પાવડર ધાતુશાસ્ત્રના પ્રકાર

જ્યારે કોઈ 'પાઉડર ધાતુશાસ્ત્રના પ્રકારો' કહે છે, ત્યારે મોટા ભાગના દિમાગ સીધા ક્લાસિક પ્રેસ-એન્ડ-સિન્ટર તરફ કૂદી પડે છે. તે વર્કહોર્સ છે, ખાતરી કરો કે, પરંતુ તે ફક્ત પ્રારંભિક દરવાજો છે. વાસ્તવિક વાતચીત શરૂ થાય છે જ્યારે તમે પૂછો: ભાગનું અંતિમ કાર્ય શું છે? શું તે એક સરળ, ઓછી તાણવાળી બુશિંગ છે અથવા તે ઉચ્ચ ગરમી અને રોટેશનલ ફોર્સ જોતા ટર્બાઇન ઘટક છે? તે તફાવત તમને આ ટેક્નોલોજીની એક શાખામાંથી સંપૂર્ણપણે બીજી શાખામાં ફેરવે છે. મેં ઘણી બધી ડિઝાઇન જોઈ છે જેમાં એન્જિનિયરે મટિરિયલ ગ્રેડનો ઉલ્લેખ કર્યો છે પરંતુ થાક જીવન અથવા પરિમાણીય સ્થિરતા પર ઉત્પાદન માર્ગની અસરો સાથે સંપૂર્ણપણે કુસ્તી કરી નથી. સીએડી મોડેલ અને સિન્ટર્ડ વાસ્તવિકતા વચ્ચેનું અંતર એ છે કે જ્યાં વાસ્તવિક પ્રકારના પાવડર ધાતુશાસ્ત્ર રહે છે.

પ્રેસ અને સિન્ટર: બેઝલાઇન અને તેની અદ્રશ્ય મર્યાદાઓ

ચાલો સર્વવ્યાપક સાથે શરૂ કરીએ. તમે ધાતુનો પાવડર લો, સામાન્ય રીતે આયર્ન-આધારિત મિશ્રણમાં થોડો તાંબુ, નિકલ અને ગ્રેફાઇટ પૂર્વ મિશ્રિત અથવા મિશ્રિત હોય છે, તેને ઓરડાના તાપમાને સખત ડાઇમાં કોમ્પ્રેસ કરો, પછી તેને નિયંત્રિત વાતાવરણની ભઠ્ઠીમાં ગરમ ​​કરો. બોન્ડ સોલિડ-સ્ટેટ પ્રસરણ દ્વારા રચાય છે. તે ઉચ્ચ-વોલ્યુમ, આકાર-નિર્માણ માટે અદભૂત રીતે કાર્યક્ષમ છે. ગિયર્સ, સ્પ્રોકેટ્સ, ઉપકરણોમાં માળખાકીય ભાગો - અસંખ્ય ઉદાહરણો.

પરંતુ અહીં દરેક વ્યક્તિ ગ્લોસ કરે છે તે કેચ છે: ઘનતા. પરંપરાગત પ્રેસ-અને-સિન્ટર સામાન્ય રીતે સૈદ્ધાંતિક ઘનતાના 92-95% આસપાસ ટોચ પર હોય છે. તે બચેલી છિદ્રાળુતા ઘણી એપ્લિકેશનો માટે સારી છે, પરંતુ તે ગતિશીલ ગુણધર્મોને મારી નાખે છે. થાક શક્તિ વળાંક નિરાશાજનક રીતે વહેલા બહાર સપાટ થાય છે. મને હાઇડ્રોલિક પંપ ગિયર માટેનો એક પ્રોજેક્ટ યાદ આવે છે જ્યાં પ્રમાણભૂત P/M દુકાનમાંથી પ્રારંભિક પ્રોટોટાઇપ્સ સહનશક્તિ પરીક્ષણમાં ઘડાયેલા સ્ટીલની સમકક્ષ કરતાં વધુ વહેલા નિષ્ફળ જાય છે. મૂળ કારણ ભૌતિક રસાયણશાસ્ત્ર ન હતું; તે તે માઇક્રોસ્કોપિક છિદ્રો હતા જે તાણ કેન્દ્રિત તરીકે કામ કરે છે. આપણે આપણી વિચારસરણી બદલવી પડી.

