Kur dikush thotë 'llojet e metalurgjisë së pluhurit', shumica e mendjeve kalojnë drejt e tek shtypja dhe sinterja klasike. Ky është kali i punës, sigurisht, por është vetëm porta e fillimit. Biseda e vërtetë fillon kur ju pyesni: cila është puna përfundimtare e pjesës? A është një tufë e thjeshtë, me stres të ulët, apo është një komponent turbine që sheh nxehtësi të lartë dhe forca rrotulluese? Ky dallim ju kthen tërësisht nga një degë e kësaj teknologjie në tjetrën. Unë kam parë shumë dizajne të paraqitura ku inxhinieri specifikoi një shkallë materiali, por nuk ishte përballur plotësisht me implikimet e rrugës së prodhimit në jetëgjatësinë e lodhjes ose stabilitetin dimensional. Hendeku midis modelit CAD dhe realitetit të sinterizuar është vendi ku jetojnë llojet reale të metalurgjisë së pluhurit.
Press and Sinter: The Baseline and Its Invisible Limits
Le të fillojmë me atë të kudogjendurin. Ju merrni pluhur metali, zakonisht një përzierje me bazë hekuri, me pak bakër, nikel dhe grafit të paralidhur ose të përzier, e ngjeshni atë në një masë të ngurtë në temperaturën e dhomës dhe më pas e ngrohni në një furrë me atmosferë të kontrolluar. Lidhjet formohen përmes difuzionit në gjendje të ngurtë. Është jashtëzakonisht efikas për bërjen e formës me volum të lartë. Ingranazhet, rrotat, pjesët strukturore në pajisje - shembuj të panumërt.
Por këtu është kapja e të gjithëve: dendësia. Shtypja dhe sinterja konvencionale zakonisht tejkalon rreth 92-95% të densitetit teorik. Poroziteti i mbetur është i mirë për shumë aplikacione, por vret vetitë dinamike. Kurba e forcës së lodhjes rrafshohet zhgënjyes herët. Më kujtohet një projekt për një pajisje me pompë hidraulike ku prototipet fillestare nga një dyqan standard P/M dështuan shumë më shpejt sesa ekuivalenti i çelikut të farkëtuar në testimin e qëndrueshmërisë. Shkaku kryesor nuk ishte kimia e materialit; ishin ato pore mikroskopike që vepronin si përqendrues stresi. Na duhej të ndryshonim mendimin tonë.
Kjo është ajo ku sistemet e aliazhit dhe lubrifikantët kanë një rëndësi të madhe. Një FN-0205 (hekur me 2% nikel dhe 0,5% grafit) do të sillet shumë ndryshe nga një FC-0208 (me 2% bakër) gjatë sinterimit, duke ndikuar në ndryshimin e dimensioneve dhe forcën përfundimtare. Dhe pika e vesës së atmosferës suaj të furrës? Kritike për reduktimin e oksidit, veçanërisht me elementë si kromi ose mangani. Merreni gabim, dhe ju keni një pjesë të brishtë. Nuk është thjesht një proces; është një eksperiment kimi nën nxehtësi.
Kur dendësia është e panegociueshme: Formimi me injektim metalik dhe përtej
Pra, çfarë nëse keni nevojë për densitet pothuajse të plotë dhe një formë komplekse që përpunimi nga stoku i shufrave do të humbte 80% të materialit? Kjo është sfera e Derdhja me injektim metalik (MIM). Përzieni pluhurin shumë të imët sferik me një lidhës polimer, e formoni me injeksion si plastikë dhe më pas hiqni me kujdes lidhësin (duke shkëputur) përpara se ta sinteroni. Pjesa tkurret shumë - rreth 15-20% - por në mënyrë të njëtrajtshme nëse lënda juaj e parë është homogjene. Ju arrini dendësi mbi 98%, shpesh afër 99%.
Bukuria e MIM është në detaje si fijet e brendshme, prerjet dhe muret e hollë. Ne e përdorëm atë për një komponent instrumenti kirurgjik, një pjesë prej çeliku inox 17-4 PH me një mekanizëm kompleks shul. Përpunimi i tij ishte një makth i instalimeve dhe prishjes së veglave. MIM e bëri atë një pjesë të vetme, të sinterizuar. Por djalli është në përfundim. Nëse lidhësi nuk hiqet në mënyrë të barabartë, ju shfaqen çarje ose flluska. Është një cikël termik i ngadaltë dhe delikat, jo një operacion me forcë brutale.
Kjo lidhet me një degë tjetër: Presioni izostatik i nxehtë (HIP). Ndonjëherë ju e përdorni atë vetë me pluhur në një kanaçe (kontenier HIPing), por më shpesh, është një proces dytësor për të mbyllur porozitetin e mbetur në një pjesë të sinterizuar. Ne do të merrnim trupat kritikë të valvulave të bëra me shtypje dhe sinter dhe do t'i vendosnim ato në një cikël HIP - presion të lartë të argonit në temperaturë të lartë. Ai i shtrydh ato pore të brendshme të mbyllura, duke përmirësuar në mënyrë dramatike duktilitetin dhe integritetin e presionit. Ai shton koston, por për komponentët e naftës dhe gazit, është një biletë për kualifikim.
Rruga e farkëtimit: Formimi i pluhurit dhe pika e tij
Pastaj është falsifikimi i pluhurit. Ju bëni një paraformë me anë të presimit konvencional, më pas merrni atë paraformë të sinteruar (ose ndonjëherë të pasinteruar) dhe farkëtoni atë të nxehtë në një formë të mbyllur. Kjo arrin densitet të plotë dhe veti të shkëlqyera mekanike, afër farkëtimeve të farkëtuara. Rendimenti material është i shkëlqyer. Ka qenë një mjet i preferuar për komponentët e automobilave me stres të lartë si shufrat lidhës.
