Kimsə "toz metallurgiyasının növləri" deyəndə, əksər ağıllar birbaşa klassik pres və sinterə keçir. Bu, əlbəttə ki, iş gücüdür, lakin bu, yalnız başlanğıc qapısıdır. Əsl söhbət siz soruşanda başlayır: hissənin son işi nədir? Bu sadə, aşağı gərginlikli koldur, yoxsa yüksək istilik və fırlanma qüvvələrini görən turbin komponentidir? Bu fərq sizi bu texnologiyanın bir qolundan digərinə tamamilə çevirir. Mühəndisin material dərəcəsini təyin etdiyi, lakin istehsal marşrutunun yorğunluq müddətinə və ya ölçülü sabitliyə təsiri ilə tam mübarizə aparmadığı bir çox dizaynın gəldiyini gördüm. CAD modeli ilə sinterlənmiş reallıq arasındakı boşluq, toz metallurgiyasının əsl növlərinin yaşadığı yerdir.
Mətbuat və Sinter: Əsas xətt və onun görünməz hədləri
Hər yerdə olandan başlayaq. Siz metal tozunu götürürsünüz, adətən bir qədər mis, nikel və qrafitlə əvvəlcədən ərinmiş və ya qarışdırılmış dəmir əsaslı qarışıqdır, onu otaq temperaturunda sərt bir kalıpda sıxırsınız, sonra onu idarə olunan atmosfer sobasında qızdırırsınız. Bağlar bərk hal diffuziya yolu ilə əmələ gəlir. Yüksək həcmli, forma yaratmaq üçün fantastik dərəcədə səmərəlidir. Dişli çarxlar, dişli çarxlar, cihazlardakı struktur hissələri - saysız-hesabsız nümunələr.
Ancaq burada hər kəsin diqqətini çəkdiyi bir məqam var: sıxlıq. Adi pres və sinter adətən nəzəri sıxlığın 92-95%-ni üstələyir. Bu qalıq gözeneklilik bir çox tətbiqlər üçün yaxşıdır, lakin dinamik xüsusiyyətləri öldürür. Yorğunluq gücü əyrisi məyusedici dərəcədə erkən düzəlir. Standart bir P/M mağazasının ilkin prototiplərinin dözümlülük sınağında işlənmiş polad ekvivalentindən daha tez uğursuz olduğu bir hidravlik nasos dişli layihəsini xatırlayıram. Əsas səbəb maddi kimya deyildi; stress konsentratorları kimi fəaliyyət göstərən mikroskopik məsamələr idi. Fikrimizi dəyişməli olduq.
Burada ərinti sistemləri və sürtkü yağları böyük əhəmiyyət kəsb edir. FN-0205 (2% nikel və 0,5% qrafit olan dəmir) sinterləmə zamanı FC-0208-dən (2% mis ilə) çox fərqli davranacaq, ölçü dəyişikliyinə və son gücə təsir edəcəkdir. Və soba atmosferinizin şeh nöqtəsi? Xüsusilə xrom və ya manqan kimi elementlərlə oksidin azaldılması üçün kritikdir. Səhv anlayın və kövrək bir hissəniz var. Bu, sadəcə bir proses deyil; istilik altında kimya təcrübəsidir.
Sıxlıq Qeyri-Sazılaşdıqda: Metal Injection Fording və Beyond
Beləliklə, əgər sizə tam sıxlığa və çubuqdan emal etmək materialın 80%-ni sərf edəcək mürəkkəb formaya ehtiyacınız varsa nə etməli? Sahəsi budur Metal Enjeksiyon Kalıplama (MIM). Çox incə, sferik tozu polimer bağlayıcı ilə qarışdırırsınız, plastik kimi inyeksiya ilə qəliblənirsiniz, sonra sinterləmədən əvvəl bağlayıcını (bağlayıcını) diqqətlə çıxarın. Hissə çox daralır - təxminən 15-20% - ancaq xammalın homojen olduğu təqdirdə bərabər şəkildə. Siz 98%-dən çox sıxlıq əldə edirsiniz, çox vaxt 99%-ə yaxındır.