આ તે છે જ્યાં એલોય સિસ્ટમ્સ અને લુબ્રિકન્ટ્સ ખૂબ મહત્વ ધરાવે છે. FN-0205 (2% નિકલ અને 0.5% ગ્રેફાઇટ સાથેનું આયર્ન) સિન્ટરિંગ દરમિયાન FC-0208 (2% તાંબા સાથે) કરતાં ખૂબ જ અલગ રીતે વર્તે છે, જે પરિમાણીય પરિવર્તન અને અંતિમ શક્તિને અસર કરે છે. અને તમારા ભઠ્ઠીના વાતાવરણનું ઝાકળ બિંદુ? ઓક્સાઇડ ઘટાડવા માટે મહત્વપૂર્ણ, ખાસ કરીને ક્રોમિયમ અથવા મેંગેનીઝ જેવા તત્વો સાથે. તે ખોટું મેળવો, અને તમારી પાસે બરડ ભાગ છે. તે માત્ર એક પ્રક્રિયા નથી; તે ગરમી હેઠળ રસાયણશાસ્ત્રનો પ્રયોગ છે.

જ્યારે ઘનતા બિન-વાટાઘાટપાત્ર હોય છે: મેટલ ઇન્જેક્શન મોલ્ડિંગ અને તેનાથી આગળ

તેથી, જો તમને નજીકની સંપૂર્ણ ઘનતા અને જટિલ આકારની જરૂર હોય કે બાર સ્ટોકમાંથી મશીનિંગ કરવાથી 80% સામગ્રીનો બગાડ થાય તો શું? તે ક્ષેત્ર છે મેટલ ઇન્જેક્શન મોલ્ડિંગ (MIM). તમે પોલિમર બાઈન્ડર સાથે ખૂબ જ ઝીણા, ગોળાકાર પાવડરને મિક્સ કરો, તેને પ્લાસ્ટિકની જેમ ઈન્જેક્શન મોલ્ડ કરો, પછી સિન્ટરિંગ પહેલાં કાળજીપૂર્વક બાઈન્ડર (ડિબાઇન્ડિંગ) દૂર કરો. ભાગ ઘણો સંકોચાય છે—લગભગ 15-20%—પરંતુ જો તમારું ફીડસ્ટોક સજાતીય હોય તો એકસરખી રીતે. તમે 98% થી વધુ ઘનતા પ્રાપ્ત કરો છો, ઘણીવાર 99% ની નજીક.

MIM ની સુંદરતા આંતરિક થ્રેડો, અન્ડરકટ અને પાતળી દિવાલો જેવી વિગતોમાં છે. અમે તેનો ઉપયોગ સર્જીકલ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ કમ્પોનન્ટ માટે કર્યો, એક જટિલ લેચ મિકેનિઝમ સાથે સ્ટેનલેસ સ્ટીલ 17-4 PH ભાગ. તેને મશીનિંગ કરવું એ ફિક્સર અને ટૂલ તૂટવાનું દુઃસ્વપ્ન હતું. MIM એ તેને સિંગલ, એઝ-સિન્ટર્ડ પીસ બનાવ્યો. પરંતુ ડેબાઈન્ડીંગમાં શેતાન છે. જો બાઈન્ડરને સરખી રીતે દૂર કરવામાં ન આવે, તો તમને તિરાડો અથવા ફોલ્લાઓ આવે છે. તે ધીમી, નાજુક થર્મલ ચક્ર છે, બ્રુટ ફોર્સ ઓપરેશન નથી.

આ બીજી શાખા સાથે જોડાય છે: હોટ આઇસોસ્ટેટિક પ્રેસિંગ (HIP). કેટલીકવાર તમે તેનો ઉપયોગ ડબ્બામાં પાવડર સાથે જાતે કરો છો (કન્ટેનર HIPing), પરંતુ વધુ વખત, તે સિન્ટેડ ભાગમાં શેષ છિદ્રાળુતાને બંધ કરવાની ગૌણ પ્રક્રિયા છે. અમે પ્રેસ-એન્ડ-સિન્ટર દ્વારા બનાવેલ ક્રિટિકલ વાલ્વ બોડી લઈશું અને તેમને HIP ચક્ર દ્વારા મૂકીશું - ઉચ્ચ તાપમાન પર ઉચ્ચ આર્ગોન દબાણ. તે આંતરિક છિદ્રોને સ્ક્વિઝ કરે છે, નાટકીય રીતે નરમતા અને દબાણની અખંડિતતામાં સુધારો કરે છે. તે ખર્ચ ઉમેરે છે, પરંતુ તેલ અને ગેસના ઘટકો માટે, તે લાયકાતની ટિકિટ છે.

ફોર્જિંગ રૂટ: પાવડર ફોર્જિંગ અને તેની વિશિષ્ટ

પછી પાવડર ફોર્જિંગ છે. તમે પરંપરાગત પ્રેસિંગ દ્વારા પ્રીફોર્મ બનાવો છો, પછી તે સિન્ટર્ડ (અથવા ક્યારેક અનસિન્ટર્ડ) પ્રીફોર્મ લો અને તેને બંધ ડાઇમાં ગરમ ​​કરો. આ સંપૂર્ણ ઘનતા અને ઉત્તમ યાંત્રિક ગુણધર્મો પ્રાપ્ત કરે છે, ઘડાયેલા ફોર્જિંગની નજીક. સામગ્રી ઉપજ શાનદાર છે. કનેક્ટિંગ સળિયા જેવા ઉચ્ચ-તણાવવાળા ઓટોમોટિવ ઘટકો માટે તે એક ગો-ટૂ રહ્યું છે.

