zasypu
odczytuje się bezpośrednio na podziałce cylindra w cm

Objętość zasypu z usadem V

określa się w podobny sposób, z tą róŜnicą, Ŝe proszek

zostaje usadzony za pomocą wstrząsania ręcznego lub mechanicznego.

Gęstość zasypu

d, jak równieŜ gęstość zasypu z usadem

oblicza się w obu

przypadkach jako stosunek masy proszku m do jego objętości i wyraŜa się w g/cm

Sypkość jest określona jako stosunek ilości proszku wysypanego przez znormalizowany

otwór z naczynia o pochylonych ścianach

−

do czasu wysypywania. Pomiar ten ma znaczenie

przy obliczaniu automatycznych urządzeń do zasypywania proszków do matryc przed
prasowaniem.
Właściwości prasowalnicze

Prasowalność proszków jest to zdolność do zachowania trwałych krawędzi i kształtów

nadanych w czasie prasowania w matrycach pod ustalonym ciśnieniem.

Stopień zagęszczenia jest to stosunek gęstości kształtki do gęstości metalu litego,

wyznaczany w procentach. Rozkład wielkości ziarn ma duŜy wpływ na stopień zagęszczania
proszków. Proszek o jednolitej ziarnistości

−

niezaleŜnie od wielkości ziarn

−

wykazuje

większą porowatość niŜ proszki o róŜnej ziarnistości. W tych ostatnich mniejsze ziarna
wypełniają przestrzenie utworzone między ziarnami większymi. Za pomocą rachunku moŜna
dobrać najkorzystniejszy procentowy rozkład wielkości ziarn w masie proszków.

Wybór odpowiedniej metody wytwarzania proszków zaleŜy od własności, jakich

oczekuje się od produktu oraz od kalkulacji ekonomicznej:

−

mielenie

młynach

kulowych,

kulowo-udarowych,

wibracyjnych,

wirowo-udarowych czy kruszarkach

−

otrzymany proszek jest drobnoziarnisty, a metody

te stosuje się do rozdrabniania materiałów kruchych,

−

obróbka skrawaniem

−

piłowanie, szlifowanie, zdzieranie

−

metoda ta jest najczęściej

stosowana do produkcji proszków magnezu do celów pirotechnicznych,

−

rozpylanie polega na rozbiciu na krople strugi ciekłego metalu lub metalu stopionego
lokalnie w wyniku działania spręŜonych gazów lub cieczy, sił mechanicznych lub
ultradźwięków. Metodą tą wytwarza się proszki Ŝelaza, stali, aluminium, stopów cynku,
cyny i ołowiu,

−

metoda parowania i kondensacji. Proces otrzymywania proszku polega w pierwszym
etapie na przeprowadzeniu litego metalu w stan gazowy, natomiast w drugim stadium

−

na wywołaniu kondensacji par metalu na chłodzonych powierzchniach. Metodą tą
wytwarza się proszki metali cechujących się wysoką pręŜnością par w stosunkowo niskiej
temperaturze

−

cynk, magnez, kadm i beryl,

−

redukcja związków metali, głównie tlenków w ośrodku stałym (koks, węgiel drzewny)
lub gazowym (wodór, gaz konwertorowy) polega na wywołaniu reakcji chemicznych
prowadzących do uzyskania czystego metalu lub jego tlenku niŜszego rzędu,

−

metalotermia

−

redukcja związków metali (tlenków, halogenków) innymi metalami, które

wykazują większe powinowactwo do metaloidu w warunkach prowadzonego procesu niŜ
redukowany metal. Redukcji metalotermicznej poddaje się przede wszystkim związki
metali ziem rzadkich,

−

elektroliza

−

wodny roztwór lub stopiona sól metalu ulega elektrolizie wskutek

przepływu prądu stałego. Jony metalu pochodzące z roztworu lub z rozpuszczalnej anody
wykonanej z metalu przerabianego na proszek tworzą na katodzie gąbczasty osad, który

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

rozdrabnia się mechanicznie (Cu, Fe, Ag, Ni, Mn i inne proszki o wysokiej czystości),

−

synteza i dysocjacja karbonylków

−

w początkowym etapie związek chemiczny reaguje

z tlenkiem węgla. Produktem reakcji jest karbonylek metalu w stanie gazowym.
W

drugiej

fazie

karbonylek

ulega

dysocjacji

termicznej

związanej

z wydzielaniem czystego metalu i tlenku węgla powracającego ponownie do reakcji ze
związkiem metalu. Metoda stosowana jest głównie do produkcji proszków niklu i Ŝelaza.
Jest kosztowna i niebezpieczna.
Na rysunku 4 przedstawiono schemat młynu wirowo – udarowego, a na rysunku 5

schemat urządzenia do rozpylania gazu metalem.

Rys. 4. Młyn wirowo

−

udarowy „Hametag”: 1

−

komora robocza, 2

−

migła, 3

−

lej zasypowy,

−

spręŜarka, 5

−

segregator, 6

−

osadnik [3]

Rys. 5.

Schemat urządzenia do rozpylania metalu gazem: 1

−

tygiel, 2

−

manometr, 3

−

dysza,

−

doprowadzenie wody, 5

−

odprowadzenie gazu, 6

−

ekran, 7

−

roztopiony metal,

−

otwór dyszy, 9

−

doprowadzenie gazu do dyszy, 10

−

pokrywa, 11

−

zbiornik,

−

proszek na pochyłym dnie zbiornika, 13

−

odprowadzenie wody, 14

−

okno

wyładowcze, 15

−

pojemnik na proszek [3]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Na czym polega metalurgia proszków?

Jakie czynniki decydują o konkurencyjności tej metody w stosunku do innych
technologii?

Czym się charakteryzuje proces technologiczny wyrobów wytwarzanych metodami
metalurgii proszków?

Jakie wyroby są wytwarzane wyłącznie metodą metalurgii proszków?

Jak moŜna sklasyfikować metody wytwarzania proszków metali?

Jakie są podstawowe własności proszków metali?