MIM-in gözəlliyi daxili iplər, alt kəsiklər və nazik divarlar kimi detallardadır. Biz onu cərrahi alət komponenti, mürəkkəb kilid mexanizmi olan paslanmayan poladdan 17-4 PH hissəsi üçün istifadə etdik. Onun emal edilməsi armaturların və alətlərin qırılmasının kabusu idi. MIM onu tək, sinterlənmiş bir parça etdi. Amma şeytan sökülməkdədir. Bağlayıcı bərabər şəkildə çıxarılmasa, çatlar və ya qabarcıqlar yaranır. Bu, kobud güc əməliyyatı deyil, yavaş, zərif bir istilik dövrüdür.
Bu, başqa bir filiala bağlanır: İsti İzostatik Basma (HIP). Bəzən bir qutuda toz ilə tək başına istifadə edirsiniz (konteyner HIPing), lakin daha tez-tez sinterlənmiş hissədə qalıq məsamələri bağlamaq üçün ikinci dərəcəli bir prosesdir. Biz pres və sinter vasitəsilə hazırlanmış kritik klapan gövdələrini götürərdik və onları HIP dövründən keçirərdik - yüksək temperaturda yüksək arqon təzyiqi. O, daxili məsamələri sıxaraq sıxışdıraraq, elastikliyi və təzyiq bütövlüyünü əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır. Bu, əlavə xərclər gətirir, lakin neft və qaz komponentləri üçün bu, ixtisasa biletdir.
Döymə marşrutu: toz döymə və onun yeri
Sonra toz döymə var. Siz adi presləmə yolu ilə bir preform hazırlayırsınız, sonra o sinterlənmiş (və ya bəzən sinterlənməmiş) formanı götürün və qapalı kalıpda isti döyün. Bu, işlənmiş döymələrə yaxın tam sıxlığa və əla mexaniki xüsusiyyətlərə nail olur. Materialın məhsuldarlığı əladır. Bu, birləşdirici çubuqlar kimi yüksək gərginlikli avtomobil komponentləri üçün bir seçim olmuşdur.
Lakin alət xərcləri əhəmiyyətlidir və onu əsaslandırmaq üçün həcm lazımdır. Termal idarəetmə çətin bir işdir - miqyassız və ya karbonsuzlaşdırma olmadan döymə üçün preformu düzgün temperatura bərabər şəkildə çatdırmaq. Mən düzgün olmayan preform dizaynının dinamik hissədə fəlakətli bir qüsur olan bükülmələrin (ətəklərin) döyülməsinə səbəb olduğu sınaqları görmüşəm. Bu, toz metallurgiyasının güclü bir növüdür, lakin o, toz elmi qədər döymə sənətinə də hörmət tələb edir.
Əlavə istehsal: Ailədə Yeni Sərhəd
Bu gün aşqar istehsalına toxunmadan növlər haqqında danışmaq olmaz, və ya Pudra Yatağı Fusion. Selektiv Lazer Əriməsi (SLM), Elektron Şüasının Əriməsi (EBM). Bu, hərfi mənada toz metallurgiyasıdır: tozun fokuslanmış enerji mənbəyi ilə tam əridilməsi ilə qat-qat hissə qurmaq. Parametrlər yığılarsa, sıxlıq 99,9%+ ola bilər.
Azadlıq inqilabi xarakter daşıyır, lakin səthi bitirmə və daxili gərginlik bir-birini əvəz edir. Çap edilmiş səth qismən ərimiş toz hissəciklərindən xarakterik bir pürüzlüyə malikdir və bu, müalicə olunmazsa, yorğunluq üçün dəhşətlidir. Sürətli isitmə və soyutma nəticəsində yaranan qalıq gərginlik gərginliyin azaldılması və ya isti izostatik basma dövrü tələb edir. Qingdao Qiangsenyuan-da onu xüsusi, aşağı həcmli çarx dizaynı üçün qiymətləndirdik. Həndəsə bunun üçün mükəmməl idi, lakin tələb olunan səth bütövlüyü və həcmimizdə bir hissənin dəyəri üçün biz son nəticədə prototipin buraxılması üçün investisiya tökmə ilə getdik. AM mükəmməl alət idi, lakin bu xüsusi iş üçün düzgün alət deyildi. Bu, əsas fərqdir.