પરંતુ ટૂલિંગ ખર્ચ નોંધપાત્ર છે, અને તમારે તેને ન્યાયી ઠેરવવા માટે વોલ્યુમની જરૂર છે. થર્મલ મેનેજમેન્ટ મુશ્કેલ છે - સ્કેલ અથવા ડીકાર્બ્યુરાઇઝેશન વિના ફોર્જિંગ માટે યોગ્ય તાપમાને પ્રીફોર્મ મેળવવું. મેં અજમાયશ જોયા છે જ્યાં અયોગ્ય પ્રિફોર્મ ડિઝાઇન ફોર્જિંગ ફોલ્ડ્સ (લેપ્સ) તરફ દોરી જાય છે, જે ગતિશીલ ભાગમાં આપત્તિજનક છે. તે પાવડર ધાતુશાસ્ત્રનો એક શક્તિશાળી પ્રકાર છે, પરંતુ તે ફોર્જિંગ હસ્તકલા માટે પાવડર વિજ્ઞાનની જેમ આદરની માંગ કરે છે.

એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ: ધ ન્યૂ ફ્રન્ટિયર ઇન ધ ફેમિલી

તમે એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગને સ્પર્શ કર્યા વિના આજે પ્રકારો વિશે વાત કરી શકતા નથી, અથવા પાવડર બેડ ફ્યુઝન. પસંદગીયુક્ત લેસર મેલ્ટિંગ (SLM), ઇલેક્ટ્રોન બીમ મેલ્ટિંગ (EBM). આ તેના સૌથી શાબ્દિક અર્થમાં પાવડર ધાતુશાસ્ત્ર છે: એક કેન્દ્રિત ઊર્જા સ્ત્રોત સાથે પાવડરને સંપૂર્ણપણે ઓગળીને સ્તર દ્વારા એક ભાગનું સ્તર બનાવવું. જો પરિમાણો ડાયલ કરવામાં આવે તો ઘનતા 99.9%+ હોઈ શકે છે.

સ્વતંત્રતા ક્રાંતિકારી છે, પરંતુ સપાટીની પૂર્ણાહુતિ અને આંતરિક તણાવ એ ટ્રેડ-ઓફ છે. મુદ્રિત સપાટી પર આંશિક રીતે ઓગળેલા પાઉડર કણોમાંથી લાક્ષણિક ખરબચડી હોય છે, જે સારવાર ન કરવામાં આવે તો થાક માટે ભયંકર છે. અને ઝડપી ગરમી અને ઠંડકના શેષ તણાવને તણાવ રાહત અથવા ગરમ આઇસોસ્ટેટિક પ્રેસિંગ ચક્રની જરૂર છે. અમે તેનું મૂલ્યાંકન ક્વિન્ગદાઓ કિઆંગસેન્યુઆન ખાતે કસ્ટમ, ઓછા-વોલ્યુમ ઇમ્પેલર ડિઝાઇન માટે કર્યું છે. ભૂમિતિ તેના માટે યોગ્ય હતી, પરંતુ જરૂરી સપાટીની અખંડિતતા અને અમારા વોલ્યુમ પર ભાગ દીઠ ખર્ચ માટે, અમે આખરે પ્રોટોટાઇપ રન માટે રોકાણ કાસ્ટિંગ સાથે ગયા. AM એ સંપૂર્ણ સાધન હતું, પરંતુ તે ચોક્કસ કામ માટે, તે યોગ્ય સાધન ન હતું. તે મુખ્ય તફાવત છે.

