Біреу «ұнтақ металлургиясының түрлері» дегенде, адамдардың көпшілігі классикалық пресс пен агломерацияға ауысады. Бұл, әрине, жұмыс күші, бірақ бұл тек бастапқы қақпа. Нағыз әңгіме сіз сұраған кезде басталады: бөлімнің соңғы жұмысы қандай? Бұл қарапайым, кернеуі төмен втулка ма, әлде жоғары жылу мен айналу күштерін көретін турбинаның құрамдас бөлігі ме? Бұл айырмашылық сізді осы технологияның бір саласынан екіншісіне толығымен ауыстырады. Мен тым көп дизайнды көрдім, онда инженер материалдың дәрежесін белгіледі, бірақ өндіріс жолының шаршау мерзіміне немесе өлшемдік тұрақтылыққа әсерімен толықтай күреспеген. CAD моделі мен агломерациялық шындық арасындағы алшақтық ұнтақ металлургиясының нақты түрлері өмір сүретін жерде болып табылады.
Пресс және агломерация: негізгі және оның көрінбейтін шектері
Барлық жерде кездесетінінен бастайық. Сіз металл ұнтағын, әдетте алдын ала легірленген немесе араластырылған мыс, никель және графит қосылған темір негізіндегі қоспаны алып, оны бөлме температурасында қатты қалыпқа қысыңыз, содан кейін оны басқарылатын атмосфералық пеште қыздырыңыз. Байланыстар қатты күйдегі диффузия арқылы түзіледі. Бұл жоғары көлемді, пішін жасау үшін керемет тиімді. Тісті доңғалақтар, жұлдызшалар, құрылғылардағы құрылымдық бөліктер - сансыз мысалдар.
Бірақ бұл жерде әркім жасыратын нәрсе: тығыздық. Кәдімгі престеу және агломератор әдетте теориялық тығыздықтың шамамен 92-95% құрайды. Бұл қалдық кеуектілік көптеген қолданбалар үшін жақсы, бірақ ол динамикалық қасиеттерді жояды. Шаршау күшінің қисығы ерте түзеледі. Мен гидравликалық сорғы механизміне арналған жобаны есіме түсіремін, онда стандартты P/M цехының бастапқы прототиптері төзімділікті сынау кезінде соғылған болаттан жасалған эквивалентке қарағанда әлдеқайда ерте сәтсіздікке ұшырады. Негізгі себеп материалдық химия емес еді; Бұл стресс концентраторлары ретінде әрекет ететін микроскопиялық тесіктер болды. Ойымызды өзгертуге тура келді.
Бұл жерде қорытпа жүйелері мен майлау материалдары өте маңызды. FN-0205 (2% никель және 0,5% графиті бар темір) агломерация кезінде FC-0208-ден (2% мыспен) мүлдем басқаша әрекет етеді, бұл өлшемнің өзгеруіне және соңғы беріктікке әсер етеді. Сіздің пешіңіздің атмосферасының шық нүктесі? Тотықты қалпына келтіру үшін өте маңызды, әсіресе хром немесе марганец сияқты элементтермен. Бұны дұрыс түсінбеңіз және сізде сынғыш бөлік бар. Бұл жай ғана процесс емес; бұл жылу кезіндегі химиялық тәжірибе.
Тығыздық келісуге жатпайтын кезде: металл бүрку және одан тыс
Сонымен, егер сізге тығыздық пен күрделі пішін қажет болса, штангалардан өңдеу материалдың 80% босқа кететінін қалайсыз ба? Бұл патшалық Металл бүрку (MIM). Сіз өте ұсақ, сфералық ұнтақты полимерлі байланыстырғышпен араластырасыз, оны пластик сияқты инъекциялық қалыпқа келтіріңіз, содан кейін агломерациялау алдында байланыстырғышты (байлауды) абайлап алыңыз. Бөлшек айтарлықтай қысқарады - шамамен 15-20% - бірақ егер шикізат біртекті болса, біркелкі. Сіз 98% -дан астам тығыздыққа қол жеткізесіз, көбінесе 99% жуық.
