1

1. ELEMENTE DE METALURGIA PULBERILOR INTRODUCERE În seria procedeelor de prelucrare dimensională a metalelor au

pătruns, din ce în ce mai mult tehnologiile de prelucrare prin agregare de pulberi metalice, care, în ultimele două decenii, au dobândit largi aplicaţii în toate ramurile industriei. Aceste tehnologii, spre deosebire de cele clasice - bazate pe procesele de topire, turnare şi deformare plastică a metalelor- constau în obţinerea şi utilizarea pulberilor metalice, ca atare, sau sub forma produselor compactizate şi sinterizate.

În esenţă, prelucrarea prin agregare de pulberi constă din următoarele etape principale: a) obţinerea pulberilor de metale (sau combinaţii metalice şi metaloide); b) amestecarea pulberilor de diferite tipuri; c) compactizarea (în general prin presare) a pulberilor omogenizate, în anumite forme şi dimensiuni; d) tratamentul termic al semifabricatelor şi pieselor rezultate prin compactizare; e) prelucrări mecanice de rectificare şi superfinisare.

Pulberea este materialul alcătuit din particule (granule) de metale pure, aliaje, de compuşi intermetalici sau de amestecuri mecanice ale mai multor componenţi şi ale căror dimensiuni pot varia în limitele 0,1...1000 μm. Mărimea granulelor utilizate în agregarea pulberilor, pe scară industrială, este însă cuprinsă în limite mai restrânse (1...400 μm).

Cuvinte cheie: pulberi metalice, particule, comprimare, sinterizare, agregate,etc.

1.1 PROPRIETĂŢI FIZICO-CHIMICE ALE PULBERILOR METALICE Pulberile metalice se caracterizează printr-o serie de proprietăţi fizico-

mecanice şi chimice care determină în mare măsură proprietăţile finale ale produselor obţinute prin agregarea de pulberi. Dintre aceste proprietăţi sunt mai importante următoarele :

a) Forma particulelor apreciată pe baza raportului dintre cele trei dimensiuni ale particulelor. După formă, particulele de pulberi pot fi :

- fibroase sau aciculare, a căror lungime depăşeşte cu mult celelalte două dimensiuni (l ≥ b ≥ h);

- lamelare (plate), la care lungimea şi lăţimea sunt de acelaşi ordin de mărime şi depăşesc cu mult grosimea (l ≈ b »h);

- echiaxiale (poliedrice sau sferoidale), la care toate cele trei dimensiuni sunt aproximativ egale (l≅ ≅b h ).

b) Calitatea suprafeţei, care poate fi netedă şi regulată sau neregulată (rugoasă). Majoritatea pulberilor au suprafaţă neregulată, ceea ce uşurează de altfel tendinţa de agregare (compactare).

c) Structura internă a particulelor se poate prezenta sub aspect spongios, dendritic sau compact; uneori, în interior, granulele de pulberi pot prezenta macropori închişi sau deschişi.

Mărimea, forma şi structura internă a particulelor depind în cea mai mare măsură de metodele de elaborare a pulberilor metalice.

2

d) Repartiţia granulometrică. De regulă, se obţin prin diverse limite, neexistând posibilitatea de obţinere a unor pulberi monogranulare.

e) Volumul de umplere Vu este volumul ocupat de 100 g de pulbere vărsată liber într-un vas de măsurare.

f) Densitatea de umplere ρu, în g/cm3, calculată direct din volumul de umplere cu relaţia

ρuuV

= 100 [g / cm3] (1.1)

g) Compactitatea de umplere Cu, în %, arată cât din volumul ocupat aparent de pulbere este ocupat efectiv de materialul solid, restul până la 100% fiind porozitatea totală Pu (de umplere).

C Cuu

mu= ⋅ = −ρ

ρ100 100; [%]; P [%]u (1.2)

unde ρm este densitatea materialului pulberii. h) Densitatea de presare ρp, în g/cm3, şi compactitatea de presare Cp,

în %, pot fi calculate pentru o anumită presiune de compactizare p, în 104 N/cm3, din masa şi volumul produsului astfel presat.