જ્યાં કાસ્ટિંગ અને પાવડર મેટલર્જી રોડ ક્રોસ કરે છે

આ મને સંબંધિત સ્પર્શક પર લાવે છે. મુ ક્વિન્ગડાઓ કિઆંગસેન્યુઆન ટેકનોલોજી કંપની લિમિટેડ (QSY), શેલ અને ઇન્વેસ્ટમેન્ટ કાસ્ટિંગમાં તેમના દાયકાઓ સાથે, વાતચીત ઘણીવાર ભૌતિક કામગીરી તરફ વળે છે. જ્યારે ક્લાયન્ટને ઉચ્ચ-તાપમાન સેવા માટે નિકલ-આધારિત સુપરએલોયમાં ભાગની જરૂર હોય, ત્યારે રોકાણ કાસ્ટિંગ અને HIP જેવા પાવડર ધાતુશાસ્ત્ર માર્ગ વચ્ચેની પસંદગી કેન્દ્રિય બની જાય છે. કાસ્ટિંગ મોટા, જટિલ આકારોને સુંદર રીતે હેન્ડલ કરી શકે છે, પરંતુ અનાજનું માળખું અને સૂક્ષ્મ છિદ્રાળુતા માટે સંભવિત મર્યાદા છે. પાવડર HIPing તમને સુંદર, એકસમાન માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર, આવશ્યકપણે આઇસોટ્રોપિક ગુણધર્મો આપે છે. નિર્ણય કદ, જટિલતા, મિલકતની જરૂરિયાતો અને લોટ સાઈઝ પર આધારિત છે. કેટલીકવાર, શ્રેષ્ઠ ઉકેલ હાઇબ્રિડ છે: કાસ્ટ પ્રીફોર્મનો ઉપયોગ કરીને અને પછી વસ્ત્રોના પ્રતિકાર માટે થર્મલ સ્પ્રે દ્વારા પાવડરથી મેળવેલા કોટિંગને લાગુ કરો. તે એક સારા હોવા વિશે નથી; તે પ્રક્રિયાઓના યોગ્ય સંયોજન વિશે છે.

અવગણવામાં આવેલ પરિબળ: પાવડર પોતે

આ તમામ પ્રકારો પ્રારંભિક સામગ્રી પર ટકી રહે છે: પાવડર. ગેસ એટોમાઇઝ્ડ, વોટર એટોમાઇઝ્ડ, પ્લાઝ્મા રોટેટેડ ઇલેક્ટ્રોડ પ્રોસેસ (PREP) - ઉત્પાદન પદ્ધતિ કણોનો આકાર, કદ વિતરણ અને આંતરિક માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરને વ્યાખ્યાયિત કરે છે. MIM માટે, તમારે સારા પ્રવાહ અને પેકિંગ માટે તે બારીક, ગોળાકાર કણોની જરૂર છે. પરંપરાગત દબાવવા માટે, અનિયમિત, પાણી-પરમાણુવાળા કણો લીલી શક્તિ માટે વધુ સારી રીતે ઇન્ટરલોક થાય છે. જો તમે રિએક્ટિવ એલોય જેવા કે ટાઇટેનિયમ અથવા સ્પેશિયલ એલોય્સ QSY લિસ્ટ્સ (કોબાલ્ટ-આધારિત, નિકલ-આધારિત) સાથે કામ કરી રહ્યાં છો, તો નિષ્ક્રિય વાતાવરણ હેઠળ પાવડર હેન્ડલિંગ બિન-વાટાઘાટપાત્ર છે. ઓક્સિજન પીકઅપ એ નમ્રતાનું સાયલન્ટ કિલર છે.

મેં આ ખૂબ જ શરૂઆતમાં શીખ્યા. MIM માટે 316L સ્ટેનલેસ પાવડરની બેચમાં સ્પેક કરતાં સહેજ વધારે ભેજનું પ્રમાણ હતું. તે મોલ્ડિંગ દરમિયાન બાઈન્ડર-પાવડરને અલગ કરવા માટેનું કારણ બને છે, જે ખાલી જગ્યાઓ તરફ દોરી જાય છે જે સિન્ટરિંગ પછી જ દેખાય છે. આખી બેચ ભંગાર હતી. પાવડર એ પાયો છે. ત્યાં એક ખામી ડાઉનસ્ટ્રીમ સુધારી શકાતી નથી.

તેથી, જ્યારે હું 'પાઉડર ધાતુશાસ્ત્રના પ્રકારો' વિશે વિચારું છું, ત્યારે હું ખરેખર નિર્ણય વૃક્ષ વિશે વિચારું છું. ભાગના કાર્ય, તેની મિલકતની જરૂરિયાતો, તેની ભૂમિતિ અને સ્વીકાર્ય કિંમતથી પ્રારંભ કરો. તે માર્ગ તમને યોગ્ય પાવડર અને યોગ્ય એકીકરણ પદ્ધતિ તરફ દોરી જાય છે. તે માત્ર વિકલ્પોની યાદી ક્યારેય નથી; તે તકનીકી અને આર્થિક ટ્રેડ-ઓફની શ્રેણી છે, જેમાં દરેક પસંદગી પાછળ છિદ્રાળુતાનું ભૂત છુપાયેલું છે. ધ્યેય એ પ્રક્રિયા પસંદ કરવાનું છે કે જેનાથી તે ભૂત અદૃશ્ય થઈ જાય, અથવા ઓછામાં ઓછું તે ભાગના હેતુવાળા જીવન માટે હાનિકારક બને.