'Toz metalurji çeliği' kelimesini duyduğunuzda, ilk anda ortaya çıkan görüntü bu mükemmel, yüksek performanslı bileşenlerin doğrudan laboratuvar veri sayfasından çıkmış olması olabilir. İdeal mikro yapı ile üretimin acımasız ekonomisi arasındaki ödünleşimler nedeniyle atölyedeki gerçeklik genellikle daha karmaşıktır. Bu sadece presleme ve sinterlemeyle ilgili değil; hem malzemenin hem de müşterinin beklentilerini yönetmekle ilgilidir.
Teknik Özellikler Sayfası ile Mağaza Katı Arasındaki Boşluk
Sık sık sorular alıyoruz, bazen de iş ortaklarımız aracılığıyla Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY)Döküm ve işleme konusunda derin deneyime sahip olan ve şu anda hassas döküm yoluyla üretilen bir parçanın değiştirilip değiştirilemeyeceğini soruyor. toz metalurjisi maliyet veya performans için. İlk soru, asla yapamaz mıyız? ama yapmalı mıyız? Yüksek yorulma mukavemeti gerektiren karmaşık bir dişli için PM kazanabilir. Ancak basit, kalın duvarlı bir muhafaza için, geleneksel döküm ve hatta çubuk stoğundan işleme, özellikle düşük hacimlerde genellikle daha ucuz kalır. Net şekle yakın olmanın cazibesi güçlüdür, ancak bu karmaşık dişli kalıbın takımlama maliyeti projeyi öldürücü olabilir.
Hidrolik valf bileşenine yönelik bir projeyi hatırlıyorum. Çizimde 7,4 g/cm3 yoğunluk belirtildi. toz metalurjisi çelik sızdırmazlığını sağlamak için. Bunu çift presleme ve sinterleme yoluyla başardık, ancak sinterleme sonrası boyutsal çarpıklık tam bir kabustu. Parça fırından çıkarken mükemmel görünüyordu ancak CMM ölçümleri farklı bir hikaye anlatıyordu. Ön form tasarımında ince ayar yapmak için haftalar harcadık, aslında ters yönde distorsiyon oluşturduk, bu da tamamen mantığa aykırı geldi. İşe yaradı ancak geliştirme süresini %15 artırdı. Bu gizli maliyettir: yineleme.
Bu, bir işleme ortağına sahip olmanın pazarlık konusu olmadığı yerdir. En iyi PM prosesinde bile kritik toleranslar veya yüzey bitirme işlemleri için sıklıkla son bir işleme aşamasına ihtiyaç duyarsınız. QSY gibi bir şirket CNC işleme uzmanlık önemli hale geliyor. Onlara sinterlenmiş bir parça verip mucizeler bekleyemezsiniz; malzeme dövme çelikten farklı davranır. Daha aşındırıcıdır ve gözenekliliğe sahip olabilir. Makinistlere gönderdiğimiz çizimde sadece alaşım kalitesini değil, sinter yoğunluğunu ve sertliğini de belirtmeyi öğrendik. Artık gözeneklilik içeriyor, keskin aletler kullanın gibi bir not herkesi baş ağrısından kurtarır.
Demir ve Karbonun Ötesindeki Malzeme Nüansları
Baz demir tozu sadece tuvaldir. Sanat, katkı maddelerinde, yani ön alaşımlı tozlar ve yağlayıcılarda gizlidir. Demir parçacıklarına önceden alaşımlanmış nikel ve bakır içeren Distaloy gibi difüzyonla bağlanmış bir tozun kullanılması, elementel tozların sadece karıştırılmasıyla karşılaştırıldığında sinterleme sonrasında çok daha homojen özellikler sağlar. Ama daha pahalı. Yüksek aşınmaya sahip bir uygulama için molibden içeren önceden alaşımlı çelik tozu kullanabilir, ardından dayanıklılık için bakır ve grafit ekleyebiliriz. Sinterleme atmosferi kritik hale gelir; dekarbürizasyonu önlemek için kısmi bir vakum veya parçalanmış amonyak kullanılır. Bunu yanlış anladığınızda sertleşebilir çeliğiniz sertleşmeyecektir.
PM parçalarının doğası gereği daha zayıf olduğuna dair yaygın bir yanılgı vardır. Doğru yapılırsa doğru değildir. Karbon nitrürleme gibi yüzey sertleştirme süreçlerinde 60 HRC'lik yüzey sertliğine ulaştık. toz metalurjisi çelik otomotiv şanzımanları için bileşenler. Önemli olan öncelikle yeterli yoğunluğa ulaşmaktır. 6,8 g/cm3'lük bir parça, karbürleme gazını emen ve tutarsız kasa derinliğine yol açan birbirine bağlı gözenekliliğe sahip olacaktır. 7,2 veya daha yüksek bir değere ittiğinizde ısıl işlem sırasında daha çok katı bir malzeme gibi davranır.
Başarısızlık hikayesi: Bir keresinde alttan kesmeli küçük, yüksek mukavemetli bir kaldıraç yapmaya çalıştık. Tasarım, ikincil işlemeyi önlemek için presleme sırasında alttan kesmenin oluşturulmasını gerektiriyordu. Zekice görünüyordu. Ancak kalıptan çıkarma sırasında, sıkıştırılmış ancak henüz sinterlenmemiş (yeşil kısım dediğimiz) o hassas kısım neredeyse her seferinde çatlıyordu. Akışı iyileştirmek ve sürtünmeyi azaltmak için toz karışımında farklı yağlayıcı karışımları denedik ancak mekanik stres çok yüksekti. Şekli basitleştirerek ve alttan kesmeyi oluşturmak için daha sonraki bir CNC işlemini kabul ederek parçayı yeniden tasarlamak zorunda kaldık. Bu, yeşil gücün nelerle başa çıkabileceğini abartmanın klasik bir örneğiydi. Ders, süreci tasarıma uymaya zorlamak değil, süreç için tasarım yapmaktı.