În stadiul actual al dezvoltării metalurgiei pulberilor, principalele direcţii de folosire a pulberilor metalice sunt :

a) folosirea pulberilor metalice pentru depuneri anticorozive, refractare sau rezistente la uzură, pe suport metalic din fontă, oţel sau neferoase;

b) utilizarea pulberilor metalice din oţeluri rapide şi aliaje dure în procesele de presare-sinterizare şi de presare izostatică pentru obţinerea de semifabricate destinate executării de scule şi matriţe;

c) aplicaţiile pulberilor pe bază de cupru, fier şi aluminiu pentru confecţionarea materialelor antifricţiune poroase cu autolubrifiere (lagăre, plăcuţe pentru discuri de frână etc.);

d) diverse produse realizate prin sinterizare, de exemplu filtre pentru gaze şi lichide, obţinute din pulberi de oţeluri anticorozive, nichel, bronz, alamă etc., precum şi magneţi din pulberi de fier aliate cu pulberi de siliciu (FeSi), cu nichel (FeNi), cu cobalt (FeCo) şi cu molibden (FeMo);

e) utilizarea pulberilor metalice în tehnica obţinerii de cermeţi de tipul UO2-Al şi UC-Al, pentru bare de combustie nucleară, de tipul B4C-Al, folosite ca bare de reglare pentru reactoarele nucleare sau de tipul Mo-ZrO2 pentru navete spaţiale;

f) aplicaţii foarte largi cu pulberi metalice pe bază de nichel (Ni-Cr-Si; Ni-Cr; Ni-Si; Ni-B-Si), carburi (WC-Co) şi pe bază de crom-nichel pentru depuneri pe suprafeţe metalice, în vederea obţinerii de piese metalice cu proprietăţi de rezistenţă la uzare, duritate, rezistenţe la oboseală, la coroziune, refractaritate etc. Prin utilizarea pulberilor de depunere devine posibilă obţinerea pieselor în construcţia de maşini din aliaje curente (fontă, oţel-carbon sau slab aliat), care apoi sunt acoperite prin pulverizare cu depuneri metalice pentru obţinerea unor structuri superficiale cu caracteristicile solicitate de funcţionalitatea acestor piese. O asemenea tehnică prezintă avantaje remarcabile în privinţa economisirii metalelor şi aliajelor deficitare, oferă posibilitatea recondiţionării pieselor uzate, prin reîmprospătarea stratului superficial şi remanierea unor defecte de turnare sau de prelucrare a pieselor suport.

Principalele avantaje tehnico-economice ale obţinerii pieselor prin presare-sinterizare sunt:

3

- economii mari de metal (pierderile prin prelucrare ulterioară sunt de numai 1-3%, pe când la metodele clasice de obţinere a pieselor prin turnare sau deformare plastică variază în limitele 20-80%);

- se pot obţine piese la dimensiunea dorită, fără să fie necesare rectificări;

- obţinerea unor compoziţii şi structuri precise şi uniforme în întreaga masă a pieselor finite;

- productivitate foarte înaltă, prin mecanizarea şi automatizarea foarte avansată a proceselor tehnologice.

Este de menţionat, însă, că există şi unele dezavantaje, în stadiul actual, ale tehnologiilor de prelucrare prin agregare de pulberi, dintre care sunt de menţionat: costul ridicat al pulberilor; limitele impuse de complexitatea formei geometrice a pieselor; nu se pot obţine piese prea mari; costul ridicat al matriţelor de presare (care se amortizează numai în cazul producţiei de serie mare).