Jakie zastosowanie ma młyn wirowo

−

udarowy „Hametag” w produkcji proszków?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Określ cechy charakterystyczne metalurgii proszków. Wypisz w tabeli zalety i wady

metalurgii proszków w porównaniu z innymi technologiami róŜnych wyrobów.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje na temat metalurgii proszków,

określić cechy charakterystyczne metalurgii proszków,

narysować tabelę,

wpisać w tabeli zalety i wady metalurgii proszków w porównaniu z innymi metodami,

zaprezentować wyniki ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

papier formatu A4, ołówek,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

W oparciu o opisane właściwości materiału spiekanego zidentyfikuj materiał spiekany.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje na temat materiałów spiekanych,

porównać otrzymany opis z informacjami w materiałach dydaktycznych,

zidentyfikować otrzymany materiał spiekany i określić jego zastosowanie,

zaprezentować wyniki ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

zestaw materiałów spiekanych,

−

katalogi materiałów spiekanych,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 3

Korzystając z literatury technicznej i katalogów dobierz materiał spiekany na łoŜyska

porowate.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać w literaturze technicznej i katalogach informacje na temat zastosowania
materiałów spiekanych,

dobrać materiał spiekany,

zaprezentować wyniki ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

katalogi materiałów spiekanych,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 4

Wpisz w tabeli jakie rodzaje proszków metali są wytwarzane poszczególnymi metodami.

Tabela do ćwiczenia 4

Lp.

Nazwa metody

Rodzaje metali

Rozpylanie powietrzem (RZ)
Mannesmann AG

Rozpylanie gazem obojętnym (VIGA)

Rozpylanie wodą
Höganäs S. A.

Redukcja węglem rudy Ŝelaza
Höganäs S. A.

Redukcja wodorem tlenków Ŝelaza
Amax, USA

Kondensacja
z fazy gazowej

Rozkład karbonylków

Elektroliza

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać w literaturze technicznej informacje na temat zastosowania metod wytwarzania
proszków,

wypisać rodzaje metali,

zaprezentować wyniki ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 5

Scharakteryzuj metodę przygotowania proszków poprzez rozpylanie powietrzem (RZ).

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać w literaturze technicznej informacje na temat przygotowania proszków,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

scharakteryzować metodę RZ,

opisać kształt proszku otrzymywanego tą metodą,

opisać zastosowanie metody RZ,

zaprezentować wyniki ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

określić cechy charakterystyczne metalurgii proszków?

porównać metalurgię proszków z innymi metodami?

określić czynniki decydują o konkurencyjności tej metody w
stosunku do innych technologii?

rozróŜnić metody wytwarzania proszków?

scharakteryzować przygotowanie proszków?

sklasyfikować metody wytwarzania proszków metali?

rozróŜnić podstawowe własności proszków metali?

określić przykłady wyrobów wytwarzanych wyłącznie metodą
metalurgii proszków?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.

Metody formowania proszków

4.2.1. Materiał nauczania

Stosuje się następujące metody formowania (otrzymywania kształtek z materiału

rozdrobnionego):

−

prasowanie w matrycach zamkniętych,

−

prasowanie izostatyczne,

−

prasowanie kroczące (z przesuwającą się matrycą),

−

walcowanie,

−

wyciskanie,

−

odlewanie i natryskiwanie,

−

specjalne metody formowania (formowanie i prasowanie dynamiczne i pulsacyjne,
prasowanie w polu magnetycznym).
Uformowane kształtki posiadają spoistość, wynikającą z połączenia poszczególnych

cząstek proszku siłami adhezji, lecz ich wytrzymałość jest niska.

Prasowanie w matrycach zamkniętych

Prasowanie w matrycach zamkniętych jest podstawową i szeroko stosowaną w praktyce

przemysłowej  metodą  wytwarzania  kształtek  z  proszku  przeznaczonych  do  spiekania.
Materiał  rozdrobniony  po  zasypaniu  do  matrycy  jest  kształtowany  za  pomocą  stempla  (lub
zespołu stempli) i pod działaniem ciśnienia prasowania ulega odkształceniom objętościowym
oraz  postaciowym

−

równocześnie zachodzą procesy: kształtowania (odwzorowania kształtu

matrycy)  i  zagęszczania.  W  początkowym  etapie  prasowania  poszczególne  cząstki  łatwo
przemieszczają  się  względem  siebie  wypełniając  puste  miejsca  i  doznając  odkształceń
spręŜystych.  Etap  ten  charakteryzuje  się  szybkim  wzrostem  gęstości  wraz  ze  wzrostem
ciśnienia prasowania. W dalszym ciągu cząstki proszku ulegają odkształceniom plastycznym.
MoŜe  teŜ  zachodzić  kruszenie  się  cząstek  (gdy  materiał  proszku  ma  niskie  własności
plastyczne). Dalszy wzrost ciśnienia prasowania powoduje juŜ niewielkie przyrosty gęstości.
Przy skończonej wartości ciśnienia prasowania nie moŜna osiągnąć gęstości litego materiału.
Maksymalne  wartości  ciśnienia  prasowania  są  ograniczone  wytrzymałością  i  Ŝywotnością
elementów roboczych prasowników i zwykle nie przekraczają 600–800 MPa.

Wskutek tarcia panującego na ściankach matrycy rozkład gęstości w wyprasce nie moŜe

być  równomierny.  Efekt  obniŜenia  sił  tarcia  uzyskuje  się  przez  zmieszanie  z  proszkiem
niewielkiej  ilości  tzw.  środka  poślizgowego  (np.  stearynianu  cynku,  ok.  0,5  %  wagowo).
Dodatek  środka  poślizgowego  poprawia  jednorodność  gęstości  wypraski  oraz  zmniejsza
potrzebne  dla  uzyskania  określonej  gęstości  ciśnienie  prasowania,  a  takŜe  siłę  wypychania
wypraski  z  matrycy,  co  podwyŜsza  trwałość  narzędzi.  Zbyt  duŜa  ilość  środka  poślizgowego
jest jednak niekorzystna, gdyŜ moŜe spowodować zmniejszenie gęstości wypraski i obniŜenie
jej wytrzymałości (wskutek utrudnienia tworzenia połączeń adhezyjnych pomiędzy cząstkami
proszku).  Środek  poślizgowy  jest  usuwany  w  drodze  odparowania  podczas  początkowego
etapu spiekania.

Proces prasowania w warunkach przemysłowych jest przeprowadzany na specjalnych

prasach automatycznych wielokrotnego działania (mechanicznych lub hydraulicznych) za
pomocą specjalnych przyrządów

−

tzw. prasowników. Prasy posiadają odpowiednie

urządzenia zasypujące proszek do matrycy i realizują wszystkie niezbędne ruchy elementów
prasowników, wypychanie wyprasek z matrycy i ich usuwanie z przestrzeni roboczej.