MIM сұлулығы ішкі жіптер, астыңғы кесулер және жұқа қабырғалар сияқты бөлшектерде. Біз оны хирургиялық аспаптың құрамдас бөлігі, күрделі ысырма механизмі бар тот баспайтын болаттан жасалған 17-4 PH бөлігі үшін қолдандық. Оны өңдеу арматура мен құралдың сынуы қорқынышты болды. MIM оны біріктірілген жалғыз бөлікке айналдырды. Бірақ шайтан ажырасуда. Егер байланыстырғыш біркелкі алынбаса, сізде жарықтар немесе көпіршіктер пайда болады. Бұл күшті әрекет емес, баяу, нәзік термиялық цикл.
Бұл басқа филиалға қосылады: Ыстық изостатикалық басу (HIP). Кейде сіз оны банкадағы ұнтақпен бірге пайдаланасыз (контейнер HIPing), бірақ көбінесе бұл агломерацияланған бөліктегі қалдық кеуектілікті жабу үшін қайталама процесс. Біз престеу және агломерациялау арқылы жасалған клапанның критикалық корпустарын алып, оларды HIP циклінен — жоғары температурада жоғары аргон қысымынан өткізетін едік. Ол ішкі тесіктерді жабады, икемділік пен қысымның тұтастығын күрт жақсартады. Бұл шығындарды қосады, бірақ мұнай және газ компоненттері үшін бұл біліктілікке билет.
Соғу жолы: ұнтақты соғу және оның тауашасы
Содан кейін ұнтақты соғу. Сіз кәдімгі престеу арқылы дайындаманы жасайсыз, содан кейін агломерацияланған (немесе кейде өңделмеген) дайын пішінді алып, оны жабық қалыпта ыстықтай соғыңыз. Бұл соғылған соғуларға жақын толық тығыздық пен тамаша механикалық қасиеттерге қол жеткізеді. Материалдың өнімділігі керемет. Бұл шатундар сияқты жоғары кернеулі автомобиль құрамдастары үшін қолайлы болды.
Бірақ құрал-сайманға кететін шығындар айтарлықтай және оны негіздеу үшін сізге көлем қажет. Термиялық басқару қиын – дайындамманы масштабсыз немесе көміртексізденусіз соғу үшін біркелкі қажетті температураға дейін жеткізу. Мен преформаның дұрыс емес дизайны қатпарларды соғуға әкелетін сынақтарды көрдім, бұл динамикалық бөлікте апатты ақау. Бұл ұнтақ металлургиясының қуатты түрі, бірақ ол ұнтақ ғылымы сияқты соғу өнеркәсібіне құрметпен қарауды талап етеді.
Аддитивті өндіріс: жанұядағы жаңа шекара
Сіз бүгінгі күні қоспалар өндірісін қозғамай, түрлер туралы айта алмайсыз, немесе Powder Bed Fusion. Таңдамалы лазерлік балқыту (SLM), электронды сәулені балқыту (ЭБМ). Бұл сөзбе-сөз мағынасында ұнтақ металлургиясы: фокусталған энергия көзі бар ұнтақты толығымен балқыту арқылы қабат-қабатты құрау. Параметрлер терілген болса, тығыздық 99,9%+ болуы мүмкін.
Бостандық революциялық болып табылады, бірақ беткі қабат пен ішкі кернеу - бұл айырбастау. Басып шығарылған беттің ішінара балқытылған ұнтақ бөлшектеріне тән кедір-бұдыры бар, ол өңделмеген жағдайда шаршау үшін қорқынышты. Ал жылдам қыздыру мен салқындату кезіндегі қалдық кернеу кернеуді жоюды немесе ыстық изостатикалық престеу циклін қажет етеді. Біз оны Циндао Цянсеньюаньда тапсырыс бойынша төмен көлемді жұмыс дөңгелегі дизайны үшін бағаладық. Ол үшін геометрия өте жақсы болды, бірақ талап етілетін беттің тұтастығы және біздің көлемдегі бөліктің құны үшін біз прототипті іске қосу үшін инвестициялық құюға бардық. AM тамаша құрал болды, бірақ нақты жұмыс үшін бұл дұрыс құрал емес еді. Бұл басты ерекшелік.