1.2 PROCEDEE DE ELABORARE A PULBERILOR METALICE În stadiul actual al dezvoltării metalurgiei pulberilor există un număr

apreciabil de procedee şi tehnici de obţinere a pulberilor metalice, care depind de natura materialelor metalice de pornire, de tehnicile de prelucrare ulterioară a pulberilor, de forma şi caracteristicile pulberilor şi de calitatea pieselor formate prin agregare de pulberi. Dintre aceste procedee şi tehnici sunt de menţionat următoarele:

1.2.1. Măcinarea în mori cu bile şi vibratoare. Procedeul utilizează

morile cu bile clasice, pentru obţinerea unui număr restrâns de pulberi, cum sunt pulberile de feroaliaje, de metale dure, de prealiaje casante, la măcinarea aşchiilor de fontă sau oţel casante. Măcinarea în mori vibratoare cu bile se aplică în special la fabricarea pulberilor fine de aluminiu, a carburii de wolfram şi de titan sau a pulberii fine de grafit.

1.2.2. Metoda carbonil se aplică pentru obţinerea pulberilor metalice

din fază gazoasă (pulberi de Fe, Ni, Co, Cr, Mo, W, ş.a.). Prin tratarea metalului respectiv, în anumite condiţii de temperatură şi presiune cu CO, se obţine carbonilul metalului după reacţia

nM m CO M COn m+ ⇔( ) ( ) Carbonilul rezultat are proprietatea de a se vaporiza la temperaturi

foarte scăzute, descompunându-se în pulbere de metal şi CO, conform reacţiei: M CO nM m COn m( ) ( )→ +

Prin descompunerea unui amestec de carbonil se pot obţine direct pulberi de aliaje (Fe-Co, Fe-Ni, Fe-Mo, Ni-Co). Pulberile rezultate prin această metodă sunt foarte fine şi deosebit de pure, fiind utilizate în special pentru obţinerea materialelor magnetice sinterizate.

1.2.3. Metoda electrolitică permite, de asemenea, obţinerea de pulberi

de mare puritate, chiar şi în cazul utilizării de materii prime mai puţin pure. Metoda se bazează pe elecroliza soluţiilor de săruri metalice, rezultând prin depunerea metalului un catod poros, care se transformă în pulbere prin măcinare. Dezavantajul principal al metodei îl constituie costul ridicat al pulberii.

4

1.2.4. Pulverizarea din fază lichidă în curent de gaz (procedeul atomizării) constă în pulverizarea unui jet de metal lichid în curent de aer sau gaz inert (argon) într-o incintă închisă etanş. Prin acest procedeu se obţin, de regulă, pulberi sferoidale, cu o productivitate mare (3-10 t/h). În cazul obţinerii de pulberi sferoidale (fig. 4.1) de înaltă puritate din oţeluri anticorosive şi refractare, rapide sau superaliaje pe bază de nichel, cobalt ş.a., se utilizează procedeul de pulverizare în jet de argon.

Procedeul constă, în esenţă, în topirea aliajului într-un cuptor de inducţie, în vid. După topirea aliajului, în recipientul de lucru vidat, în prealabil, se introduce argon, până la presiunea atmosferică şi aliajul topit se evacuează, pe la fundul cuptorului de inducţie, printr-o pâlnie intermediară, confecţionată din material refractar, încălzită cu o rezistenţă electrică până la 13000C, de unde se scurge apoi sub forma unui jet continuu în dispozitivul de pulverizare cu jeturi de argon. Aici, sub acţiunea jeturilor de argon, jetul de metal topit este spart în picături fine, care în cădere în recipientul de lucru, se solidifică şi se răcesc, rezultând pulberea care se colectează în containerul de la baza instalaţiei (fig. 1.2)

Fig. 4.1 Pulberi sferoidale.

Instalaţia este dotată cu sisteme de vidare, recirculare şi purificare a argonului.

