La metal·lúrgia en pols, com el seu nom indica, és un mètode de processament que utilitza la pols metàl·lica com a matèria primera i que es pressiona i es sinteritza per fabricar diversos productes. No es tracta d’un procés i tecnologia nou, i fins i tot es pot remuntar a l’antic Egipte. No obstant això, en la recerca actual del desenvolupament sostenible i el desenvolupament verd, s'ajusta al desenvolupament dels temps i s'ha utilitzat cada cop més. Avui, fem una ullada a aquest mètode de fabricació, que pot proporcionar una nova opció per al mètode de fabricació de peces de tothom.
Elaborar
La metal·lúrgia en pols és similar a la forja o la colada, però la diferència és que la seva matèria primera és en pols metàl·lica (comunament ferro, acer, coure, etc.). Les matèries primeres en pols es pressionen a temperatura ambient (escalfades en casos especials) mitjançant motlles complexos. La mida de la peça premsada és a prop del producte acabat, però les seves propietats mecàniques encara són inestables. Per tal de reforçar -lo encara més, es sinteritza a una temperatura propera a una mica inferior al punt de fusió del metall utilitzat. En aquest moment, la microestructura del producte canviarà i s’obtindrà un component amb dimensions precises i una gran resistència.
En general, les parts obtingudes per la metal·lúrgia en pols es poden utilitzar directament, però també es poden processar per a processament secundari segons sigui necessari, com ara l’acabat, el tractament tèrmic, l’electroplicació o el recobriment, el peening disparat, etc., per millorar o millorar la tolerància, la densitat, la força, la forma, la resistència a la corrosió i altres propietats de les parts.
Avantatges de la metal·lúrgia en pols
En comparació amb altres tecnologies de fabricació, la metal·lúrgia en pols no produeix gairebé residus de materials, la taxa d’utilització del material supera el 97%i pot formar directament formes geomètriques complexes i mantenir un control estret de tolerància dimensional en productes sinteritzats, cosa que pot reduir o fins i tot eliminar completament les operacions de processament en processos tradicionals de fabricació. És per això que l’anomenem tecnologia de fabricació verda.
A més dels estalvis aportats per aquests processos, la metal·lúrgia en pols té la seva pròpia singularitat. Utilitza l’avantatge de les seves matèries primeres com a pols per aconseguir alguns controls difícils o impossibles d’aconseguir en el processament tradicional, com ara el control de proporcions de combinacions de composició química, el control de la microestructura i el control de la porositat.
Utilitzem alguns exemples de productes específics per millorar la comprensió de tothom.
1. Combina materials que no es poden dissoldre junts
La metal·lúrgia en pols permet el processament de combinacions de materials que se solen considerar incompatibles en una forma mixta íntima. Exemples demostrats d'aquestes aplicacions de metal·lúrgia en pols inclouen:
Materials de fricció per a revestiments de fre i cares de l’embragatge on hi ha una gamma de materials no metàl·lics
(S'utilitza per impartir nivells de resistència al desgast o de control de control) s'incorporen en una matriu de coure o ferro.
Carburs cimentatsSovint s’utilitzen per a eines de tall, eines o abrasius. Inclouen una fase dura unida a un metall, una microestructura que només es pot produir mitjançant la sinterització de fase líquida a una temperatura per sobre del punt de fusió de l’enllaç. El carbur de tungstè unit a cobalt és l'exemple principal d'aquest material, però també es poden utilitzar altres carburs cementats, incloent una gamma d'altres carburs, nitrurs, carbonitrids o òxids, i altres metalls a més de cobalt es poden utilitzar com a lligadors (Ni, Ni-CR, cobalt de níquel, etc.).
Materials d’eines de tall de diamantson es dispersa uniformement en una matriu metàl·lica. De nou, s’utilitza sinterització en fase líquida en el processament d’aquests materials.Materials de contacte elèctric com el coure/tungstè, l’òxid de plata/cadmi.
2. Processament de materials amb punts de fusió molt alts
La tecnologia de metal·lúrgia en pols pot processar materials amb punts de fusió molt elevats, inclosos metalls refractaris com el tungstè, el molibdè i el tàntal. Aquests metalls són difícils de produir fonent i colador, i generalment són molt trencadissos en l'estat del repartiment. La producció de Tungsten Billets va ser una de les primeres aplicacions de la metal·lúrgia en pols, que posteriorment es va utilitzar per dibuixar cables per a làmpades incandescents.
3. Productes amb porositat controlada
La tecnologia de metal·lúrgia en pols pot produir productes amb porositat estructural controlada. Els elements de filtre sinteritzats són un exemple d'aquesta aplicació. Un altre exemple important són els coixinets de retenció d’oli o auto-lubricants, una de les aplicacions més antigues de la metal·lúrgia en pols, en la qual s’utilitza la porositat interconnectada de l’estructura sinteritzada per contenir l’oli lubricant.
4. Productes amb propietats superiors
En determinades aplicacions específiques, els processos de metal·lúrgia en pols sovint poden produir propietats superiors mitjançant un excel·lent control de la microestructura, en contraposició als processos convencionals de colada o forja. Els bons exemples d’aquestes aplicacions són:
Materials magnètics
Gairebé tots els imants durs (permanents) i al voltant del 30% dels imants tous es processen a partir de la matèria primera.
Acer d'alta velocitat
Els materials processats per metal·lúrgia en pols tenen una microestructura més fina i controlada que els productes forjats, amb una major duresa i un rendiment de tall.
Aliatges a alta temperatura basats en níquel o cobalt
Les superallys basades en níquel o en cobalt s’utilitzen en aplicacions de motor aeroespacial, on els processos de metal·lúrgia en pols poden proporcionar un rang de composició i un control de microstructura que no es pot aconseguir convencionalment, augmentant així les temperatures de funcionament i el rendiment.
Limitacions de la metal·lúrgia en pols
Tot i que la metal·lúrgia en pols té diversos avantatges, encara hi ha algunes limitacions en la seva aplicació. Els punts principals són els següents:
1. La mida i el pes de la part són limitats:
La metal·lúrgia en pols requereix un procés de premsa, que utilitzarà una premsa. Per tant, està limitat pel tonatge de premsa actual i la mida no es pot fer molt gran, generalment al voltant de 250 mm com a màxim. A més, a causa de la fluïdesa limitada de la pols metàl·lica, encara és difícil produir parts que pesen més de 20kg mitjançant el procés de metal·lúrgia en pols.
2. No és adequat per a aplicacions de càrrega i impacte
Atès que la densitat de les parts de metal·lúrgia en pols sol ser baixa, la seva força i la seva duresa no són tan bones com les parts forjades o mecanitzades. Els porus després de la compactació i la sinterització de pols també afectaran les propietats mecàniques del material. Això fa que les parts de metal·lúrgia en pols són menys adequades per a aplicacions de tensió elevada i de tensió elevada com ara impactes i càrregues dinàmiques elevades.
3. Costos més elevats d’equips i motlles
El procés de metal·lúrgia en pols determina que ha d’utilitzar motlles i equips especials, i el cost és relativament elevat. No és econòmic en la producció petita per lots, de manera que la metal·lúrgia en pols sol ser adequada per a la producció a gran escala.(文章来源: Imecànica 机械)
