Metalurgija u prahu, kao što naziv govori, je metoda obrade koja koristi metalni prah kao sirovinu, a pritisnuta je i sinterirana za izradu raznih proizvoda. Ovo nije novi proces i tehnologija, a čak se može pratiti i do drevnog Egipta. Međutim, u današnjoj potrazi za održivim razvojem i zelenim razvojem, u skladu je s razvojem vremena i sve se više koristi. Danas pogledajmo ovu metodu proizvodnje, koja može pružiti novu opciju za svačiju metodu proizvodnje dijelova.
PROCES
Metalurgija u prahu slična je kovanju ili lijevanju, ali razlika je u tome što je njegova sirovina metalni prah (obično željezo, čelik, bakar itd.). Sirovine u prahu se pritiskaju na sobnoj temperaturi (zagrijavaju se u posebnim slučajevima) pomoću složenih kalupa. Veličina prešanog radnog komada blizu je gotovog proizvoda, ali njegova mehanička svojstva i dalje su nestabilna. Da bi ga dodatno ojačali, zatim se sinterira na temperaturi blizu, ali nešto nižom od tališta korištenog metala. U ovom će se trenutku mikrostruktura proizvoda promijeniti, a dobit će se komponenta s preciznim dimenzijama i velikom čvrstoćom.
Općenito govoreći, dijelovi dobiveni praškastim metalurgijom mogu se koristiti izravno, ali mogu se obraditi i za sekundarnu obradu po potrebi, poput završne obrade, toplinskog obrade, elektropleta ili premaza, pucanja itd., Kako bi se poboljšala ili poboljšala tolerancija, gustoća, čvrstoća, oblik, otpornost na koroziju i druga svojstva dijelova.
Prednosti metalurgije u prahu
U usporedbi s drugim proizvodnim tehnologijama, metalurgija u prahu proizvodi gotovo nikakav materijalni otpad, brzina iskorištavanja materijala prelazi 97%, a može izravno formirati složene geometrijske oblike i održavati tijesnu kontrolu tolerancije dimenziona u sinteriranim proizvodima, što može smanjiti ili čak u potpunosti ukloniti operacije prerade u tradicionalnim proizvodnim procesima. Zbog toga ga nazivamo zelenom proizvodnom tehnologijom.
Osim uštede koje su donijeli ovi procesi, puder metalurgija ima svoju jedinstvenost. Koristi prednost svojih sirovina kao praha za postizanje nekih kontrola koje je teško ili nemoguće postići u tradicionalnoj obradi, poput kontrole omjera kombinacija kemijskih sastava, kontrole mikrostrukture i kontrole poroznosti.
Koristimo neke specifične primjere proizvoda kako bismo poboljšali svačije razumijevanje.
1. Kombinirajte materijale koji se ne mogu otopiti zajedno
Metalurgija u prahu omogućava obradu kombinacija materijala koje se obično smatraju nespojivim u intimnom miješanom obliku. Dokazani primjeri takvih aplikacija za metalurgiju u prahu uključuju:
Materijali za trenje za kočne obloge i lica kvačila gdje je niz nemetalnih materijala
(Koristi se za prenošenje razine otpornosti na habanje ili kontrolne razine trenja) ugrađeni su u matricu bakra ili željeza.
Cementirani karbidičesto se koriste za rezanje alata, oblikovanje alata ili abraziva. Uključuju tvrdu fazu vezanu za metal, mikrostrukturu koja se može proizvesti samo sinteriranjem tekućih faza na temperaturi iznad tališta veziva. Volfram karbid vezan na kobalt glavni je primjer ovog materijala, ali mogu se koristiti i drugi cementirani karbidi, uključujući raspon drugih karbida, nitrida, karbonitrida ili oksida, a drugi metali osim kobalta mogu se koristiti kao veziva (NI, NI-CR, nicl kobalt, itd.)
Materijali za alat za rezanje dijamantaTamo gdje se fini dijamantni grit ravnomjerno raspršuje u metalnoj matrici. Opet, sinteriranje tekuće faze koristi se u obradi ovih materijala.Električni kontaktni materijali kao što su bakar/volfram, srebro/kadmij oksid.
2. Obrada materijala s vrlo visokim talinama
Tehnologija metalurgije u prahu može obraditi materijale s vrlo visokim točama taljenja, uključujući vatrostalne metale poput volframa, molibdena i tantaluma. Takve su metale teško proizvesti topljenjem i lijevanjem, a uglavnom su vrlo krhki u stanju lijeva. Proizvodnja volframa bila je jedna od ranih primjena metalurgije u prahu, koja se naknadno koristila za crtanje žica za žarulje sa žarnom niti.
3. Proizvodi s kontroliranom poroznošću
Tehnologija metalurgije u prahu može proizvesti proizvode s kontroliranom strukturnom poroznošću. Sinterirani elementi filtra su primjer takve primjene. Drugi glavni primjer su ležajevi za prikupljanje ulja ili samo-podmaziva, jedna od najstarijih primjena metalurgije u prahu, u kojoj se međusobno povezana poroznost u sinteriranoj strukturi koristi za sadržavanje ulja za podmazivanje.
4. Proizvodi s vrhunskim svojstvima
U određenim specifičnim primjenama, procesi metalurgije u prahu često mogu proizvesti vrhunska svojstva izvrsnom kontrolom mikrostrukture, za razliku od konvencionalnih procesa lijevanja ili kovanja. Dobri primjeri takvih aplikacija su:
Magnetski materijali
Gotovo svi tvrdi (stalni) magneti i oko 30% mekih magneta obrađuju se iz sirovine u prahu.
Čelik velike brzine
Materijali s prerađenim metalurgijom u prahu imaju finu i više kontroliranu mikrostrukturu od kovanih proizvoda, s većom izvedbom žilavosti i rezanjem.
Nikla ili kobalte na bazi kobalta
Superaloge na bazi nikla ili kobalta koriste se u zrakoplovnim motorima, gdje procesi metalurgije u prahu mogu osigurati raspon sastava i kontrolu mikrostrukture koji se ne može konvencionalno postići, povećavajući tako radne temperature i performanse.
Ograničenja metalurgije u prahu
Iako metalurgija u prahu ima različite prednosti, još uvijek postoje određena ograničenja u njegovoj primjeni. Glavne točke su sljedeće:
1. Veličina i težina dijela su ograničeni:
Metalurgija u prahu zahtijeva postupak pritiska, koji će koristiti preše. Stoga je ograničena trenutnom tonažom za tisak, a veličina se ne može napraviti vrlo velika, uglavnom oko 250 mm. Osim toga, zbog ograničene fluidnosti metalnog praha, još uvijek je teško proizvesti dijelove težine više od 20 kg postupkom metalurgije u prahu.
2 nije prikladno za utjecaj i dinamičko opterećenje
Budući da je gustoća dijelova metalurgije u prahu obično niska, njihova snaga i žilavost nisu tako dobri kao kovani ili obrađeni dijelovi. Pore nakon sabijanja praha i sinteriranja također će utjecati na mehanička svojstva materijala. Zbog toga dijelovi praha metalurgije čine manje prikladni za visoke napone i primjene visokog naprezanja poput udara i visokih dinamičkih opterećenja.
3. Veća troškova opreme i kalupa
Proces metalurgije u prahu određuje da mora koristiti posebne kalupe i opremu, a trošak je relativno visok. Nije ekonomična u maloj serijskoj proizvodnji, pa je metalurgija u prahu obično pogodna za proizvodnju velikih razmjera.(文章来源: iMechanics 机械)