Încărcătura metalică a cuptorului cu induc-ţie în vid este alcătuită, de preferinţă, din bare sau lingouri de aliaje topite şi turnate în vid, având compoziţia chimică a pulberilor metalice. Schema de principiu a pulverizării cu gaz inert este dată în fig. 1.3, din care rezultă că procesul este determinat de un complex de factori :

a) Proprietăţile metalului lichid: compoziţia chimică,

vâscozitatea η, tensiunea superficială σ, gradul de supraîncălzire, viteza de curgere a metalului lichid, diametrul jetului de lichid d şi lungimea jetului F. b) Parametrii agentului de atomizare: presiu-nea p, viteza de curgere v, debitul Q al gazului, un-ghiul de înclinare al jetului de gaz α, lungimea jetului de gaz E şi diametrul ajuta-jului prin care iese jetul de gaz. c) Parametrii incintei de pulverizare: înălţimea spaţiului de atomizare H, diametrul interior al incin-tei, mediul de răcire. Unul din elementele active ale instalaţiei de atomizare este ajutajul de pulverizare. În practică, se utilizează o di-versitate de tipuri de ajutaje, alegerea acestora fiind de-terminată de proprietăţile fizico-chimice ale aliajului lichid, de caracteristicile pulberii (formă, fineţe) şi de compoziţia granulometrică a acestora. Pentru atomiza-rea aliajului greu fuzibil (fonte, oţeluri, aliaje pe bază de nichel şi cobalt) sunt recomandate ajutajele cu jet turbionar convergent, la care introducerea gazului în camera de alimentare a jetului se face tangenţial, iar jetul de metal lichid are forma unui con convergent, care atacă jetul sub un unghi α (fig. 1.3). Diametrul jetului de gaz poate fi reglat în limitele 0,25...1,0 mm.

Fineţea particulelor de pulbere creşte cu mărimea presiunii gazului, a

5

unghiului α, cu temperatura metalului lichid şi cu scăderea diametrului de metal lichid d, diametrul jetului de gaz şi lungimii jetului de metal F. Unghiul α, în cazul atomizării aliajelor greu fuzibile, variază între 18 şi 28o.

1.2.5 Pulverizarea

centrifugală cu fascicul de electroni (procedeul EBDR = Electron Beam Rotating Disc). Instalaţia (fig. 1.4) este alcătuită dintr-o cameră de topire 1, prevăzută cu manta de răcire, în care se face vid înaintat (∼10-4 mbar) şi în care are loc topirea electrodului consumabil 2, în contact cu fasciculele de electroni, obţinute cu ajutorul unor tunuri electronice (electron guns) 3.

Fig. 1.2 Instalaţie de pulverizare (atomizare) în jet de argon: 1 - pompe de vid; 2 - cuptor de inducţie în vid cu evacuare prin vatră; 3 - pupitru de comandă; 4 - dispozitiv de atomizare (ajutaj); 5 - alimentare cu argon; 6 - recipient de lucru; 7 - evacuarea argonului; 8 - container de colectare a pulberilor.

Fig. 1.3 Schema de principiu a pulverizării cu gaz inert.

Fig. 1.4 Schema instalaţiei de

pulverizare prin procedeul centrifugal cu fascicul de electroni (EBDR) :

1 - cameră de topire; 2 - electrod consumabil; 3- racord la tunuri de

electroni; 4 - disc rotativ; 5 - placă de deviere; 6 - cameră de colectare; 7 - container;8 - instalaţie de vidare; 9 - instalaţie de forţă; 10 - circuit de apă

de răcire.

6

Picăturile de metal, rezultat din topirea barei, cad pe discul rotativ 4, care practic este un creuzet din cupru, cu pereţi dubli răciţi cu apă, supus mişcării de rotaţie. Metalul lichid colectat în creuzet este dispersat sub acţiunea forţei centrifuge sub formă de picături fine în toate direcţiile, rezultând, prin solidificare, pulberea metalică. Pulberea colectată la baza camerei de topire este aspirată apoi în colectorul 6, de unde este trecută în containerul 5.

Un parametru tehnologic important al acestui procedeu este viteza de rotaţie a creuzetului, care determină traiectoria picăturilor de metal lichid şi fineţea pulberilor (în mod obişnuit se lucrează cu turaţii de 2000...8000 rot/min).

