La metallurgia delle polveri, come suggerisce il nome, è un metodo di elaborazione che utilizza la polvere metallica come materia prima e viene premuta e sinterizzata per realizzare vari prodotti. Questo non è un nuovo processo e tecnologia e può anche essere ricondotto all'antico Egitto. Tuttavia, nella ricerca di oggi di sviluppo sostenibile e sviluppo verde, è in linea con lo sviluppo dei tempi ed è stato sempre più utilizzato. Oggi diamo un'occhiata a questo metodo di produzione, che può fornire una nuova opzione per il metodo di produzione di parti di tutti.
PROCESSO
La metallurgia della polvere è simile alla forgiatura o alla fusione, ma la differenza è che la sua materia prima è in polvere di metallo (comunemente ferro, acciaio, rame, ecc.). Le materie prime in polvere vengono premute a temperatura ambiente (riscaldate in casi speciali) usando stampi complessi. La dimensione del pezzo premuto è vicino al prodotto finito, ma le sue proprietà meccaniche sono ancora instabili. Per rafforzarlo ulteriormente, viene quindi sinterizzato a una temperatura vicina ma leggermente inferiore al punto di fusione del metallo utilizzato. Al momento, la microstruttura del prodotto cambierà e verrà ottenuto un componente con dimensioni precise e un'elevata resistenza.
In generale, le parti ottenute dalla metallurgia delle polveri possono essere utilizzate direttamente, ma possono anche essere elaborate per l'elaborazione secondaria secondo necessità, come la finitura, il trattamento termico, l'elettroplaggio o il rivestimento, la soffocamento, ecc., Per migliorare o migliorare la tolleranza, la densità, la forza, la forma, la resistenza alla corrosione e altre proprietà delle parti.
Vantaggi della metallurgia delle polveri
Rispetto ad altre tecnologie di produzione, la metallurgia delle polveri non produce quasi nessun rifiuto di materiale, il tasso di utilizzo del materiale supera il 97%e può formare direttamente forme geometriche complesse e mantenere un controllo a tolleranza dimensionale stretta nei prodotti sinterizzati, che possono ridurre o addirittura eliminare completamente le operazioni di lavorazione nei tradizionali processi di produzione. Questo è il motivo per cui la chiamiamo tecnologia di produzione verde.
Oltre ai risparmi portati da questi processi, la metallurgia delle polveri ha la sua unicità. Utilizza il vantaggio delle sue materie prime come polveri per ottenere alcuni controlli che sono difficili o impossibili da ottenere nella lavorazione tradizionale, come il controllo del rapporto delle combinazioni di composizione chimica, il controllo della microstruttura e il controllo della porosità.
Usiamo alcuni esempi specifici per prodotti per migliorare la comprensione di tutti.
1. Combina materiali che non possono essere sciolti insieme
La metallurgia delle polveri consente la lavorazione di combinazioni di materiali che sono generalmente considerati incompatibili in una forma mista intima. Esempi comprovati di tali applicazioni di metallurgia in polvere includono:
Materiali di attrito per rivestimenti freni e facce della frizione dove una gamma di materiali non metallici
(Utilizzato per impartire la resistenza all'usura o i livelli di attrito di controllo) sono incorporati in una matrice di rame o ferro.
Carbidi cementatisono spesso utilizzati per utensili da taglio, strumenti di formazione o abrasivi. Includono una fase dura legata a un metallo, una microstruttura che può essere prodotta solo mediante sinterizzazione di fase liquida a una temperatura sopra il punto di fusione del legante. Il carburo di tungsteno legati al cobalto è l'esempio principale di questo materiale, ma possono essere usati anche altri carburi cementati tra cui una gamma di altri carburi, nitruri, carbonitridi o ossidi e altri metalli oltre al cobalto possono essere usati come leganti (Ni, Ni, Ni-Cr, Nickel Cobalt, ecc.).