Materiał rozdrobniony musi być odpowiednio przygotowany do prasowania. Najpierw

tworzy się mieszankę proszkową, zestawioną z odpowiednich frakcji ziaren o róŜnych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

wymiarach, co pozwala na uzyskanie wysokiej gęstości zasypowej. Mieszanka ta moŜe mieć
jednolity skład chemiczny lub składać się z róŜnorodnych składników. Następnie dodaje się
ś

rodek poślizgowy i przeprowadza operację mieszania w mieszalnikach łopatkowych lub

stoŜkowych  (dla  proszków  metali  plastycznych).  Proszki  metali  kruchych  oraz  ceramiczne
miesza  się  w  młynach  kulowych.  Podczas  operacji  mieszania,  która  wymaga  określonego
czasu, następuje ujednorodnienie mieszanki oraz ścieranie i zaokrąglanie krawędzi cząstek, co
poprawia  gęstość  nasypową.  JeŜeli  cząstki  proszku  są  utlenione  (np.  w  czasie  składowania),
to

przed

utworzeniem

mieszanki

naleŜy

przeprowadzić

operację

wyŜarzania

w atmosferze redukującej (zwykle stosuje się wodór) przy temperaturze 400–800

RozróŜnia się następujące sposoby prasowania:

−

jednostronne,

−

z pływającą (swobodną) matrycą,

−

dwustronne z przeciwbieŜnym ruchem stempli,

−

dwustronne ze współbieŜnym ruchem matrycy.
Zastosowanie danego sposobu prasowania jest związane z konstrukcją wypraski. Podczas

prasowania jednostronnego (rys. 6) gęstość wypraski spada stopniowo w miarę wzrostu
odległości od czoła stempla ruchomego. Sposób ten jest najprostszy w realizacji, lecz ze
względu na niekorzystny rozkład gęstości bywa stosowany tylko do niskich wyprasek.

Prasowanie dwustronne z przeciwbieŜnym ruchem stempli (rys. 7) jest wykorzystywane

do  wykonywania  wyprasek  o  niewielkich  gabarytach  na  prasach  mechanicznych
krzywkowych.  Prasowanie  dwustronne  ze  współbieŜnym  ruchem  matrycy  (rys.  8)  ma
szerokie  zastosowanie.  Przy  prędkości  matrycy  równej  połowie  prędkości  stempla  rozkład
gęstości w wyprasce jest taki sam jak podczas prasowania z przeciwbieŜnym ruchem stempli,
inaczej natomiast przebiega usuwanie wypraski z matrycy.

JeŜeli wypraska posiada kilka stopni wysokości

−

niezbędne jest zastosowanie zespołu

stempli kształtujących poszczególne stopnie wysokości. Przykładowo na rys. 9 pokazano
przebieg prasowania dwustronnego ze współbieŜnym ruchem matrycy dla wypraski o dwóch
wysokościach.

Rys. 6.

Schemat prasowania jednostronnego: a) zasypywanie proszku do matrycy, b) prasowanie,
c) usunięcie wypraski: 1

−

stempel prasujący (ruchomy), 2

−

stempel dolny (stały),

−

matryca, 4

−

kaseta zasypowa, 5

−

wyrzutnik, 6 – wypraska o wymiarach d i h [3]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 7.

Schemat prasowania dwustronnego z przeciwbieŜnym ruchem stempli: a) zasypywanie
proszku do matrycy, b) prasowanie, c) usuwanie wypraski: 1

−

stempel górny,

−

stempel dolny, 3

−

matryca, 4

−

kaseta zasypowa, 5 – wypraska [3]

Rys. 8.

Prasowanie dwustronne ze współbieŜnym ruchem matrycy: a) zasypywanie
proszku, b) prasowanie, c) usuwanie wypraski: 1

−

stempel górny, 2

−

stempel

dolny, 3

−

matryca, 4

−

ruchomy stół matrycy, 5

−

kaseta zasypowa,

6 – wypraska [3]

Rysunki 10 i 11 przedstawiają przebieg prasowania ze współbieŜnym ruchem matrycy

dla  wyprasek  z  otworem.  Dodatkowym  elementem  prasownika  jest  trzpień,  który  zwykle
porusza  się  razem  z  matrycą.  Przy  cienkich  ściankach  wyprasek  prasa  winna  realizować
napęd  dodatkowego  ruchu  trzpienia,  który  przebija  warstwę  proszku  pod  kasetą  zasypową
(inaczej  nie  jest  moŜliwe  prawidłowe  zasypanie  proszku  do  wąskiej  szczeliny  pomiędzy
trzpieniem i ścianką matrycy).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 9.

Prasowanie

dwustronne

współbieŜnym

ruchem

matrycy

wypraski

o dwóch wysokościach: a) połoŜenie zasypu, b) koniec prasowania:
1

−

stempel górny ruchomy (prasujący), 2

−

stempel dolny ruchomy,

−

matryca, 4

−

komora zasypowa z proszkiem, 5

−

wypraska,

−

stempel dolny stały, 7

−

ogranicznik skoku stempla 2, h

−

wysokości komory zasypowej, H

, H

−

skoki robocze stempli, H

−

skok

matrycy, h

, h

−

wysokości wypraski, V

, V

−

objętości proszku w komorze

zasypowej, V

, V

−

odpowiednie objętości poszczególnych stopni wypraski [3]

Tabela 4. Klasy trudności wykonania wyprasek i stosowane sposoby prasowania [3]

Klasa

Przykłady kształtów wyprasek

Charakterystyka wypraski
i sposób prasowania

Wypraski płaskie o stałej i małej
wysokości.
Prasowanie jednostronne.

Wypraski o stałej wysokości,
tulejki cienko

−

i grubościenne.

Prasowanie  dwustronne  z  przeciw-
bieŜnym ruchem stempli (dla  małych
wyprasek)  lub  ze  współbieŜnym
ruchem stempla i matrycy (ewentual-
nie  z  pływającą  matrycą).  Przy  tulej-
kach  cienkościennych  konieczne  jest
przebijanie

trzpieniem

warstwy

proszku pod kasetą zasypową.

III

Wypraski  o  dwóch  stopniach  wyso-
kości,  tulejki  z  pojedynczym  kołnie-
rzem.  Prasowanie  dwustronne  ze
współbieŜnym

ruchem

stempla

i  matrycy.  Prasowniki  z  zespołem
stempli,  ewentualne  przebijanie  war-
stwy  proszku.  Prasy  wielokrotnego
działania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 4. cd.

Wypraski o trzech lub więcej stop-
niach

wysokości,

tulejki

z  kołnierzami  zewnętrznymi  lub
wewnętrznymi,  które  nie  przylegają
do powierzchni czołowych. Prasowa-
nie  dwustronne  ze  współbieŜnym
ruchem  stempla  i  matrycy.  ZłoŜona
konstrukcja  prasowników  z  dwoma
zespołami

stempli,

ewentualne

przebijanie warstwy proszku. Prasy
wielokrotnego działania.