1.3 TEHNOLOGII DE OBŢINERE A PRODUSELOR PRIN

AGREGARE DE PULBERI Procesul tehnologic de fabricare a produselor prin agregare de pulberi

comportă următoarele operaţii principale: a) pregătirea pulberii sau a amestecurilor de pulberi pentru formare; b) formarea semifabricatelor sau produselor; c) sinterizarea semifabricatelor; d) operaţii suplimentare şi e) controlul produselor sinterizate.

Din diversitatea de procedee de formare sunt de reţinut : 1.3.1 Procedeul prin presare-sinterizare. În acest caz, pulberea sau

amestecul de pulbere sunt presate în matriţe, confecţionate din oţeluri speciale, carburi metalice sau materiale ceramice, aplicându-se principiul presării

Fig. 1.5 Principiul presării unilaterale (a) şi bilaterale (b) :1 - manta; 2 - poanson superior; 3 - poanson inferior; 4 - piesa presată; 5 - arc.

unilaterale sau bilaterale (fig. 1.5). În cel de-al doilea caz, se obţin piese cu omogenitate mai mare. Presiunea necesară pentru compactizare este de (2...10) ⋅104 N/cm2.

Pentru a se reduce frecarea în timpul scoaterii pieselor formate din matriţă, pulberile se amestecă cu lubrifianţi (stearaţi de zinc, staniu, calciu, stronţiu etc.) în proporţie de 0,5-1%. Uneori, în amestecul de pulberi se folosesc şi lianţi în proporţie de 1...5%, care au rolul de a mări adeziunea între particulele de pulbere.

Pentru presarea pulberilor în matriţă se utilizează prese mecanice şi hidraulice de mare putere. Cel mai frecvent se folosesc presele mecanice, cu forţe de presare ce nu depăşesc 2500 kN şi care au randamente ridicate (10...30 piese/ minut). Presele de formare a pulberilor se caracterizează prin automatizarea înaltă

7

a operaţiilor de umplere cu pulbere a matriţei, presarea şi scoaterea piesei formate. Piesele formate prin presare se supun operaţiei de sinterizare, care se realizează prin încălzire la o temperatură egală sau superioară temperaturii de recristalizare, practic la 0,75...0,80 din temperatura de topire a componentului principal. În urma sinterizării, se măreşte rezistenţa mecanică prin formarea unei legături continue în masa produsului.

Durata de sinterizare se corelează cu dimensiunea pieselor, variind între 30 şi 80 min. Mediul folosit poate fi reducător, oxidant, carburant, neutru şi de nitrurare.

Pentru sinterizare, se utilizează cuptoare speciale şi instalaţii anexe pentru prepararea mediilor protectoare. Cuptoarele trebuie să îndeplinească unele condiţii: asigurarea unor temperaturi precise în diferite zone de lucru, siguranţă în exploatare, randamente înalte, consumuri reduse de energie.

Dintre cuptoarele frecvent utilizate pentru sinterizarea pulberilor sunt de reţinut :

a) Cuptorul tubular cu bandă transportoare (fig. 1.6) are un regim continuu de funcţionare şi randament productiv ridicat. Piesele presate sunt încălzite până la sinterizare într-un cuptor tubular cu rezistenţă electrică, de regulă, în mediu de gaz protector (azot, argon), fiind deplasate, de pe o platformă de încărcare, în camera de lucru, cu ajutorul unei benzi transportoare. După procesul de sinterizare, piesele sunt evacuate din cuptor printr-o uşă amplasată în partea opusă a zonei de încărcare. Cuptorul este prevăzut cu sisteme de reglare automată a temperaturii de lucru şi a vitezei de deplasare a benzii transportoare.

b) Cuptorul tip clopot (fig. 1.7) se utilizează la sinterizarea pieselor mari şi a discurilor de fricţiune. Pentru încălzire, se folosesc elemente rezistive din grafit, molibden sau tantal, cu care se pot obţine temperaturi foarte înalte (1400...