Materiali per utensili da taglio a diamanteDove la grinta a diamante fine viene uniformemente dispersa in una matrice di metallo. Ancora una volta, la sinterizzazione della fase liquida viene utilizzata nella lavorazione di questi materiali.Materiali di contatto elettrici come rame/tungsteno, ossido d'argento/cadmio.
2. Elaborazione di materiali con punti di fusione molto alti
La tecnologia della metallurgia delle polveri può elaborare materiali con punti di fusione molto alti, inclusi metalli refrattari come tungsteno, molibdeno e tantalum. Tali metalli sono difficili da produrre sciogliendo e lanciando e sono generalmente molto fragili nello stato del cast. La produzione di billette di tungsteno è stata una delle prime applicazioni della metallurgia delle polveri, che è stata successivamente utilizzata per disegnare fili per lampade a incandescenza.
3. Prodotti con porosità controllata
La tecnologia della metallurgia delle polveri può produrre prodotti con porosità strutturale controllata. Gli elementi del filtro sinterizzato sono un esempio di tale applicazione. Un altro esempio principale è i cuscinetti per la riduzione dell'olio o l'auto-lubrificante, una delle più antiche applicazioni di metallurgia in polvere, in cui viene utilizzata la porosità interconnessa nella struttura sinterizzata per contenere l'olio lubrificante.
4. Prodotti con proprietà superiori
In alcune applicazioni specifiche, i processi di metallurgia delle polveri possono spesso produrre proprietà superiori attraverso un eccellente controllo della microstruttura, al contrario dei processi convenzionali di fusione o forgiatura. Buoni esempi di tali applicazioni sono:
Materiali magnetici
Quasi tutti i magneti duri (permanenti) e circa il 30% dei magneti morbidi vengono elaborati dalla materia prima della polvere.
Acciaio ad alta velocità
I materiali trasformati in metallurgia in polvere hanno una microstruttura più fine e più controllata rispetto ai prodotti forgiati, con una maggiore tenacia e prestazioni di taglio.
Leghe ad alta temperatura a base di nichel o cobalto
Le superloy a base di nichel o a base di cobalto sono utilizzate nelle applicazioni a motori aerospaziali, in cui i processi di metallurgia delle polveri possono fornire un intervallo di composizione e un controllo della microstruttura che non può essere raggiunto in modo convenzionale, aumentando così le temperature e le prestazioni operative.
Limitazioni della metallurgia in polvere
Sebbene la metallurgia delle polveri abbia vari vantaggi, ci sono ancora alcune limitazioni nella sua applicazione. I punti principali sono i seguenti:
1. La dimensione e il peso della parte sono limitati:
La metallurgia delle polveri richiede un processo di pressione, che utilizzerà una stampa. Pertanto, è limitato dall'attuale tonnellaggio della stampa e le dimensioni non possono essere rese molto grandi, generalmente al massimo circa 250 mm. Inoltre, a causa della fluidità limitata della polvere di metallo, è ancora difficile produrre parti che pesano più di 20 kg usando il processo di metallurgia della polvere.
2. Non adatto per applicazioni di impatto e di carico dinamico
Poiché la densità delle parti di metallurgia in polvere è generalmente bassa, la loro resistenza e tenacità non sono buone come le parti forgiate o lavorate. I pori dopo la compattazione e la sinterizzazione della polvere influenzerà anche le proprietà meccaniche del materiale. Ciò rende le parti di metallurgia in polvere meno adatte a sollecitazioni elevate e applicazioni ad alte deformazioni come impatto e carichi dinamici elevati.
3. Costi più elevati di attrezzatura e stampo
Il processo di metallurgia delle polveri determina che deve utilizzare stampi e attrezzature speciali e il costo è relativamente elevato. Non è economico nella produzione di piccoli lotti, quindi la metallurgia delle polveri è generalmente adatta per la produzione su larga scala.(文章来源: Imechanics 机械)