Rys. 10. Prasowanie dwustronne tulejki ze współbieŜnym ruchem matrycy: a) zasypywanie proszku,

b) prasowanie, c) usuwanie wypraski: 1

−

stempel górny, 2

−

stempel dolny, 3

−

matryca,

−

trzpień, 5

−

kaseta zasypowa, 6

−

wypraska, 7

−

połoŜenie początkowe trzpienia przy

zasypywaniu z przebijaniem warstwy proszku [3]

Rys. 11.

Prasowanie dwustronne ze współbieŜnym ruchem matrycy tulejki z kołnierzem: 1

−

stempel

górny, 2

−

stempel dolny stały, 3

−

stempel dolny ruchomy, 4

−

matryca, 5

−

trzpień,

−

połoŜenie początkowe trzpienia przy zasypywaniu z przebijaniem warstwy proszku,

−

kaseta zasypowa, 8

−

przesuwny ogranicznik ruchu stempla dolnego ruchomego,

−

popychacz ustalający stempel 3 w odpowiednich połoŜeniach podczas napełniania

matrycy proszkiem (a) i przy usuwaniu wypraski 10 z matrycy (c): b) faza prasowania [3]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W tabela 4 przedstawiono klasy trudności wykonania wyprasek i stosowane sposoby

prasowania.

Prasowanie izostatyczne

Prasowanie izostatyczne polega na zagęszczaniu proszku umieszczonego w elastycznej

formie za pomocą wysokiego ciśnienia hydrostatycznego. Elastyczna forma wraz z zasypaną
odpowiednią porcją proszku zostaje umieszczona w komorze ciśnieniowej i poddana
działaniu cieczy pod wysokim ciśnieniem. Po zakończeniu prasowania następuje
dekompresja, wyjęcie z komory ciśnieniowej formy z wypraską i usunięcie formy.

Omawiany sposób prasowania jest moŜliwy do zastosowania tylko dla materiałów

ciśliwych (rozdrobnionych lub spiekanych o porowatej strukturze). Istotną zaletą jest duŜa

jednorodność otrzymywanych wyprasek.

Prasowanie kroczące (z przesuwającą się matrycą)

Podczas prasowania kroczącego proszek zasypany swobodnie do matrycy w kształcie

rynny jest prasowany za pomocą stempla o specjalnym kształcie (rys. 12). Po kaŜdym cyklu
obciąŜenia matryca jest przesuwana. Przesunięcie przypadające na jeden cykl nazywa się
skokiem prasowania. Sposób ten słuŜy do wytwarzania kształtek w postaci długich prętów lub
taśm.

Rys. 12. Schemat prasowania kroczącego (z przesuwną matrycą): 1 – stempel, 2 – matryca,

3 – prasowany proszek [3]

Walcowanie proszków

Stosując odpowiednie gnioty moŜna wytwarzać w procesie walcowania wzdłuŜnego

wyroby  w  postaci  taśm  bezpośrednio  z  proszku.  Otrzymane  taśmy  poddaje  się  następnie
spiekaniu.  Mają  one  strukturę  porowatą,  a  uzyskanie  odpowiednich  własności
wytrzymałościowych  i  plastycznych  wymaga  zwykle  dalszej  obróbki  plastycznej
i ponownego spiekania. Schematy sposobów walcowania proszków przedstawiono na rys. 13.

Wyciskanie proszków

Kształtki w postaci prętów i rur wytwarza się z proszków w procesie wyciskania

współbieŜnego  (rys.  14).  Proces  moŜe  być  prowadzony  z  dodatkiem  lub  bez  dodatku
plastyfikatora  (substancji  zlepiającej:  np.  stearyny  lub  skrobii).  Wyroby  wyciskane  poddaje
się  spiekaniu,  podczas  którego  plastyfikator  odparowuje.  Sposób  znajduje  zastosowanie  dla
proszków  o  małej  formowalności  (np.  z  wolframu,  niobu,  węglika  wolframu  itp.).  Proszki
metali  plastycznych  wyciska  się  bez  dodatku  plastyfikatora,  przy  czym  konieczne  jest
stosowanie duŜych stopni odkształcenia. Technologia wyciskania bez plastyfikatorów stwarza
trudności,  gdyŜ  wskutek  tarcia  na  wyjściu  z  matrycy  pojawiają  się  napręŜenia  rozciągające,
prowadzące  do  lokalnego  spadku  gęstości  i  powstawania  pęknięć.  Aby  tego  uniknąć  stosuje

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

się m. in. wstępne zagęszczanie proszku w pojemniku poprzez nacisk stempla przy
zamkniętym otworze matrycy.

Rys. 13.

Sposoby walcowania taśmy z proszku: kotlina walcownicza moŜe być usytuowana pionowo
(a) lub poziomo (b i c): 1

−

walec, 2

−

zasobnik proszku, 3

−

podajnik śrubowy [3]

Rys. 14.

Wyciskanie współbieŜne z proszku: a) pręta, b) rury: 1

−

pojemnik, 2

−

tuleja

pojemnika, 3

−

stempel, 4

−

przekładka, 5

−

matryca, 6

−

płyta matrycy, 7

−

proszek

wyciskany, 8 – trzpień [3]

Odlewanie i natryskiwanie

Formowanie kształtek o skomplikowanych kształtach z proszków o niskiej

formowalności i zagęszczalności (np. ceramicznych i ceramiczno

−

metalicznych) realizuje

się  za  pomocą  odlewania  gęstej  zawiesiny  proszku  w  cieczy  z  dodatkami  poprawiającymi
lejność  i  zapobiegającymi  zlepianiu  się  drobin  proszku  (tzw.  gęstwy).  Formy  odlewnicze
wykonuje  się  z  porowatego  materiału  wchłaniającego  ciecz  (np.  z  gipsu).  Kształtki  po
wyjęciu z form odlewniczych są suszone i poddawane spiekaniu.

Natryskiwanie słuŜy do wykonywania cienkościennych kształtek (skorup) z proszków

ceramicznych i ceramiczno

−

metalicznych. Zawiesinę proszku w cieczy łatwo parującej

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

z  dodatkiem  Ŝywic  organicznych  nanosi  się  poprzez  natrysk  (z  pistoletu  lub  dyszy)  na
powierzchnię  modelu.  Po  wyschnięciu  i  zdjęciu  z  modelu  kształtkę  poddaje  się  spiekaniu.
JeŜeli  potrzebna  jest  duŜa  gęstość  kształtki,  to  przed  spiekaniem  stosuje  się  dodatkowo
prasowanie izostatyczne w formach gumowych.