Құю және ұнтақты металлургия жолдары қиылысатын жерде
Бұл мені тиісті тангенске әкеледі. Сағат Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY), қабықша мен инвестициялық құюда ондаған жылдар бойы әңгіме жиі материалдық өнімділікке айналады. Клиент жоғары температурада қызмет көрсету үшін никель негізіндегі суперқорытпаның бір бөлігін қажет еткенде, инвестициялық құю және HIP сияқты ұнтақ металлургия бағыты арасындағы таңдау орталық болады. Құю үлкен, күрделі пішіндерді әдемі өңдей алады, бірақ дәннің құрылымы мен микро-кеуектілік мүмкіндігі шектеулі. Powder HIPing сізге жұқа, біркелкі микроқұрылымды, негізінен изотропты қасиеттерді береді. Шешім өлшемге, күрделілікке, мүлікке қойылатын талаптарға және лот өлшеміне байланысты. Кейде ең жақсы шешім гибридті болып табылады: құйма дайындаманы пайдалану, содан кейін тозуға төзімділік үшін термиялық спрей арқылы ұнтақтан жасалған жабынды қолдану. Бұл біреудің жақсы болуы туралы емес; бұл процестердің дұрыс үйлесуі туралы.
Ескерілмеген фактор: ұнтақтың өзі
Барлық осы түрлер бастапқы материалға байланысты: ұнтақ. Газ атомизацияланған, сумен тозаңдалған, плазмалық айналмалы электрод процесі (PREP) — өндіру әдісі бөлшектердің пішінін, өлшемдерінің таралуын және ішкі микроқұрылымын анықтайды. MIM үшін сізге жақсы ағын мен орау үшін сол ұсақ, сфералық бөлшектер қажет. Кәдімгі престеу үшін тұрақты емес, сумен атомизацияланған бөлшектер жасыл беріктік үшін жақсырақ біріктіріледі. Егер сіз титан сияқты реактивті қорытпалармен немесе QSY тізімдерінің арнайы қорытпаларымен (кобальт негізіндегі, никель негізіндегі) жұмыс істеп жатсаңыз, инертті атмосферада ұнтақты өңдеу келіспейді. Оттегі пикап - икемділіктің үнсіз өлтірушісі.
Мен мұны ерте үйрендім. MIM-ге арналған 316L тот баспайтын ұнтақ партиясы спецификациядан сәл жоғары ылғалдылыққа ие болды. Бұл қалыптау кезінде байланыстырғыш ұнтақтың бөлінуіне әкеліп соқты, бұл тек агломерациядан кейін пайда болатын бос орындарға әкелді. Бүкіл топтама қалдық болды. Ұнтақ негіз болып табылады. Ондағы кемшілікті төменгі ағынмен түзету мүмкін емес.
Сонымен, мен «ұнтақ металлургиясының түрлері» туралы ойлағанда, мен шынымен шешім ағашы туралы ойлаймын. Бөлшектің функциясынан, оның меншік талаптарынан, геометриясынан және қолайлы құнынан бастаңыз. Бұл жол сізді дұрыс ұнтақ пен дұрыс біріктіру әдісіне әкеледі. Бұл ешқашан опциялар тізімі емес; бұл әр таңдаудың артында кеуектілік елесі жасырынған техникалық және экономикалық келіссөздер сериясы. Мақсат - сол елестің жоғалып кетуіне әкелетін немесе, кем дегенде, бөліктің жоспарланған өмірі үшін оны зиянсыз ететін процесті таңдау.