Fig.1.6. Cuptor tubular cu bandă transportoare sau role :1 - platformă de

încărcare; 2 - perdea de flacără; 3 - hotă de aspiraţie; 4 - mecanism pentru uşa intermediară; 5 - uşă de evacuare; 6 - bandă transportoare; 7 - tambur;

8 - răcitor; 9 - camera de lucru; 10 - elemente de încălzire; 11 - antecameră; 12 - elemente de încălzire în zona de preîncălzire; 13 - mecanism de avans.

8

24000C). Deşi sunt cuptoare discontinue, agregatele de acest tip au randamente productive foarte înalte datorită ciclurilor scurte de lucru şi a gradelor ridicate de automatizare. Cuptorul este prevăzut, de asemenea, cu sisteme de reglare automată a temperaturii şi a ciclului de lucru. Cuptoarele de acest gen pot lucra în atmosferă controlată de gaz inert (Ar sau He) sau în vid, fiind utilizate, în afara proceselor de sinterizare a pulberilor, şi la tratamente termice.

Fig.1.7 Cuptor de sinterizare tip clopot cu încălzire rezistivă : 1 - clopot interior din oţel refractar; 2 - încărcătură; 3 - jgheab de închidere cu ulei; 4 - placă de

bază; 5 - jgheab de închidere cu nisip fin; 6 - recipient (clopot) exterior; 7 - rezistenţă electrică; 8 - inel de ridicare.

c) Cuptorul cu încălzire inductivă (fig. 1.8) asigură încălzirea rapidă,

temperaturi înalte (max. 2200 0C) şi posibilitate de lucru în aer, în vid sau în atmosferă de gaz inert. Frecvenţa de lucru pe circuitul de medie frecvenţă este cuprinsă în gama 500...4000 Hz. Cuptoarele cu inducţie pot fi folosite atât pentru sinterizarea pulberilor cât şi pentru tratamente termice.

1.3.2. Procedeul prin presare izostatică. Procesele de presare izostatică

(HIP = Hot Isostatic Pressing) au găsit în ultimul deceniu largi aplicaţii, depăşindu-se faza experimentărilor de laborator şi de pilot, prin realizarea de unităţi industriale, cu performanţe tehnice deosebite şi productivitate înaltă.

În esenţă, presarea izostatică este un procedeu de prelucrare termomecanică, care constă în aplicarea unor presiuni izostatice foarte ridicate (500...10000 bar), cu ajutorul unui mediu fluid (lichid sau gaz) pe feţele unui corp metalic, în scopul compactării acestuia. Procedeul se aplică atât la compactarea pulberilor metalice sau nemetalice introduse în capsule (containere) din tablă, cât şi pieselor turnate, din oţeluri şi alte aliaje speciale, în scopul îndepărtării microretasurilor şi sulfurilor rezultate din turnare.

Presarea izostatică se aplică cu rezultate remarcabile la compactarea pulberilor din oţeluri rapide, anticorozive şi refractare, superaliaje pe bază de nichel, precum şi a carburilor dure şi a materialelor compozite. În privinţa compactării pieselor turnate de precizie, este de reţinut că acest procedeu a găsit,

9

în prezent, largi aplicaţii în tehnologiile de obţinere a pieselor din superaliaje pe bază de nichel şi aliaje de aluminiu şi titan, destinate în special industriei aeronautice. Utilajul de bază - presa izostatică - este un recipient (fig. 1.9) de înaltă presiune 1, închis la ambele capete cu saboţii de închidere 2 şi 3, în care se introduce mediul

Fig. 1.9. Schema de principiu a unei prese izostatice :

1 - recipient de presiune; 2 şi 3 - saboţi de închidere; 4 - ecran termic; 5 - rezistenţă electrică; 6 - container cu pulbere; 7 - suport cu grătar; 8 - termoelement.

de presare izostatică, de regulă un gaz inert (argon), la presiuni cuprinse între 500 şi 10000 de bar. Piesele supuse compactării (containerul cu pulberi sau piesele turnate), introduse în recipientul de presiune pe un suport-grătar 7, sunt încălzite

Fig. 1.8. Cuptor cu inducţie pentru sinterizări şi tratamente termice : 1 - izolaţie; 2 - inductor; 3 - creuzet; 4 - vizor; 5 - capac; 6 - racord electric.

