РАЗДЕЛ 2
РАЗРАБОТКА НОВЫХ ПОРОШКОВЫХ ИЗНОСОСТОЙКИХ КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ ШЛАМОВЫХ ОТХОДОВ ПОДШИПНИКОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
2.1. Обоснование выбора базового материала и схемы легирования
В условиях прогрессирующего загрязнения окружающей среды решение проблем, связанных с образованием, накоплением, хранением, транспортировкой и утилизацией отходов стало для развитых стран одной из наиболее актуальных задач.
В Украине эта проблема также является особенно острой. По структуре промышленного производства Украины относится к странам с наиболее высокими в мире - как абсолютными, так и относительными - показателями образования отходов. Даже в условиях экономического кризиса и резкого спада производства объемы ежегодного образования отходов предприятий химико-металлургического, машиностроительного, топливно-энергетическоого, строительного, агропромышленного комплексов и отходов потребления по данным [140], достигают 700 миллионов тонн. Эти накопления стали одним из наиболее высоких факторов загрязнения окружающей среды.
Общая мировая политика в области проблемы отходов нацелена на стимулирование привлечения отходов для хозяйственного использования в качестве вторичных материально-сырьевых ресурсов. Проблемы создания малоотходных и энергосберегающих технологических процессов становятся весьма актуальными также в связи с постепенным истощением запасов минерального сырья и органического топлива. Одним из важных путей решения указанной задачи является утилизация отходов металлообработки, т.к., например, по данным работы [141], около половины ежегодно образуемой в машиностроении Украины стружки безвозвратно теряется. Традиционным, наиболее широко применяемым способом переработки отходов машиностроения является плавильный передел. В то же время, плавильный передел и связанные с ним операции, являясь эффективным средством переработки кускового лома и листовых отходов (высечки), на существующем уровне развития процессов сбора, хранения, транспортирования отходов и собственно металлургических процессов, не обеспечивает, на наш взгляд, необходимый технико-экономический эффект переработки металлосодержащих стружковых, шламовых и порошкообразных отходов.
Низкая эффективность традиционной технологии при переработке указанных отходов обусловлена следующими факторами:
- повышенный угар основных и особенно остродефицитных легирующих металлов, который в 2-3 раза превышает угар тех же металлов при переплаве кускового лома;
- снижение на 10-15% производительности металлургических агрегатов при использовании в шихте стружкового (порошкообразного) лома вместо кускового;
- отсутствие технологии и оборудования для предварительной подготовки ряда видов стружковых и порошкообразных отходов. При этом, подавляющее большинство шламовых и пылевидных отходов методами переплава в настоящее время практически не перерабатываются и изымаются из металлооборота, в результате чего народное хозяйство Украины ежегодно теряет более 100 тыс. тонн металла.
Недостатки традиционной технологии, особенно ощутимые при переработке дорогостоящих и высоколегированных сталей и сплавов, могут быть полностью устранены или сведены к минимуму при переработке стружковых и шламовых отходов методами порошковой металлургии. Эффективность применения порошковой металлургии в рассматриваемой области обусловлена следующим:
- разрабатываемые схемы переработки стружковых и шламовых отходов в порошок практически полностью исключают угар металла, неизбежный при плавильном переделе;
- методы порошковой металлургии позволяют регулировать состав и структуру получаемых материалов в значительно более широких пределах, чем при получении плавленых материалов;
- переработка шламовых отходов методами порошковой металлургии позволяет полностью вернуть это сырье в сферу производства и устранить ущерб, наносимый природной среде при их сборе в отвалы;
- использование стружковых и шламовых отходов в качестве сырья для получения изделий по технологии порошковой металлургии полностью сохраняет все ресурсосберегающие преимущества традиционной порошковой металлургии по сравнению с металлообработкой резанием из сортового проката.
Среди вторичных металлсодержащих отходов, образующихся при обработке конструкционных легированных сталей, одной из наиболее технологичных является стружка и шламы подшипниковой стали ШХ-15. Технологичность этих отходов связана, прежде всего, с их высокой однородностью по составу и свойствам, поскольку в общей массе подшипниковых сталей доля стали ШХ-15 и ее близких аналогов составляет более 90%.
Значительную часть отходов подшипниковой стали составляет безабразивный шлам - отходы опиловочных и обкаточных операций, представляющий собой порошкообразную стружку, увлажненную смазочно-охлаждающей жидкостью (СОЖ) на органической основе.
Выбор в качестве основы для изготовления износостойких материалов стали ШХ-15 обусловлен, также, тем, что указанная сталь отличается относительно высоким уровнем износостойкости среди аналогичных экономнолегированных сталей. Вследствие этого, она используется не только в качестве материала для изготовления деталей подшипников качения, но и для целого ряда других изделий, от которых требуется относительно высокая твердость, хорошее сопротивление износу и контактная прочность, таких как иглы распылителей форсунок, втулки плунжеров, плунжеры, клапаны и сёдла клапанов, кулачки, копиры и др. [142].
Авторы [143] рекомендуют сталь ШХ-15 в качестве одного из материалов для изготовления матриц, пуансонов и стержней пресс-форм для прессования порошков. В работе [144] сообщается о разработанной технологии получения из размолотой стружки стали ШХ-15 уплотнительных колец ходовой системы гусеничных тракторов, отличающихся высокой стойкостью к абразивному износу.
Таким образом, приведенные выше доводы необходимости создания малоотходных технологических процессо
- Київ+380960830922