Döküm və Toz Metallurgiya Yollarının kəsişdiyi yerdə
Bu, məni müvafiq tangensə gətirir. At Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY), qabıq və investisiya tökmədə onillikləri ilə söhbət tez-tez maddi performansa çevrilir. Müştəri yüksək temperaturda xidmət üçün nikel əsaslı super ərintinin bir hissəsinə ehtiyac duyduqda, investisiya tökmə və HIP kimi toz metallurgiya marşrutu arasında seçim mərkəzi olur. Döküm böyük, mürəkkəb formaları gözəl idarə edə bilər, lakin taxıl quruluşu və mikro məsaməlilik potensialı məhdudiyyətlərdir. Pudra HIPing sizə incə, vahid mikro struktur, əsasən izotrop xüsusiyyətlər verir. Qərar ölçüdən, mürəkkəblikdən, əmlak tələblərindən və lotun ölçüsündən asılıdır. Bəzən ən yaxşı həll hibriddir: tökmə preformdan istifadə etmək və sonra aşınma müqaviməti üçün termal sprey vasitəsilə tozdan əldə edilən örtük tətbiq etmək. Söhbət birinin daha yaxşı olması ilə bağlı deyil; proseslərin düzgün birləşməsindən gedir.
Gözdən qaçan amil: Pudranın özü
Bütün bu növlər başlanğıc materialdan asılıdır: toz. Qaz atomlaşdırılmış, su atomlaşdırılmış, plazma fırlanan elektrod prosesi (PREP) - istehsal üsulu hissəciklərin formasını, ölçülərinin paylanmasını və daxili mikrostrukturunu müəyyən edir. MIM üçün yaxşı axın və qablaşdırma üçün o incə, sferik hissəciklərə ehtiyacınız var. Adi presləmə üçün nizamsız, su ilə atomlaşdırılmış hissəciklər yaşıl güc üçün daha yaxşı birləşir. Əgər siz titan kimi reaktiv ərintilərlə və ya QSY siyahılarında (kobalt əsaslı, nikel əsaslı) xüsusi ərintilərlə işləyirsinizsə, inert atmosfer altında tozla işləmək müzakirə olunmur. Oksigen pikapı çevikliyin səssiz qatilidir.
Mən bunu erkən çətin yoldan öyrəndim. MIM üçün 316L paslanmayan toz partiyası spesifikasiyadan bir qədər yüksək rütubətə malik idi. Kalıplama zamanı bağlayıcı-tozun ayrılmasına səbəb oldu və yalnız sinterləmədən sonra görünən boşluqlara səbəb oldu. Bütün partiya hurda idi. Toz təməldir. Oradakı qüsuru aşağı axınla aradan qaldırmaq mümkün deyil.
Beləliklə, "toz metallurgiya növləri" haqqında düşünəndə, həqiqətən, bir qərar ağacı haqqında düşünürəm. Hissənin funksiyası, mülkiyyət tələbləri, həndəsəsi və məqbul qiymətindən başlayın. Bu yol sizi düzgün toz və düzgün konsolidasiya üsuluna aparır. Bu, heç vaxt yalnız seçimlərin siyahısı deyil; bu, hər seçimin arxasında məsaməlilik xəyalının gizləndiyi bir sıra texniki və iqtisadi mübadilələrdir. Məqsəd o xəyalı yox edən və ya heç olmasa onu hissənin nəzərdə tutulan həyatı üçün zərərsiz edən prosesi seçməkdir.