10

la temperatura optimă de compactare cu ajutorul unei rezistenţe electrice, protejată la exterior cu ecranul termic 4. Temperatura elementului de încălzire rezistivă este controlată cu ajutorul mai multor termoelemente 8, introduse radial, prin peretele recipientului de presiune, în scopul înregistrării gradienţilor de temperatură pe verticală.

Presiunea izostatică din interiorul recipientului se transmite uniform pe toate feţele piesei de compactat.

Presarea izostatică se poate realiza la rece sau la cald. Ca fluid de presiune, în cazul presării izostatice la rece, se utilizează apa, uleiul sau aerul. La presarea izostatică la cald, agregatul de presiune este un gaz inert (argon sau heliu). Fluidul de presiune este introdus în recipientul 1 cu ajutorul pompelor de mare presiune (pentru lichide) sau cu ajutorul compresoarelor (pentru gaze).

Ca elemente de încălzire rezistivă se folosesc, în funcţie de temperatura de încălzire şi de fluidul de presiune, rezistenţe din aliaje Ni-Al-Fe, molibden, kanthal sau de grafit. Rezistenţele din molibden şi grafit se folosesc la temperaturi înalte (1400...1800 0C) şi în atmosferă de gaz inert., în special la compactarea pulberilor şi pieselor turnate din superaliaje pe bază de nichel. Rezistenţele din aliaje Ni-Al-Fe se utilizează la temperaturi de maximum 1000 0C, fiind destinate prelucrării aliajelor de aluminiu şi titan. Este de menţionat că s-au realizat şi prese cu încălzire inductivă care prezintă avantajele unei fiabilităţi ridicate şi posibilitatea aducerii într-un timp foarte scurt la temperatura de regim.

1.4 ECONOMICITATEA TEHNOLOGIILOR PRIN AGREGARE DE PULBERI

Tehnologiile de prelucrare prin agregare de pulberi, comparativ cu procesele de turnare şi de deformare plastică, asigură o utilizare mai intensivă a metalului, prin asigurarea unor coeficienţi ridicaţi de scoatere (85...95%) şi o importantă economie de metal, prin reducerea accentuată a adaosurilor de prelucrare prin aşchiere.

Aceste avantaje devin evidente, ‘n special ‘n cazul materialelor metalice scumpe şi deficitare, de exemplu superaliaje pe bază de nichel şi cobalt, aliaje de titan, oţeluri anticoroz166ive şi refractare, oţeluri rapide ş.a. Este deosebit de concludent, în acest sens, cazul fabricării discurilor pentru motoarele turboreactive pentru aviaţie din superaliaje pe bază de nichel, când, tehnologiile de topire prin inducţie (TIV), de retopire cu arc sub vid (RAV) şi a prelucrării lingourilor retopite prin forjare liberă şi matriţare, urmate de prelucrări prin aşchiere, necesită consumuri de metal foarte mari (pentru o piesă finită de 11 kg se porneşte iniţial de la un semifabricat de 200 kg, aşa după cum rezultă din figura 1.10).

11

Fig. 1.10 Gradul de utilizare a metalului la fabricarea discurilor de turbină din superaliaje pe bază de nichel prin tehnologia convenţională.

Fig. 1.11 Comparaţie între costurile de producţie la fabricarea discurilor de turbină din superaliaje pe bază de nichel prin procedeele convenţional şi neconvenţional.

În figura 1.11 este reprezentată comparativ structura costurilor de

producţie la fabricarea discurilor de turbină din superaliaje pe bază de nichel prin procedeul convenţional (turnare si forjare) prin metalurgia pulberilor, respectiv forjare convenţională si compactare izostatică (procedeul HIP), din care rezultă eficienţa economică a tehnologiei de prelucrare prin agregare de pulberi.