กระบวนการและการประยุกต์ใช้ผงโลหะวิทยา

ผงโลหะเป็นเทคโนโลยีกระบวนการสำหรับการเตรียมโลหะหรือใช้ผงโลหะ (หรือส่วนผสมของผงโลหะและผงอโลหะ) เป็นวัตถุดิบ การขึ้นรูปและการเผาผนึก เพื่อผลิตวัสดุโลหะ วัสดุผสม และผลิตภัณฑ์ประเภทต่างๆ

อุตสาหกรรมผลิตภัณฑ์ผงโลหะในความหมายกว้าง ๆ รวมถึงเครื่องมือเหล็กและหิน ซีเมนต์คาร์ไบด์ วัสดุแม่เหล็ก และผลิตภัณฑ์ผงโลหะ อุตสาหกรรมผลิตภัณฑ์ผงโลหะในความหมายที่แคบหมายถึงผลิตภัณฑ์ผงโลหะเท่านั้น รวมถึงชิ้นส่วนโลหะผง (ส่วนใหญ่) ตลับลูกปืนน้ำมันและผลิตภัณฑ์ฉีดขึ้นรูปโลหะ

ลักษณะกระบวนการทางโลหะวิทยาของผง

เมื่อเทียบกับกระบวนการอื่นๆ อัตราการใช้วัสดุของผงโลหะจะสูงที่สุด ถึง 95% และการใช้พลังงานของชิ้นส่วนต่ำที่สุด!

สามารถควบคุมความหนาแน่นของผลิตภัณฑ์ได้ เช่น วัสดุที่มีรูพรุน วัสดุที่มีความหนาแน่นสูง เป็นต้น โครงสร้างจุลภาคสม่ำเสมอ ไม่มีการแยกส่วนประกอบ การขึ้นรูปที่ใกล้เคียงอัตราการใช้วัตถุดิบ> 95%; น้อยและไม่มีการตัดเพียง 40-50% ของการประมวลผลการตัด; กลุ่มวัสดุ องค์ประกอบสามารถควบคุมได้ซึ่งเอื้อต่อการเตรียมวัสดุคอมโพสิต การเตรียมโลหะที่ไม่ละลายน้ำ วัสดุเซรามิก และวัสดุนิวเคลียร์

กระบวนการพื้นฐานของผงโลหะวิทยา

กระบวนการพื้นฐานของผงโลหะคือ การทำผง → การผสม → การขึ้นรูป → การเผาผนึก → การบดด้วยการสั่นสะเทือน → กระบวนการรอง → การอบชุบด้วยความร้อน → การชุบผิว → การตรวจสอบคุณภาพ → ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

โม่แป้ง

การโม่แป้งเป็นกระบวนการทำให้วัตถุดิบเป็นผง วิธีการกัดที่ใช้กันทั่วไปรวมถึงวิธีการทางกลและทางกายภาพและทางเคมี

วิธีการทางกลไม่เปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีของวัตถุดิบ และเตรียมผงโดยการตัด/บดโลหะเพื่อแยกวัสดุเพื่อสร้างส่วนต่อประสานใหม่ วิธีการทางกลสามารถลดหรือเพิ่มขนาดอนุภาคของผงได้ และผงโลหะจะแข็งตัวหลังจากการเจียร แต่รูปร่างของผงไม่ปกติและความลื่นไหลของผงจะลดลง

วิธีการทางกายภาพและทางเคมีคือการทำให้โลหะเหลวเตรียมผงโดยวิธีทางกายภาพเช่นการทำให้เย็นลงและการทำให้เป็นละออง นอกจากนี้ยังสามารถเตรียมได้โดยการลดออกไซด์ของโลหะและเกลือด้วยตัวรีดิวซ์ตามปฏิกิริยาเคมี เช่น การรีดักชันและการแตกตัว เทคโนโลยีผงทำให้เป็นละอองสามารถลดการแยกส่วนประกอบโลหะผสมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นองค์ประกอบผงโลหะผสมที่ได้รับจึงค่อนข้างสม่ำเสมอ เนื่องจากวิธีการทำให้เป็นละอองน้ำใช้น้ำที่มีความหนาแน่นสูงกว่าเป็นตัวกลางในการทำให้เป็นละออง รูปร่างของผงที่ได้จึงมักจะไม่ปกติ

อนุภาคของแข็งที่มีขนาดมากกว่า 0.001 มม. และน้อยกว่า 1 มม. เรียกว่าผง โดยทั่วไป รูปร่างของอนุภาคผงประกอบด้วยทรงกลม เกือบเป็นทรงกลม หลายเหลี่ยม เกล็ด เดนไดรต์ รูปทรงไม่ปกติ ฟองน้ำมีรูพรุน และรูปทรงผีเสื้อ

