Metallurgia proszkowa, jak sama nazwa wskazuje, jest metodą przetwarzania, która wykorzystuje metali proszek jako surowce, a także jest prasowana i spiekana do produkcji różnych produktów. To nie jest nowy proces i technologia, a nawet można go prześledzić do starożytnego Egiptu. Jednak w dzisiejszym dążeniu do zrównoważonego rozwoju i zielonego rozwoju jest to zgodne z rozwojem czasów i jest coraz bardziej używane. Dziś przyjrzyjmy się tej metodzie produkcyjnej, która może stanowić nową opcję dla wszystkich metod produkcji części.
PROCES
Metalurgia proszku jest podobna do kucia lub odlewania, ale różnica polega na tym, że jego surowcem jest metaliowy proszek (powszechnie żelazo, stal, miedź itp.). Sproszkowane surowce są prasowane w temperaturze pokojowej (ogrzewane w specjalnych przypadkach) za pomocą złożonych form. Rozmiar prasowanego przedmiotu obrabianego jest blisko gotowego produktu, ale jego właściwości mechaniczne są nadal niestabilne. W celu dalszego wzmocnienia go jest następnie spiekany w temperaturze bliskiej, ale nieco niższej niż temperatura topnienia zastosowanego metalu. W tym czasie zmieni się mikrostruktura produktu, a komponent o precyzyjnych wymiarach i wysokiej wytrzymałości zostanie uzyskany.
Ogólnie rzecz biorąc, części uzyskane przez metalurgię proszkową mogą być stosowane bezpośrednio, ale w razie potrzeby można je również przetwarzać w celu przetwarzania wtórnego, takich jak wykończenie, obróbka cieplna, galwanizacja lub powłoka, kumpel strzałowy itp., Aby poprawić lub poprawić tolerancję, gęstość, siłę, kształt, oporność na korozję i inne właściwości części.
Zalety metalurgii proszku
W porównaniu z innymi technologiami produkcyjnymi metalurgia proszku wytwarza prawie brak marnotrawstwa materiału, szybkość wykorzystania materiału przekracza 97%i może bezpośrednio tworzyć złożone geometryczne kształty i utrzymywać ścisłą kontrolę tolerancji wymiarowej w produktach spiekanych, które mogą zmniejszyć, a nawet całkowicie wyeliminować operacje przetwarzania w tradycyjnych procesach produkcyjnych. Właśnie dlatego nazywamy to technologią produkcji zielonej.
Oprócz oszczędności przyniesionych przez te procesy, metalurgia proszkowa ma swoją wyjątkowość. Wykorzystuje przewagę swoich surowców jako proszków, aby osiągnąć niektóre kontrole, które są trudne lub niemożliwe do osiągnięcia w tradycyjnym przetwarzaniu, takich jak kontrola współczynnika kombinacji składu chemicznego, kontrola mikrostruktury i kontrola porowatości.
Użyjmy niektórych konkretnych przykładów produktów, aby zwiększyć zrozumienie wszystkich.
1. Połącz materiały, których nie można rozwiązać
Metallurgia proszkowa pozwala na przetwarzanie kombinacji materiałów, które są zwykle uważane za niezgodne w intymnej mieszanej formie. Udowodnione przykłady takich aplikacji metalurgicznych proszku obejmują:
Materiały tarcia do podszewki hamulcowej i twarzy sprzęgła, w których szereg materiałów niemetalicznych
(Służy do przekazywania oporności zużycia lub kontroli poziomów tarcia) są osadzone w macierzy miedzi lub żelaza.
Cementowane węglikisą często używane do tnącej narzędzia, narzędzi do tworzenia lub materiałów ściernych. Obejmują one twardą fazę związaną z metalem, mikrostrukturę, którą można wytwarzać tylko przez spiekanie fazy ciekłej w temperaturze powyżej temperatury topnienia spoiwa. Głównym przykładem tego materiału jest węglika wolframowe związane z kobaltem, ale można również zastosować inne węgliki cementowane, w tym szereg innych węglików, azotek, karbwbohtridów lub tlenków, a inne metale oprócz kobaltu mogą być stosowane jako wiążki (Ni, Ni-CR, Nikela itp.).