Por kostot e veglave janë të konsiderueshme, dhe ju duhet vëllimi për ta justifikuar atë. Menaxhimi termik është i ndërlikuar - marrja e paraformës në temperaturën e duhur në mënyrë uniforme për farkëtim pa shkallë ose dekarburizim. Unë kam parë prova ku dizajni i papërshtatshëm i paraformës çoi në falsifikimin e palosjeve (xhirove), një defekt që është katastrofik në një pjesë dinamike. Është një lloj i fuqishëm i metalurgjisë pluhur, por kërkon respekt për zanatin e farkëtimit po aq sa shkencën e pluhurit.
Prodhimi i aditivëve: Kufiri i ri në familje
Sot nuk mund të flitet për lloje pa prekur prodhimin e aditivëve, ose Fusion shtrati pluhur. Shkrirja me Laser Selektiv (SLM), Shkrirja e Rrezeve Elektronike (EBM). Kjo është metalurgjia e pluhurit në kuptimin e saj më të mirëfilltë: ndërtimi i një pjese shtresë pas shtrese duke shkrirë plotësisht pluhurin me një burim energjie të fokusuar. Dendësia mund të jetë 99,9%+ nëse janë aktivizuar parametrat.
Liria është revolucionare, por përfundimi i sipërfaqes dhe stresi i brendshëm janë kompromiset. Sipërfaqja e printuar ka një vrazhdësi karakteristike nga grimcat e pluhurit të shkrirë pjesërisht, e cila është e tmerrshme për lodhje nëse nuk trajtohet. Dhe stresi i mbetur nga ngrohja dhe ftohja e shpejtë kërkon një lehtësim stresi ose një cikël të nxehtë presioni izostatik. Ne e vlerësuam atë për një dizajn të personalizuar të shtytësit me volum të ulët në Qingdao Qiangsenyuan. Gjeometria ishte perfekte për të, por për integritetin e kërkuar të sipërfaqes dhe koston për pjesë në vëllimin tonë, ne përfundimisht shkuam me hedhjen e investimeve për modelin e prototipit. AM ishte mjeti i përsosur, por për atë punë specifike, nuk ishte mjeti i duhur. Ky është një dallim kyç.
Ku kryqëzohen rrugët e derdhjes dhe metalurgjisë së pluhurit
Kjo më çon në një tangjente përkatëse. Në Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY), me dekadat e tyre në hedhjen e guaskës dhe investimeve, biseda shpesh kthehet te performanca materiale. Kur një klient ka nevojë për një pjesë në një superaliazh me bazë nikel për shërbim në temperaturë të lartë, zgjedhja midis derdhjes së investimit dhe një rruge metalurgjike pluhuri si HIP bëhet qendrore. Derdhja mund të trajtojë bukur forma të mëdha, komplekse, por struktura e kokrrizave dhe potenciali për mikroporozitet janë kufij. Pluhuri HIPing ju jep një mikrostrukturë të mirë, uniforme, në thelb veti izotropike. Vendimi varet nga madhësia, kompleksiteti, kërkesat e pronës dhe madhësia e pjesës. Ndonjëherë, zgjidhja më e mirë është hibride: përdorimi i një preforme të derdhur dhe më pas aplikimi i një shtrese të prejardhur nga pluhuri nëpërmjet spërkatjes termike për rezistencë ndaj konsumit. Nuk bëhet fjalë për një të qenit më i mirë; ka të bëjë me kombinimin e duhur të proceseve.
Faktori i anashkaluar: Vetë Pluhuri
Të gjitha këto lloje varen nga materiali fillestar: pluhuri. Procesi i elektrodës së atomizuar me gaz, atomizimi me ujë, procesi i elektrodës së rrotullimit të plazmës (PREP) - metoda e prodhimit përcakton formën e grimcave, shpërndarjen e madhësisë dhe mikrostrukturën e brendshme. Për MIM, ju nevojiten ato grimca të imta sferike për rrjedhje dhe paketim të mirë. Për shtypjen konvencionale, grimcat e parregullta, të atomizuara me ujë ndërthuren më mirë për forcën e gjelbër. Nëse jeni duke punuar me aliazhe reaktive si titani ose listat e lidhjeve speciale QSY (me bazë kobalti, me bazë nikeli), trajtimi i pluhurit në atmosferë inerte është i panegociueshëm. Marrja e oksigjenit është një vrasës i heshtur i duktilitetit.
E mësova këtë në mënyrën e vështirë që herët. Një grumbull pluhuri inox 316L për MIM kishte një përmbajtje lagështie pak më të lartë se sa specifikimi. Ai shkaktoi ndarjen lidhës-pluhur gjatë formimit, duke çuar në zbrazëti që u shfaqën vetëm pas shkrirjes. E gjithë grumbulli ishte skrap. Pluhuri është themeli. Një e metë nuk mund të rregullohet në rrjedhën e poshtme.
Pra, kur mendoj për 'llojet e metalurgjisë së pluhurit', me të vërtetë po mendoj për një pemë vendimi. Filloni me funksionin e pjesës, kërkesat e saj për pronën, gjeometrinë e saj dhe koston e pranueshme. Kjo rrugë ju çon në pluhurin e duhur dhe metodën e duhur të konsolidimit. Nuk është kurrë vetëm një listë opsionesh; është një seri shkëmbimesh teknike dhe ekonomike, me fantazmën e porozitetit që fshihet pas çdo zgjedhjeje. Qëllimi është të zgjidhni procesin që e bën atë fantazmë të zhduket, ose të paktën e bën atë të padëmshëm për jetën e synuar të pjesës.