ผสม

การผสมเป็นกระบวนการของการผสมผงต่างๆ ที่จำเป็นในสัดส่วนที่แน่นอน และทำให้เป็นเนื้อเดียวกันเพื่อให้ได้ผงสีเขียว มันถูกแบ่งออกเป็นสามประเภท: แห้ง, กึ่งแห้งและเปียก, เครื่องผสมกรวยคู่, เครื่องผสม V-type, เครื่องผสมแบบเคลื่อนไหวคู่ใช้สำหรับความต้องการที่แตกต่างกัน

การผสมผงไม่สม่ำเสมอ กระบวนการขึ้นรูปง่ายต่อการแยกส่วนและแตกหัก กระบวนการเผาผนึกนั้นง่ายต่อการแตกและทำให้เสียรูป และคุณสมบัติทางกลเช่นความแข็งและความหนาแน่นของผลิตภัณฑ์ไม่เป็นไปตามข้อกำหนด

การขึ้นรูป

การขึ้นรูปเป็นกระบวนการในการใส่ส่วนผสมที่ผสมอย่างสม่ำเสมอลงในแม่พิมพ์อัดแล้วกดลงใน parison ที่มีรูปร่าง ขนาด และความหนาแน่นที่แน่นอนภายใต้แรงดัน 15-600 MPa การขึ้นรูปด้วยแรงดันและการขึ้นรูปที่ไม่ใช่แรงดันมีสองวิธี การขึ้นรูปด้วยแรงดัน ที่นิยมใช้กันมากที่สุดคือการอัดขึ้นรูป

การเผาผนึก

การเผาผนึกเป็นกระบวนการสำคัญในกระบวนการทางโลหะวิทยาของผง และการเผาแบบอัดขึ้นรูปจะถูกเผาเพื่อให้ได้คุณสมบัติทางกายภาพและทางกลขั้นสุดท้ายที่จำเป็น

การเผาผนึกแบ่งออกเป็นหน่วยการเผาผนึกและการเผาผนึกหลายองค์ประกอบ นอกจากการเผาผนึกธรรมดาแล้ว ยังมีการเผาผนึกแบบหลวม วิธีการจุ่ม และวิธีการกดร้อน

การเผาผนึกแตกต่างจากการหลอมโลหะ อย่างน้อยหนึ่งองค์ประกอบยังคงอยู่ในสถานะของแข็งระหว่างการเผาผนึก ในระหว่างกระบวนการเผาผนึก อนุภาคผงจะต้องผ่านกระบวนการทางกายภาพและทางเคมีหลายชุด เช่น การแพร่ การตกผลึกใหม่ การเชื่อมหลอมรวม การประนอม และการละลาย และกลายเป็นผลิตภัณฑ์ทางโลหะวิทยาที่มีความพรุน

หลังการประมวลผล

การบำบัดหลังการเผาผนึกสามารถใช้วิธีการต่างๆ ตามความต้องการของผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน เช่นการเก็บผิวละเอียด การแช่น้ำมัน การตัดเฉือน การอบชุบด้วยความร้อนและการชุบด้วยไฟฟ้า การบำบัดด้วยไอน้ำ เป็นต้น นอกจากนี้ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา กระบวนการใหม่บางอย่าง เช่น การรีดและการตีขึ้นรูปยังถูกนำไปใช้กับการแปรรูปวัสดุผงโลหะหลังจากการเผาผนึก บรรลุผลในอุดมคติ

• การทำให้ชุ่ม

ใช้ปรากฏการณ์เส้นเลือดฝอยของรูพรุนของชิ้นส่วนที่เผาแล้วจุ่มลงในของเหลวต่างๆ เพื่อการหล่อลื่น สามารถแช่ในน้ำมันหล่อลื่น เพื่อปรับปรุงความแข็งแรงและความสามารถในการป้องกันการกัดกร่อน สามารถแช่ในสารละลายทองแดง สำหรับการป้องกันพื้นผิว สามารถแช่ในเรซินหรือวานิช

• อบไอน้ำ

เนื่องจากการมีอยู่ของรูพรุนในผลิตภัณฑ์ที่เป็นผงโลหะ จึงทำให้ยากต่อการปกป้องพื้นผิว การอบไอน้ำด้วยไอน้ำมีความสำคัญมากสำหรับเครื่องวัด อุตสาหกรรมการทหาร และผลิตภัณฑ์โลหะวิทยาที่เป็นผงที่มีข้อกำหนดในการป้องกันการกัดกร่อน และสามารถปรับปรุงการต้านทานการเกิดสนิมและช่องว่างอากาศแน่นของชิ้นส่วนโลหะที่เป็นผง

• ความดันพื้นผิวเย็น

เพื่อปรับปรุงความแม่นยำของมิติของชิ้นส่วนและลดความหยาบของพื้นผิว สามารถใช้การขึ้นรูป เพื่อเพิ่มความหนาแน่นของชิ้นส่วน สามารถใช้การกดหลายครั้ง เพื่อเปลี่ยนรูปร่างของชิ้นส่วนสามารถใช้การกดแบบละเอียดได้