Specjalne metody formowania (formowanie i prasowanie dynamiczne i pulsacyjne,
prasowanie w polu magnetycznym)

Podczas prasowania dynamicznego wykorzystuje się energię fali uderzeniowej,

wywołanej  detonacją  ładunku  kruszącego  lub  wyładowaniem  elektrycznym  duŜej  mocy.
Ciśnienie  na  froncie  fali  uderzeniowej  moŜe  działać  na  proszek  (w  matrycy  lub  elastycznej
formie)  bezpośrednio  lub  za  pomocą  stempla.  Podczas  prasowania  występują  bardzo  duŜe
prędkości odkształcenia. Proces znajduje zastosowanie w produkcji jednostkowej elementów
o specjalnych zastosowaniach z proszków metali o wysokiej wytrzymałości.

Prasowanie dynamiczne moŜe być równieŜ przeprowadzane w matrycach zamkniętych na

młotach kuźniczych bezszabotowych (przeciwbieŜnych) o duŜych prędkościach bijaków
(ok. 30

−

40 m/s). W wyniku występowania duŜych prędkości względnych na powierzchniach

kontaktu proszku ze ściankami matrycy ulega obniŜeniu siła tarcia, co poprawia jednorodność
gęstości otrzymywanych wyprasek.

Efekt obniŜenia sił tarcia występuje równieŜ podczas prasowania w matrycach

zamkniętych z zastosowaniem pulsacji przemieszczeń elementów prasowników lub ciśnienia
prasowania z częstotliwościami rzędu kilkunastu do kilkuset Hz lub ultradźwiękowymi.
Realizacja procesu prasowania pulsacyjnego wymaga zastosowania specjalnych maszyn
i urządzeń (np. hydrauliczne prasy pulsacyjne).

Formowanie pulsacyjne umoŜliwia zagęszczenie proszku zasypanego swobodnie do

matrycy pod warunkiem zastosowania wysokiej energii drgań przy odpowiedniej amplitudzie
i częstotliwości. Stosuje się pulsatory hydrauliczne lub mechaniczne.

Prasowanie w polu magnetycznym stosuje się przy wytwarzaniu magnesów

anizotropowych.  Zawiesina  proszku  o  odpowiednich  własnościach  magnetycznych  w  cieczy
jest  podawana  do  matrycy  (prasowanie  „na  mokro”).  Silne  pole  magnetyczne  wytwarzane
przez cewkę otaczającą matrycę wywołuje orientację cząstek proszku. Ciecz jest odsysana za
pomocą pompy poprzez przepuszczalną przekładkę umieszczoną na dnie matrycy.

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Jakie rozróŜniamy metody zagęszczania proszków?

Czym charakteryzuje się prasowanie w matrycach zamkniętych?

Jakie są rodzaje prasowania w matrycach zamkniętych?

Jakie są etapy prasowania w matrycach zamkniętych?

W jaki sposób obniŜa się siły tarcia w procesie prasowania?

Na czym polega prasowanie izostatyczne?

Czym charakteryzuje się prasowanie kroczące?

Jaka jest róŜnica pomiędzy walcowaniem i wyciskaniem proszków?

Jakie jest zastosowanie odlewania i natryskiwania proszków?

10.

Jakie są specjalne metody formowania proszków?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Jaką metodę prasowania proszków przedstawiono na schemacie? Opisz etapy prasowania

oraz elementy oznaczone numerami od 1 do 6. Jakie przepisy bhp, ochrony
przeciwpoŜarowej, ochrony środowiska obowiązują w procesie prasowania proszków?

Rysunek do ćwiczenia 1 [3]

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje na temat prasowania proszków,

rozpoznać metodę prasowania proszków,

scharakteryzować metodę prasowania proszków,

opisać etapy prasowania,

opisać elementy oznaczone na rysunku,

określić przepisy bhp, ochrony przeciwpoŜarowej ochrony środowiska obowiązują
w procesie prasowania proszków (wykorzystaj wiadomości, które opanowałeś w
jednostce modułowej 812[02].O1.01,

zaprezentować wyniki ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Jaką metodę prasowania proszków przedstawiono na schemacie? Opisz etapy prasowania

oraz elementy oznaczone numerami od 1 do 3.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rysunek do ćwiczenia 2 [3]

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje na temat prasowania proszków,

rozpoznać metodę prasowania proszków,

scharakteryzować metodę prasowania proszków,

opisać etapy prasowania,

opisać elementy oznaczone na rysunku,

zaprezentować wyniki ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 3

Przedstaw

−

w postaci tabelarycznej

−

metody prasownia proszków oraz ich

zastosowanie.

Metoda

Zastosowanie

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje na temat prasowania proszków,

wypisać metody prasowania proszków,

opisać metody prasowania proszków,

zaprezentować wyniki ćwiczenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

scharakteryzować prasowanie w matrycach zamkniętych?

określić sposoby obniŜania siły tarcia w procesie prasowania?

scharakteryzować prasowanie izostatyczne?

scharakteryzować prasowanie kroczące?

scharakteryzować walcowanie i wyciskanie proszków?

scharakteryzować odlewanie i natryskiwanie proszków?

scharakteryzować specjalne metody formowania proszków?

rozróŜnić metody formowania proszków?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.

Proces spiekania

4.3.1. Materiał nauczania

Spiekanie polega na wygrzewaniu proszku lub uformowanej kształtki przez określony

czas, w odpowiedniej temperaturze i atmosferze. W efekcie otrzymuje się materiał spiekany,
który  odznacza  się  pewną  spoistością  (w  przypadku  spiekania  proszku)  lub  wyŜszą
wytrzymałością  niŜ  uformowana  kształtka.  Zasadniczą  rolę  w  procesie  spiekania  odgrywają
zjawiska  przemieszczania  się  atomów  (transportu  masy):  dyfuzja  powierzchniowa
i  objętościowa,  płynięcie  wywołane  ciśnieniem  kapilarnym,  parowanie  i  kondensacja.
Przyczyną  tych  zjawisk  jest  nadwyŜka  energii  układu  cząstek  proszku,  związana  z  ich  duŜą
powierzchnią  właściwą.  ObniŜenie  energii  układu  odbywa  się  poprzez  zmniejszanie  się
powierzchni  swobodnych  w  drodze  tworzenia  szyjek  łączących  poszczególne  cząstki,
wygładzania  nieregularnych  powierzchni  swobodnych  oraz  sferoidyzacji  i  zmniejszania  się
pustek aŜ do ich zanikania (rys. 15).