Materiały do cięcia diamentugdzie drobny piasek diamentowy jest równomiernie rozproszony w metalowej matrycy. Ponownie spiekanie fazy ciekłej jest stosowane w przetwarzaniu tych materiałów.Materiały kontaktowe elektryczne, takie jak miedź/wolfram, srebro/tlenek kadmu.
2. Przetwarzanie materiałów o bardzo wysokich temperaturach topnienia
Technologia metalurgii proszku może przetwarzać materiały o bardzo wysokich temperaturach topnienia, w tym metale oporne, takie jak wolfram, molibden i tantalum. Takie metale są trudne do wyprodukowania przez topnienie i odlewanie i są ogólnie bardzo kruche w stanie rzuconym. Produkcja kęsów wolframowych była jednym z wczesnych zastosowań metalurgii proszkowej, która następnie została użyta do rysowania przewodów do lamp żarowych.
3. Produkty z kontrolowaną porowatością
Technologia metalurgii proszku może wytwarzać produkty o kontrolowanej porowatości strukturalnej. Elementy filtra spiekania są przykładem takiej aplikacji. Innym głównym przykładem jest łożyska związane z olejem lub samokrywaniem, jedno z najstarszych zastosowań metalurgii proszku, w której połączona porowatość w spiekanej strukturze stosuje się do zawierania oleju smarującego.
4. Produkty o doskonałych właściwościach
W niektórych konkretnych zastosowaniach procesy metalurgii proszku często mogą wytwarzać doskonałe właściwości poprzez doskonałą kontrolę mikrostruktury, w przeciwieństwie do konwencjonalnych procesów odlewania lub kucia. Dobre przykłady takich aplikacji to:
Materiały magnetyczne
Prawie wszystkie twarde (stałe) magnesy i około 30% miękkich magnesów jest przetwarzanych z surowca proszkowego.
Szybka stal
Materiały przetworzone w metalurgii w proszku mają drobniejszą i bardziej kontrolowaną mikrostrukturę niż produkty kute, o wyższej wytrzymałości i wydajności cięcia.
Stopy niklu lub kobaltu w wysokiej temperaturze
Nikiel lub nadpełnia oparte na kobalcie są stosowane w zastosowaniach silników lotniczych, w których procesy metalurgii proszkowej mogą zapewnić zakres składu i kontrolę mikrostruktury, których nie można osiągnąć konwencjonalnie, zwiększając w ten sposób temperatury pracy i wydajność.
Ograniczenia metalurgii proszku
Chociaż metalurgia proszkowa ma różne zalety, nadal istnieją pewne ograniczenia w jego zastosowaniu. Główne punkty są następujące:
1. Wielkość części i waga są ograniczone:
Metallurgia proszkowa wymaga procesu prasowania, który będzie używał prasy. Dlatego jest ograniczony obecnym tonażem prasowym, a rozmiar nie może być bardzo duży, zwykle około 250 mm. Ponadto, ze względu na ograniczoną płynność proszku metalu, nadal trudno jest wytwarzać części o wadze ponad 20 kg przy użyciu procesu metalurgii proszku.
2. Nie nadaje się do zastosowań o uderzeniu i dynamicznym obciążeniu
Ponieważ gęstość części metalurgii proszku jest zwykle niska, ich wytrzymałość i wytrzymałość nie są tak dobre, jak części kute lub obrabiane. Pory po zagęszczaniu proszku i spiekaniu będą również wpływać na właściwości mechaniczne materiału. To sprawia, że części metalurgiczne proszku są mniej odpowiednie do wysokiego naprężenia i zastosowania o wysokim odkształceniu, takie jak uderzenie i wysokie obciążenia dynamiczne.
3. Wyższe koszty sprzętu i formy
Proces metalurgii proszkowej określa, że musi używać specjalnych form i sprzętu, a koszt jest stosunkowo wysoki. Nie jest ekonomiczny w produkcji małej partii, więc metalurgia proszku jest zwykle odpowiednia do produkcji na dużą skalę.(文章来源: Imechanics 机械)