• การรักษาความร้อน

เนื่องจากการมีอยู่ของรูพรุน สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีความพรุนมากกว่า 10% ห้ามใช้คาร์บูไรซิ่งเหลวหรือการทำความร้อนด้วยเกลือเพื่อป้องกันไม่ให้สารละลายเกลือจุ่มลงในรูพรุนและทำให้เกิดการกัดกร่อนภายใน สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีความพรุนน้อยกว่า 10% สามารถใช้กับเหล็กทั่วไปได้ วิธีการอบชุบด้วยความร้อนแบบเดียวกัน เช่น การชุบโดยรวม การชุบคาร์บูไรซิ่ง การชุบคาร์บอนไนไตรดิ้ง เป็นต้น การอบชุบด้วยความร้อนสามารถปรับปรุงความแข็งแรงและความแข็งของผลิตภัณฑ์ที่มีธาตุเหล็กได้

การประยุกต์ใช้ผงโลหะวิทยา

ขอบเขตการใช้งานของผลิตภัณฑ์โลหะผงมีหลากหลายมาก ตั้งแต่การผลิตเครื่องจักรทั่วไปไปจนถึงเครื่องมือที่มีความแม่นยำ ตั้งแต่เครื่องมือฮาร์ดแวร์ไปจนถึงเครื่องจักรขนาดใหญ่ ตั้งแต่อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ไปจนถึงการผลิตมอเตอร์ จากอุตสาหกรรมโยธาไปจนถึงอุตสาหกรรมการทหาร จากเทคโนโลยีทั่วไปจนถึงขั้นสูงสุดล้ำสมัย เทคโนโลยี. หุ่นช่างฝีมือโลหะ.

วัสดุโลหะผสมผงสามารถแบ่งออกเป็นวัสดุที่มีรูพรุนของโลหะผง, ชิ้นส่วนโครงสร้างโลหะผง, วัสดุป้องกันแรงเสียดทานของโลหะผง, เครื่องมือผงโลหะและวัสดุตาย, วัสดุแรงเสียดทานของโลหะผง, วัสดุแม่เหล็กไฟฟ้าผงโลหะ, วัสดุผงโลหะอุณหภูมิสูง ฯลฯ

การใช้งานทั่วไป: อุตสาหกรรมยานยนต์

บ่าวาล์วโลหะผง รางวาล์ว VCT และเฟือง ฯลฯ สามารถมีความแข็งแรงสูง ทนต่อการสึกหรอสูงและทนความร้อนได้ดีเยี่ยม เช่นบ่าวาล์วไอดีและไอเสียเกียร์

การใช้งานทั่วไป: อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ

วัสดุการทำงานพิเศษส่วนใหญ่จะใช้สำหรับเครื่องจักรเสริม เครื่องมือและอุปกรณ์ในอากาศของเครื่องบินและเครื่องยนต์ วัสดุโครงสร้างที่มีอุณหภูมิสูงและมีความแข็งแรงสูงส่วนใหญ่จะใช้สำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างที่สำคัญของเครื่องยนต์อากาศยาน เช่นจานผงกังหันแรงดันสูงสำหรับเครื่องยนต์, เบรคคู่บิน-BY2-1587

การใช้งานทั่วไป: อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

เช่นปุ่มปิดเสียง, ปุ่มเปิด/ปิด, ปุ่มปรับระดับเสียงบวกและลบ, ถาดซิมการ์ด, ซ็อกเก็ตสายเคเบิลข้อมูล 8PIN, ฟุต N41 ในตัว, โรเตอร์มอเตอร์สั่นสะเทือนในตัว

ทิศทางการพัฒนาของผงโลหะวิทยา

เทคโนโลยีผงโลหะกำลังพัฒนาในทิศทางของการทำให้หนาแน่นสูง ประสิทธิภาพสูง บูรณาการ และต้นทุนต่ำ รายละเอียดมีดังนี้:

1.โลหะผสมจากเหล็กที่เป็นตัวแทนจะพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีความแม่นยำสูงและมีชิ้นส่วนโครงสร้างคุณภาพสูง
2. ผลิตโลหะผสมที่มีประสิทธิภาพสูงด้วยโครงสร้างจุลภาคที่สม่ำเสมอ ยากต่อการประมวลผลและหนาแน่นอย่างสมบูรณ์
3. กระบวนการเพิ่มความหนาแน่นที่ใช้ในการผลิตโลหะผสมพิเศษที่โดยทั่วไปประกอบด้วยองค์ประกอบเฟสผสม
4. การผลิตวัสดุที่ไม่สม่ำเสมอ อะมอร์ฟัส ไมโครคริสตัลไลน์ หรือโลหะผสมที่แปรสภาพได้
5. การประมวลผลส่วนประกอบที่มีลักษณะเฉพาะและไม่ใช่ส่วนประกอบทั่วไปของรูปร่างหรือองค์ประกอบ

ที่มาของบทความ: China Powder Network