Rys. 15. Schemat zmniejszania powierzchni swobodnej podczas spiekania układu trzech cząstek

kulistych: a) styk punktowy cząstek przed spiekaniem, b) tworzenie szyjek łączących
cząstki, c) sferoidyzacja i zmniejszanie się pustki [3]

Ponadto podczas spiekania mogą zachodzić reakcje chemiczne (utleniania lub redukcji

−

w zaleŜności od składu atmosfery pieca) oraz proces rekrystalizacji (gdy podczas formowania
kształtek cząstki proszku uległy odkształceniom plastycznym), a takŜe inne zjawiska, np.
wzajemne rozpuszczanie się składników mieszanki proszków, przemiany fazowe itp.

Podstawowe warunki spiekania dla mieszanki proszkowej o ustalonym składzie stanowią:

−

temperatura,

−

czas spiekania,

−

skład chemiczny atmosfery pieca.
PodwyŜszona temperatura powoduje zwiększenie ruchliwości atomów i przyspieszenie

procesów dyfuzji. Niezbędne jest dostarczenie odpowiedniej dawki energii cieplnej (energia
aktywacji spiekania). PoŜądany przebieg procesu spiekania wymaga określonego czasu.

W zaleŜności od zastosowanej temperatury rozróŜnia się spiekanie:

−

w fazie stałej,

−

z udziałem fazy ciekłej,

−

z udziałem zanikającej fazy ciekłej.
Spiekanie w fazie stałej przeprowadza się w temperaturze 0,7–0,8 temperatury topnienia

metalu spiekanego (ok. 1150

C dla spieków na bazie Ŝelaza, 800–900

C dla miedzi).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Podczas spiekania z udziałem fazy ciekłej temperatura jest tak dobrana, Ŝe niektóre

składniki mieszanki proszkowej przechodzą w stan ciekły. Przebieg procesu jest uzaleŜniony
od  stopnia  zwilŜania  fazy  stałej  przez  składnik  ciekły.  Przy  dobrej  zwilŜalności  wskutek
zjawisk  kapilarnych  zachodzi  łatwa  penetracja  ciekłego  składnika  pomiędzy  cząstki  fazy
stałej i zbliŜanie ich do siebie. Odwrotnie, przy braku zwilŜalności cząstki te oddalają się od
siebie. W początkowym stadium spiekania następuje więc przegrupowanie cząstek fazy stałej.
W  dalszej  kolejności  zachodzi  transport  masy  poprzez  fazę  ciekłą  w  wyniku  zjawisk
rozpuszczania  fazy  stałej  w  ciekłym  składniku  oraz  osadzania  z  fazy  ciekłej.  Ostatni  etap
stanowi  spiekanie  w  fazie  stałej  połączonych  cząstek  proszku  (tzw.  szkieletu).  Udział  fazy
ciekłej  powoduje  intensyfikację  procesu  spiekania  prowadząc  do  zanikania  porów  i  wzrostu
gęstości  w  większym  stopniu,  niŜ  podczas  spiekania  w  fazie  stałej,  zwłaszcza  przy  dobrej
zwilŜalności  oraz  rozpuszczalności  fazy  stałej  w  fazie  ciekłej,  której  ilość  powinna  wynosić
co najmniej 5 % (objętościowo).

Spiekanie z udziałem zanikającej fazy ciekłej ma miejsce, gdy składniki mieszanki

proszkowej tworzą roztwory w stanie stałym (np. Fe

−

Cu, Fe

−

P, Cu

−

Sn). Zachodzi wtedy

dyfuzja składnika ciekłego w głąb fazy stałej.

Podczas spiekania wymiary wypraski ulegają pewnym zmianom. Spiekanie z udziałem

fazy  ciekłej  przy  dobrej  zwilŜalności  wywołuje  zmniejszenie  wymiarów  wypraski  (skurcz).
JeŜeli  natomiast  dyfuzja  składnika  ciekłego  do  fazy  stałej  powoduje  tworzenie  roztworu
substytucyjnego,  to  wymiary  wypraski  powiększają  się  (zachodzi  tzw.  spęcznienie).
Ostateczne zmiany wymiarowe wyprasek są wynikiem tych dwóch przeciwstawnych zjawisk.

W warunkach przemysłowych spiekanie przeprowadza się zwykle w piecach

elektrycznych (oporowych lub indukcyjnych) albo gazowych do pracy ciągłej, gdzie wypraski
przemieszczają  się  przez  wszystkie  strefy  pieca  na  ruchomej  taśmie.  Atmosferę  stanowi
wodór  lub  zdysocjowany  amoniak,  względnie  mieszaniny  wodoru,  tlenków  węgla,  metanu
i azotu. Stosuje się równieŜ oczyszczone  gazy obojętne (N

, Ar, He) lub próŜnię (w piecach

indukcyjnych o działaniu przerywanym). Czas spiekania wynosi zwykle od 1 do 2 godzin.

Połączenie formowania ze spiekaniem

Połączenie operacji formowania (prasowania w matrycy zamkniętej) ze spiekaniem

znajduje  zastosowanie  do  wytwarzania  wyrobów  o  niskiej  porowatości  i  wysokiej
wytrzymałości  z  proszków  metali  trudnotopliwych  i  ceramicznych.  Procesy  spiekania
przebiegają  intensywnie  pod  ciśnieniem,  a  ponadto  podwyŜszona  temperatura  pozwala  na
obniŜenie  nacisku  prasowania.  Ewentualne  stosowanie  atmosfer  ochronnych  zapobiega
utlenianiu proszków. Odpowiednie schematy prasowania pod ciśnieniem pokazano na rys. 16.

Rys. 16. Schemat prasowania na gorąco w matrycy zamkniętej: a) z podgrzewaniem proszku,

b) z podgrzewaniem matrycy, c) w piecu: 1

−

stemple, 2

−

matryca, 3

−

proszek,

−

elektrody miedziane chłodzone wodą, 5

−

układ elektryczny, 6

−

piec, 7

−

elementy

grzewcze [3]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Procesy technologiczne:

−

wytwarzanie materiałów spiekanych na osnowie niklu i Ŝelaza (metoda MA ODS –
rys. 17),

−

otrzymywanie spieków kształtowych ze spiekanych stali szybkotnących (metoda CMII
Fuldens – rys. 18),

−

spiekanie stali szybkotnącej (metoda ASEA

−

STORA – rys. 19),

−

wytwarzanie spiekanych stali szybkotnących (metoda STAMP – rys. 20, metoda CAP –
rys. 21),

−

formowanie wtryskowe proszku (rys. 22),

−

otrzymywanie węglików spiekanych (rys. 23),

−

wytwarzanie drutów nadprzewodzących po spiekaniu proszków Nb i infiltracji Sn do
spiekanego szkieletu (rys. 24),

−

wytwarzanie materiałów kompozytowych o osnowie metalowej (rys. 25).

