انواع متالورژی پودر

وقتی کسی در مورد «انواع متالورژی پودر» می پرسد، پاسخ فوری کتاب درسی معمولاً فهرستی منظم است: پرس و زینتر، قالب گیری تزریقی فلز، پرس ایزواستاتیک داغ، و غیره. اما در عمل، این طبقه بندی تقریباً خیلی تمیز است. این تفاوت ظریف در مورد اینکه چرا یکی را بر دیگری برای یک بخش خاص انتخاب می‌کنید، و مصالحه‌های دنیای واقعی که با هر کدام همراه است را از دست می‌دهد. من طرح‌های زیادی را دیده‌ام که در آن‌ها انتخاب بر اساس توصیف کاتالوگ است تا درک عمیق محدودیت‌های فرآیند. بیایید در مورد معنای واقعی این انواع صحبت کنیم زمانی که شما سعی می‌کنید قطعه‌ای بسازید که کار کند، دوام داشته باشد و بودجه را کاهش دهد.

اسب کار: مطبوعات و سینتر معمولی

این جایی است که اکثر مردم شروع می کنند و دلیل خوبی هم دارد. برای حجم زیاد اشکال نسبتاً ساده مقرون به صرفه است. پودر فلز را می گیرید، یک قالب را پر می کنید، آن را تحت فشار زیاد فشار می دهید و سپس آن را در کوره تف جوش می دهید تا ذرات به هم بچسبند. کلید در اینجا "نسبتا ساده" است. آندرکات؟ فراموشش کن تغییرات قابل توجه در ضخامت دیوار؟ شما در حال درخواست مشکل با گرادیان های چگالی هستید که در عملکرد ظاهر می شوند.

ما یک بار پروژه ای برای یک قطعه دنده کوچک داشتیم. نقاشی برای آن عالی به نظر می رسید پرس و زینتر. اما مشتری یک شیار تیز و عمیق برای یک حلقه نگهدارنده داشت. در مرحله تف جوشی، آن بخش نازک تاب خورد. ما مجبور شدیم به عقب برگردیم و شیار را به شعاع ملایم تری طراحی کنیم، که سپس نیاز به تغییر در قسمت جفت گیری داشت. این جزئیات کوچک است که در بروشور نیست. خواص مکانیکی مناسب است، اما آنها ناهمسانگرد هستند - قوی تر عمود بر جهت پرس. اگر محفظه بار شما با آن هماهنگ نیست، باید بدانید.

محدوده مواد در اینجا گسترده است، از مخلوط آهن-مس-کربن برای قطعات ساختاری پایه تا فولادهای کم آلیاژ. اما وقتی به درخواست چیزهایی مانند فولاد ضد زنگ برای قطعات پرس و زینتر می‌پردازید، باید مراقب باشید. اتمسفر تف جوشی باید به شدت کنترل شود تا از اکسیداسیون کروم جلوگیری شود که باعث افزایش هزینه می شود. گاهی اوقات، معقول تر است که چیز دیگری را پیشنهاد کنید متالورژی پودر مسیر یا حتی یک فرآیند تولید متفاوت به طور کلی.

وقتی پیچیدگی غیر قابل مذاکره است: قالب گیری تزریقی فلز (MIM)

هنگامی که قطعه شما شبیه یک قطعه قالب گیری پلاستیکی به نظر می رسد اما باید فلزی باشد، MIM پاسخی است. به اشکال پیچیده، ریز و پیچیده فکر کنید - براکت هایی با سوراخ های متعدد در زوایای عجیب، فک های ابزار جراحی، اجزای قفل مینیاتوری. این فرآیند پودر فلز ریز را با یک بایندر پلیمری مخلوط می‌کند، با تزریق آن را قالب‌گیری می‌کند، بایندر را جدا می‌کند و آن را متخلخل می‌کند. چگالی تقریباً کامل و وفاداری شکل عالی را دریافت می کنید.