PM Diğer Süreçlerle Buluştuğunda
Burası ilginç bir alan. Şirketler gibi QSY uzmanlaşmak hassas döküm ve kabuk kalıp dökümü. Peki Başbakan ne zaman rekabet eder ve ne zaman tamamlar? Bazı nikel bazlı süper alaşımlar gibi işlenmesi oldukça zor olan alaşımlar için hem PM hem de hassas döküm rakiptir. PM daha ince taneli yapı sunabilir. Bununla birlikte, çok büyük parçalar için (10 kg'ın üzerini düşünün), büyük ölçekli presleme pratik olmaz ve döküm hala hakimdir. Karmaşık bir PM ön formunun sinterlendiği ve daha sonra lehimleme veya kaynak yoluyla bir döküm veya işlenmiş düzeneğe birleştirildiği hibrit yaklaşımlar gördük. Özel bir konu ama belirli sorunları çözüyor.
Web sitelerinde, tsingtaocnc.comQSY, kobalt bazlı ve nikel bazlı alaşımlar gibi malzemeleri listeler. Bunlar, özellikle valf yuvaları veya türbin kanatları gibi yüksek sıcaklık direnci ve aşınma özellikleri gerektiren parçalar için PM için de önemli adaylardır. Toz yöntemi bu pahalı alaşımlar için malzeme israfını en aza indirebilir. Buradaki zorluk, onları kirletici maddelere maruz bırakmadan sinterlemektir; genellikle yüksek vakumlu fırınlar gerektirir. Bu fırın süresinin maliyeti parça fiyatına yansıtılır. Dolayısıyla karar matrisi her zaman hacim, karmaşıklık ve malzeme maliyetine göre değişir.
Sinterleme sonrası işlemleri büyüleyici buluyorum. Sinterlenmiş bir parça henüz tamamlanmamıştır. Boyutlandırma (bir kalıpta son bir yeniden presleme), yüzey oksit ve yumuşak sızdırmazlık için buhar işlemi veya çeşitli kaplama veya kaplama işlemleri gerekebilir. Bir zamanlar tüm mekanik testleri geçen ancak korozyon direnci açısından tuz püskürtme testinde başarısız olan bir grup parçamız vardı. Gözeneklilik, birbirine bağlı olmasa bile kaplama solüsyonunu hapsediyordu ve bu daha sonra dışarı sızarak kabarmaya neden oluyordu. Düzeltme, kaplamadan önce reçine emprenye etme adımıydı; her zaman standart teknik özellikler sayfasında yer almayan ancak belirli uygulamalar için kesinlikle kritik olan basit, düşük maliyetli bir işlem.
Ekonomik Gerçeklik ve Nişin Güçlü Yönleri
Günün sonunda, toz metalurjisi çelik sihirli bir değnek değil. Çok tatlı noktaları olan bir süreç. Yüksek hacim (aletlerin amorti edilmesi için), orta ila yüksek karmaşıklık (net şekil avantajından yararlanmak için) ve PM mikro yapısından yararlanan bir malzeme. Otomotiv motor dişlilerini, elektrikli alet dişlilerini veya kilit bileşenlerini düşünün. Tek seferlik prototipler veya çok düşük hacimler için, israf olsa bile genellikle katı malzemeyi işlemek daha iyidir. Başabaş noktası sürekli bir tartışma konusudur.
Gerçekten parladığı yer, başka yerde kolayca ulaşamayacağınız malzeme kombinasyonlarıdır. Degrade yapıya sahip bir parçanın (örneğin, daha iyi termal iletkenlik için bir ucu bakır açısından zengin ve diğer ucu dayanıklılık için standart çelikten oluşan) akıllı kalıp tasarımı ve toz katmanlama ile tek bir pres-sinter döngüsünde yapılması mümkündür. Bir polimer ile süzülmüş gözenekli bir demir yapı kullanarak, bunun gibi kendi kendini yağlayan bir yatakla deneyler yaptık. İşe yaradı ancak sızma derinliğini tutarlı bir şekilde kontrol etmek, seri üretim için asla tam olarak çözemediğimiz bir zorluktu.
Daha geniş bir perspektiften bakıldığında, PM üreticileri ile hassas makinistler arasındaki işbirliği, işlevsel bir bileşen sağlayan şeydir. Gibi bir firma Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. PM'yi hassas uygulamalar için uygun kılan aşağı yöndeki yeteneği temsil eder. Kontrollü malzeme özellikleriyle net şekle yakın işlenmemiş parça yapıyoruz; onu son boyut ve yüzey kalitesine getirirler. Bu, ortak anlayış gerektiren bir geçiştir; sinterlenmiş yüzeyin farklı olduğunu bilmek, gözenekliliğin muhtemel yerini bilmek ve ilerlemeleri, hızları ve takım yollarını buna göre ayarlamak. Bu diyalog, herhangi bir ekipman parçasından çok, metal tozunu güvenilir bir makine parçasına dönüştüren şeydir.