Rys. 17. Schemat procesu technologicznego (MA ODS) wytwarzania materiałów spiekanych na

osnowie niklu i Ŝelaza [1, s. 625]

Rys. 18.

Schemat  procesu  technologicznego  CMII  Fuldens  otrzymywania  spieków  kształtowych
ze  spiekanych  stali  szybkotnących:  a)  mechaniczne  rozdrobnienie  proszków,
b)  napełnianie  pojemników,  c)  prasowanie  izostatyczne  na  zimno,  d)  konwencjonalne
prasowanie

proszku

matrycach

stalowych

zimno,

spiekanie

w próŜni, f) obróbka wykończająca narzędzia, g) kontrola [1, s.632]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 19. Schemat procesu technologicznego spiekania stali szybkotnącej metodą ASEA

−

STORA

(ASP):  a)  rozpylanie  pojemniku  pionowym,  b)  przesiewanie  proszku,  c)  napełnianie
zbiornika  stalowego,  d)  zaspawanie  zbiornika  iłowego,  e)  prasowanie  izostatyczne  na
zimno,  f)  blok  stali  szybkotnącej  wstępnie  sprasowany,  g)  podgrzewanie  wstępne
i odgazowanie, h) podgrzewanie, i) spiekanie izostatyczne na gorąco, j) blok spiekanej stali
szybkotnącej [1, s. 633]

Rys. 20. Schemat procesu technologicznego wytwarzania spiekanych stali szybkotnących metodą

STAMP: a) rozpylanie w pojemniku poziomym, b) przesiewanie proszku, c) napełnianie
zbiornika stalowego, d) zaspawanie zbiornika stalowego, e) podgrzewanie, f) zagęszczanie
w prasie hydraulicznej, g) obróbka plastyczna, h) blok stali szybkotnącej [1, s. 635]

Rys. 21. Schemat procesu technologicznego wytwarzania spiekanych stali szybkotnących metodą

CAP: a) rozpylanie w pojemniku pionowym, b) przesiewanie, c) napełnianie szklanej
formy, d) odgazowanie w temperaturze 300–500°C, e) zestalanie w piecu, f) obróbka
plastyczna na gorąco [1, s. 635]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 24. Schemat wytwarzania drutów nadprzewodzących po spiekaniu proszków Nb i infiltracji Sn

do spiekanego szkieletu [1, s. 703]

Rys. 25. Schemat procesu CERACON wytwarzania materiałów kompozytowych o osnowie

metalowej z wykorzystaniem metalurgii proszków [1, s. 791]

Obróbka wykańczająca

Obróbka wykańczająca spieków składa się z:

−

obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej, wykonywanej w celu polepszenia właściwości
wyrobów spiekanych, które moŜna poddać hartowaniu i odpuszczaniu, przesycaniu
i starzeniu lub obróbce cieplno-chemicznej nawęglaniu lub azotowaniu,

−

utleniania w parze wodnej w celu poprawienia odporności na korozję i zmiana
właściwości fizycznych i mechanicznych,

−

kalibrowania, przeprowadzanego na gotowych produktach w celu uzyskania wyŜszej
dokładności wymiarowej, poddając je naciskom znacznie niŜszym niŜ podczas
formowania,

−

nasycania spieków metalami (stosowanego w celu zmniejszenia porowatości spieku,
poprzez zanurzenie porowatego szkieletu w roztopionym metalu lub wygrzewaniu
szkieletu wypełnionego proszkiem nasycającym w piecu) lub niemetalami,

−

obróbki plastycznej i skrawaniem, wykonywanej w celu uzyskania wymaganych cech
geometrycznych i własności, stosowana dla spieków obróbka plastyczna to np. kucie
i walcowanie, a stosowana obróbka skrawaniem to np. szlifowanie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Na czym polega spiekanie proszków?

Jakie procesy zachodzą podczas spiekania?

Jakie są podstawowe warunki spiekania?

Czym charakteryzuje się spiekanie w fazie stałej?

Czym charakteryzuje się spiekanie z udziałem fazy ciekłej?

Czym charakteryzuje się spiekanie z udziałem zanikającej fazy ciekłej?

W jakich urządzeniach przeprowadza się spiekanie proszków?

W jakiej atmosferze przebiega proces spiekania?

Jakie korzyści stwarza połączenie operacji formowania ze spiekaniem?

10.

Jakie są metody obróbki wykańczającej spieków?

11.

Jakie są rodzaje procesów technologicznych metalurgii proszków?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Jaką metodę spiekania proszków przedstawiono na schemacie? Opisz etapy spiekania

oraz elementy oznaczone numerami od 1 do 7. Jakie przepisy bhp, ochrony ppoŜ., ochrony
ś

rodowiska obowiązują w procesie spiekania proszków?

Rysunek do ćwiczenia 2 [3]

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje na temat spiekania proszków,

rozpoznać metodę spiekania proszków,

scharakteryzować metodę spiekania proszków,

opisać etapy spiekania,

opisać elementy oznaczone na rysunku,

określić przepisy bhp, ochrony ppoŜ., ochrony środowiska obowiązują w procesie
spiekania proszków (wykorzystaj wiadomości, które opanowałeś w jednostce modułowej
812[02].O1.01,

zaprezentować wyniki ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Posługując się schematem opisz proces technologiczny wytwarzania spiekanych stali

szybkotnących metodą STAMP.

Rysunek do ćwiczenia 3 [1, s. 635]

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje na temat proces technologicznego
metodą STAMP,

dokonać analizy schematu,

opisać etapy procesu,

scharakteryzować etapy procesu,

rozróŜnić urządzenia stosowane w procesie technologicznym STAMP,

określić zabiegi w procesie wykańczania wyrobów,

zaprezentować wyniki ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

schemat procesu technologicznego wytwarzania spiekanych stali szybkotnących metodą
STAMP,

−

modele maszyn i urządzeń stosowanych w metalurgii proszków,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 3

Posługując się schematem opisz proces technologiczny otrzymywania spieków

kształtowych ze spiekanych stali szybkotnących metodą CMII Fuldens.