گرفتن؟ این یک زنجیره فرآیند طولانی تر و ظریف تر است. مرحله جداسازی بحرانی و کند است. عجله کنید و ترک یا تاول خواهید داشت. انقباض در حین پخت نهایی نیز قابل توجه و قابل پیش بینی است، اما باید ابزار قالب را طوری طراحی کنید که دقیقاً جبران شود. دسته‌ای از اجزای رابط را به یاد می‌آورم که در آن ابزار بر اساس ضریب انقباض مواد اولیه و کمی کاهش یافته بود. کل اجرا چند درصد کمتر از اندازه بود. بی فایده درس این بود که همیشه، همیشه آزمایش‌هایی را با پودر و مواد اولیه بایندری که می‌خواهید برای تولید استفاده کنید، اجرا کنید.

از نظر هزینه، به ازای هر قطعه بالاتر از پرس و زینتر است، اما برای کاربرد مناسب، بی‌رقیب است. ما قطعات MIM را برای مشتریانی که به اشکال پیچیده و با کارایی بالا نیاز دارند، تهیه کرده‌ایم که ماشین‌کاری از جامد بسیار گران است. شرکت ها دوست دارند Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY)با پیشینه عمیق خود در ریخته‌گری و ماشین‌کاری دقیق، اغلب عملیات ثانویه ارزشمندی را بر روی قطعات MIM ارائه می‌دهند، مانند ماشین‌کاری دقیق CNC سطح مبنا بحرانی پس از پخت برای رسیدن به تحملی که فرآیند MIM به تنهایی نمی‌تواند آن را تضمین کند.

عرصه با عملکرد بالا: پرس ایزواستاتیک داغ (HIP) و فراتر از آن

اینجا جایی است که شما به سراغ قطعاتی می روید که نمی توانند خالی باشند. منظورم تخلخل صفر است. پره‌های توربین هوافضا، ایمپلنت‌های پزشکی ممتاز، اجزای مهم نفت و گاز حفره‌ای. HIP یک پودر فشرده از پیش ساخته شده (اغلب در یک ظرف دربسته محصور می شود) را به طور همزمان در معرض دمای بالا و فشار گاز ایزواستاتیک از همه طرف قرار می دهد. نتیجه یک ریزساختار کاملا متراکم و همگن است.

هزینه سنگین است. خرید و اجرا تجهیزات فوق العاده گران است. این یک فرآیند با حجم بالا نیست. شما از آن برای سخت ترین برنامه ها استفاده می کنید. یک رویکرد ترکیبی جالب استفاده از HIP برای بهبود عیوب داخلی در ریخته‌گری است. این حوزه ای است که در آن تخصص تامین کننده در مواد بسیار مهم است. به عنوان مثال، کار با آلیاژهای ویژه مانند آلیاژهای مبتنی بر نیکل یا کبالت - که در کار ریخته گری سرمایه گذاری انجام شده توسط شرکت هایی مانند QSY رایج است (شما می توانید محدوده مواد آنها را در اینجا ببینید. https://www.tsingtaocnc.com)- نیاز به دانش دقیق از نحوه رفتار پودر در طول چرخه HIP برای جلوگیری از تشکیل فاز نامطلوب دارد.

فراتر از HIP، دنیای کاملی از انواع در حال ظهور و تخصصی وجود دارد. زینترینگ پلاسما اسپارک برای سرامیک ها و کامپوزیت های پیشرفته. ساخت افزودنی فلزات که در اصل لایه به لایه است متالورژی پودر. اما با AM، فشار همسانگرد HIP را با تنش های حرارتی لیزر یا پرتو الکترونی مبادله می کنید. روکش سطحی ساخته شده و وضعیت تنش داخلی کاملاً متفاوت هستند، و اغلب برای بستن تخلخل‌های ریز به یک پس‌فرایند HIP نیاز دارند. این کمتر یک نوع متمایز است و بیشتر یک ابزار جدید در جعبه ابزار یکپارچه سازی پودر است.

ماده پیام است

شما نمی توانید نوع فرآیند را از مواد جدا کنید. صحبت کردن در مورد انواع متالورژی پودر بدون بحث درباره پودر مانند صحبت در مورد آشپزی بدون ذکر مواد است. پودر اتمیزه شده با آب ارزان تر است، شکل نامنظمی دارد و برای پرس و زینتر خوب است. پودر اتمیزه شده با گاز کروی است، برای MIM یا AM بهتر جریان دارد، اما گران تر است. روش آلیاژسازی نیز مهم است - آیا از پودر پیش آلیاژ شده استفاده می کنید یا پودرهای عنصری را مخلوط می کنید؟ پیش آلیاژی خواص یکنواخت تری می دهد اما گران تر است. اختلاط عناصر در صورت عدم پردازش صحیح می تواند منجر به ناهمگنی شود.

ما یک مورد تجزیه و تحلیل شکست در یک قطعه فولادی با سخت شدن تف جوشی داشتیم. برای یک برنامه کاربردی با سایش بالا مشخص شد. این قطعه QC اولیه را پشت سر گذاشت اما در این زمینه پیش از موعد شکست خورد. متالورژی نواحی موضعی آستنیت را نشان داد که نرم است. علت اصلی؟ اختلاط ناسازگار افزودنی گرافیت (کربن) با پودر آهن پایه قبل از فشار دادن. در طول پخت، کربن به طور یکنواخت پخش نشد، بنابراین برخی از مناطق به درستی سفت نشدند. راه حل تغییر به پودر فولاد پیش آلیاژی با کربن از قبل در محلول بود. مشکل حل شد، اما با افزایش 15 درصدی هزینه مواد. این نوعی معامله است که روزانه اتفاق می افتد.

به همین دلیل است که همکاری با یک کارخانه ریخته گری یا ماشین آلات که مواد را در این سطح درک می کند بسیار مهم است. شرکتی با 30 سال سابقه در ریخته‌گری و ماشین‌کاری، مانند QSY، این شهود متالورژی را به ارمغان می‌آورد. آنها ممکن است پودر را درست نکنند، اما می دانند که این مواد تحت گرما و استرس ناشی از کارشان چگونه رفتار می کنند چدن، فولاد، فولاد ضد زنگ و آلیاژهای خاص. وقتی مسیر PM را انتخاب می‌کنید و پیش‌بینی می‌کنید که قطعه چگونه پس از تف جوشی انجام می‌شود، این دانش بین فرآیند بسیار ارزشمند است.

همگرایی با تولید سنتی

خطوط تار می شوند. یک مسیر بسیار رایج در حال حاضر یک است متالورژی پودر فرآیندی شبیه به شبکه و به دنبال آن ماشینکاری دقیق. می توانید MIM یا فشار دهید و بخشی را تا 95 درصد شکل نهایی آن زینتی کنید، سپس یک آسیاب CNC را برای ماشینکاری یک سوراخ دقیق، رزوه ها یا یک سطح آب بندی بحرانی وارد کنید. این رویکرد ترکیبی هزینه و عملکرد را بهینه می کند.

من روی بدنه‌های دریچه‌ها کار کرده‌ام که گذرگاه‌های داخلی پیچیده اصلی از طریق MIM شکل می‌گرفتند، اما صفحه‌های فلنج و پورت‌های رزوه پس از پخت با ماشینکاری CNC انجام می‌شدند. این تنها راه برای دستیابی به پوشش سطح مورد نیاز و تحمل هندسی در آن ویژگی های خاص بود. تامین‌کننده‌ای که هم تخصص PM و هم ماشین‌کاری داخلی را ارائه می‌دهد، همانطور که در تمرکز QSY بر ریخته‌گری قالب پوسته، ریخته‌گری سرمایه‌گذاری، و ماشین‌کاری CNC نشان داده شده است، برای این نوع راه‌حل تولید یکپارچه موقعیت خوبی دارد. ارتباطات و مسئولیت پذیری را ساده می کند.

بنابراین، انتخاب نوع PM یک تصمیم منفرد نیست. این اولین گام در برنامه تولید است. شما باید بپرسید: چه عملیات ثانویه مورد نیاز خواهد بود؟ چگونه قسمت تمام می شود؟ روکش شده؟ فرآیند تف جوشی بر شیمی سطح تأثیر می گذارد، که می تواند بر چسبندگی آبکاری یا عملکرد رنگ تأثیر بگذارد. همش وصله فکر کردن به آن به عنوان انتخاب یک "نوع" از منو بزرگترین اشتباهی است که می توانید مرتکب شوید. این در مورد مهندسی یک زنجیره تامین و یک زنجیره فرآیند است که یک جزء کاربردی را ارائه می دهد. پودر تازه شروع کار است.