Основные понятия о технологических процессах порошковой металлургии. Структура и элементы технологических процессов порошковой ме

     Непрерывные методы формования позволяют получить «протяженные» изделия (прутки, листы) методами порошковой металлургии. К непрерывным процессам формования относится формование в открытой пресс форме – клиновое или формование скошенным пуансоном; выдавливание или экструзия; а также формование в валках - прокатка. Все эти методы формования характеризуются постоянным или постепенно возрастающим давлением.

     Процесс формования, названный клиновым, позволяет  получить толстые листы и прямоугольные  стержни большого сечения из порошковых материалов при использовании оборудования сравнительно небольшой мощности. Процесс клинового формования происходит медленнее, чем обычное формование, однако для формования длинных пластин и прутков является рациональным и перспективным способом.

     Конечная  операция порошковой металлургии - спекание - заключается в нагреве и выдержке заготовок при t 0,7 от t плавления  основного компонента. Время выдержки 1-2 часа. В результате спекания между частицами порошка образуются металлические связи. Различают спекание твердой и жидкой фазы Спекание в твердой производится при температуре меньшей температуры плавления компонентов смеси. В жидкой при t превышающей t плавления одного из компонентов. При этом легкоплавкий компонент закрывает капиллярные поры. При необходимости порошковые изделия подвергают отделочным операциям.

     1) Калибрование получают изделия  с соответствующими размерами 

     2) Обработка резаньем при необходимости получения отверстий, нарезание резьбы.

     3) Термическая для улучшения поверхностных  свойств. 

     4) Повторное прессование и спекание  позволяет укрепить заготовку  и придать ей соответствующие  свойства.

     Круг  изделий, изготавливаемых методами порошковой металлургии, весьма широк и непрерывно расширяется. К ним относятся зубчатые колеса, рычаги, кулачки и поршни для автомобилестроения, машиностроения, энергетики, промышленности средств связи, строительной, горнодобывающей и авиакосмической промышленности. Из ленты, полученной холодной прокаткой никелевого порошка, изготавливают монеты (например, канадский пятицентовик). Порошок железа используется в качестве носителя для тонера в ксероксах, а также в качестве одного из ингредиентов изделий из зерновых продуктов и хлеба повышенной питательности. Алюминиевый порошок служит компонентом ячеистого бетона, красок и пигментов, твердого ракетного топлива.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Технико-экономические  показатели технологических процессов  порошковой металлургии. 

          Уровень технологии любого производства оказывает решающее влияние на его экономические показатели, поэтому выбор оптимального варианта технологического процесса должен осуществляться исходя из важнейших показателей его эффективности; производительности, себестоимости и качества производимой продукции.

     Производительность - показатель, характеризующий количество продукции, изготовленной в единицу времени.

     Себестоимость - совокупность материальных и трудовых затрат предприятия в денежном выражении, необходимых для изготовления и реализации продукции. Такая себестоимость называется полной. Затраты предприятия, непосредственно связанные с производством продукции, называются фабрично- заводской себестоимостью. Соотношение между различными видами затрат, составляющих себестоимость, представляет собой структуру себестоимости.

     Все затраты, необходимые для изготовления продукции, делятся на четыре основные группы:

     1) затраты, связанные с приобретением  исходного сырья, полуфабрикатов, вспомогательных материалов, топлива, воды, электроэнергии;

     2) затраты на заработную плату и отчисления во внебюджетные нужды всего числа работников;

     3) затраты, связанные с амортизацией.

     4) прочие денежные затраты (цеховые  и общезаводские расходы на  содержание и ремонт зданий, оборудования, технику безопасности, оплата за аренду помещений, оплата процентов банку и т.д.) .

     При составлении калькуляции себестоимости  единицы продукции применяют  расходные нормы по сырью, материалам, топливу и энергии в натуральных  единицах, а затем пересчитывают в денежном выражении.

     Соотношение затрат по различным статьям себестоимости  зависит от вида технологического процесса. Например, в металлургии при производстве металлов главными затратами являются затраты на энергию (так, в производстве алюминия эти затраты составляют 50 % себестоимости). В большинстве же химических процессов, особенно в производстве продуктов органического синтеза, полимеров и др., важнейшей статьей себестоимости служат затраты на сырье (около 70 %)

     Доля  заработной платы в себестоимости  продукции тем ниже, чем выше степень механизации и автоматизации труда, его производительность.

     Амортизация составляет примерно 3-4 % себестоимости и зависит от стоимости оборудования, его производительности, организации работы предприятия (отсутствие простоев).

Различают основные затраты (на основные материалы, технологическое топливо, энергию, покупные полуфабрикаты, зарплату основных рабочих) и затраты, связанные с обслуживанием процесса производства и управлением.

          Анализ структуры себестоимости необходим для выявления резервов производства, интенсификации технологических процессов. Основными путями снижения себестоимости при сохранении высокого качества продукции являются: экономное использование сырья, материалов, топлива, энергии; применение высокопроизводительного оборудования; повышение уровня технологии.

     Экономическая целесообразность применения порошковой металлургии для изготовления многих металлоизделий обоснована в следующих  случаях:

     - когда необходимо металлоизделиям придать особые свойства, которые невозможно получить другими способами;

     - когда расход дорогостоящего материала недопустим;

     - когда трудоемкость порошкового металлоизделия ниже альтернативного;

     - когда сложность геометрической формы детали требует для ее выполнения сложных и дорогостоящих инструментов.

     Технико-экономические  преимущества метода порошковой металлургии  перед другими способами производства:

     - экономия металла;

     - возможность замены цветных и дефицитных металлов менее дефицитными и более дешевыми без ущерба для свойств изделий;

     - повышение производительности труда;

     - получение материалов со специальными свойствами и т. п.

     Высокие технико-экономические показатели создали предпосылки для широкого применения порошковых материалов в  различных областях техники, роста  выпуска деталей и непрерывного расширения их номенклатуры.

     Сравнение экономических показателей:

1. При обработке резаньем до 80 % уходит в стружку, методом порошковой металлургии потери до 5 % (рис.2.1)

     

     Рис. 2.1 - Сравнение экономических показателей при производстве металлоизделий

2. Трудовые затраты в 8 раз меньше чем обычными методами, производительность труда в 2 раза больше

3. Порошковая металлургия позволяет заменить изделия из цветных металлов, материалами на основе железного порошка.

     Основные  технико-экономические показатели (для предварительных укрупненных расчетов) приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Основные технико-экономические показатели

 

     Станкоемкость на 1 тонну изделий представляет собой затраты нормируемого времени на изготовление тонны изделий по всем станочным операциям, предусмотренным технологическим процессом.

       (2)

     где Ст - станкоемкость на 1 тонну, станко-ч;

       С - станкоемкость на 1 тонну на операции i-го вида, станко-ч;

       n - количество видов операций.

     Трудоемкость  на 1 тонну изделий представляет собой сумму трудоемкости на 1 т всех операций, входящих в технологические процессы, т.е.

     - (3)

     где Тт - технологическая трудоемкость на 1 тонну изделий, чел.-ч;

       Ттi - трудоемкость на 1 тонну на i-й операции, чел-ч;

       n - количество операций, входящих в технологический процесс; определяется как соотношение станкоемкости на 1 тонну на этой операции (Стi) к коэффициенту многостаночного обслуживания оборудования, задействованного на той же операции.

     Ориентировочные технико-экономические показатели приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Ориентировочные технико-экономические показатели

 

     Примечания  к таблице 2.1. Выпуск в год приведен для среднесерийного производства при годовом выпуске 1000 - 5000 т при наиболее типичном соотношении технологических схем:

     - однократное прессование (конструкционные материалы) - 40 %;

     - двойное прессование (конструкционные материалы) - 10 %;

     - штамповка (конструкционные материалы) - 20 %.

     2. Для определения данных для  мелкосерийного производства следует  применить коэффициент 0,8, для  крупносерийного и массового  производства соответственно - 1,15.