Rysunek do ćwiczenia 4 [1, s. 632]

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje na temat proces technologicznego
metodą CMII Fuldens,

dokonać analizy schematu,

opisać etapy procesu,

scharakteryzować etapy procesu,

rozróŜnić urządzenia stosowane w procesie technologicznym CMII Fuldens,

określić zabiegi w procesie wykańczania wyrobów,

zaprezentować wyniki ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

schemat procesu technologicznego CMII Fuldens otrzymywania spieków kształtowych
ze spiekanych stali szybkotnących,

−

modele maszyn i urządzeń stosowanych w metalurgii proszków,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 4

Opracuj schemat procesu wytwarzania węglików spiekanych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje na temat wytwarzania węglików
spiekanych,

opracować schemat z uwzględnieniem następujących etapów:

−

otrzymywanie węglików,

−

przesiewanie,

−

otrzymywanie proszku kobaltu,

−

mielenie na mokro,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

odparowanie cieczy zwilŜającej,

−

przesiewanie,

−

prasowanie,

−

spiekanie wstępne wypraski bloków,

−

cięcie i formowanie,

−

spiekanie końcowe,

zaprezentować wyniki ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

papier formatu A4, flamastry,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

scharakteryzować proces spiekanie proszków?

określić korzyści z połączenia operacji formowania ze spiekaniem?

określić zabiegi w procesie wykańczania wyrobów z proszków?

scharakteryzować proces wytwarzania materiałów spiekanych na
osnowie niklu i Ŝelaza?

scharakteryzować proces otrzymywania spieków kształtowych ze
spiekanych stali szybkotnących?

scharakteryzować proces spiekania stali szybkotnącej?

scharakteryzować proces otrzymywania węglików spiekanych?

scharakteryzować proces wytwarzania materiałów kompozytowych
o osnowie metalowej?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

Przeczytaj uwaŜnie instrukcję.

Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.

Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.

Test zawiera 20 zadań. Do kaŜdego zadania dołączone są 4 moŜliwości odpowiedzi.
Tylko jedna jest prawidłowa.

Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce
znak X. W przypadku pomyłki naleŜy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową.

Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.

Jeśli udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóŜ jego rozwiązanie
na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.

Na rozwiązanie testu masz 30 minut.

Powodzenia!

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Wyroby są wytwarzane wyłącznie metodą metalurgii proszków to

łoŜyska porowate.

wały maszynowe.

koła zębate.

kształtowniki.

2. Proszek metalu rozpylany i otrzymany w drodze rozkładu karbonylków ma cząstki

zbliŜone do ziaren
a)

postrzępionych,

sferoidalnych,

dendrytycznych,

płatkowych.

3. Parametr nie naleŜyący do podstawowych własności technologicznych proszku?

gęstość nasypowa.

sypkość.

lepkość.

formowalność.

4. Metal

stopieniu

indukcyjnym

piecu

próŜniowym

jest

rozpylany

w dyszy za pomocą argonu o wysokiej czystości w metodzie
a)

elektrolizy

rozpylania wodą.

rozpylania powietrzem.

rozpylania gazem obojętnym.

5. Do rozdrabniania materiałów kruchych stosuje się

obróbkę skrawaniem.

mielenie w młynach kulowych.

parowanie i kondensację.

metalotermię.

6. Nie otrzymuje się kształtek z materiału rozdrobnionego w metodzie

prasowanie w matrycach zamkniętych.

walcowanie.

odlewanie.

obróbka skrawaniem.

7. Maksymalne wartości ciśnienia prasowania nie przekraczają

600–800 MPa,

400–600 MPa,

200–400 MPa,

100–200 MPa.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

8. Proszki metali kruchych oraz ceramiczne miesza się w

mieszalnikach bębnowych.

mieszalnikach stoŜkowych.

mieszalnikach łopatkowych.

młynach kulowych.

9. Przedstawione kształty wyprasek naleŜą do klasy trudności wykonania

II.

III.

IV.

10. Prasowanie izostatyczne polega na zagęszczaniu proszku umieszczonego w elastycznej

formie za pomocą wysokiego ciśnienia hydrostatycznego
a)

powietrza.

cieczy.

piasku.

roztopionej cyny.

11. Kształtki w postaci prętów i rur wytwarza się z proszków w procesie

walcowania,

prasowania kroczącego,

wyciskania współbieŜnego,

prasowania izostatycznego.

12. Nie jest zaliczana do metod specjalnych metoda formowania

natryskiwanie.

prasowanie dynamiczne.

prasowanie pulsacyjne.

prasowanie w polu magnetycznym.

13. Spiekanie w fazie stałej przeprowadza się w temperaturze

0,4

−

0,5 temperatury topnienia metalu spiekanego.

0,5

−

0,6 temperatury topnienia metalu spiekanego.

0,6

−

0,7 temperatury topnienia metalu spiekanego.

0,7

−

0,8 temperatury topnienia metalu spiekanego.

14. W warunkach przemysłowych spiekanie przeprowadza się zwykle w

piecach elektrycznych oporowych.

w zbiornikach iłowych.

w zbiornikach stalowych.

nagrzewnicach.

15. Podczas spiekania atmosferę w piecu tworzy

powietrze,

zdysocjowany amoniak,

tlen,

dwutlenek węgla.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

16. W celu poprawienia odporności na korozję i zmiany właściwości fizycznych

i mechanicznych spieku stosuje się
a)

utlenianie w parze wodnej.

kalibrowanie.

nasycanie spieków metalami.

obróbkę plastyczną.

17. W procesie technologicznym (MA ODS) wytwarzania materiałów spiekanych na

osnowie niklu i Ŝelaza podczas prasowania zbiornik jest podgrzewany do temperatury
a)

200

270

300

370

18. Nie naleŜy do procesu technologicznego CMII Fuldens otrzymywania spieków

kształtowych ze spiekanych stali szybkotnących etap
a)

spiekanie w atmosferze obojętnej.

spiekanie w próŜni.

prasowanie izostatyczne na zimno.

mechaniczne rozdrobnienie proszków.

19. W procesie technologicznym wytwarzania spiekanych stali szybkotnących metodą CAP

odgazowanie jest przeprowadzane w temperaturze
a)

100–300°C.

200–400°C.

300–500°C

400–600°C.

20. Spiekanie wstępne w procesie otrzymywania węglików spiekanych przeprowadza się

w temperaturze
a)

800–1000°C.

700–900°C.

600–800°C.

500–700°C.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko………………………………………………………………………………….

Otrzymywanie materiałów z proszków spiekanych

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem: