การวิเคราะห์เทคโนโลยีการผลิตสีเขียว - ผงโลหะวิทยา

ผงโลหะวิทยาตามชื่อหมายถึงวิธีการประมวลผลที่ใช้ผงโลหะเป็นวัตถุดิบและถูกกดและเผาเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ นี่ไม่ใช่กระบวนการและเทคโนโลยีใหม่และสามารถย้อนกลับไปยังอียิปต์โบราณได้ อย่างไรก็ตามในการแสวงหาการพัฒนาอย่างยั่งยืนและการพัฒนาสีเขียวในปัจจุบันมันสอดคล้องกับการพัฒนาเวลาและมีการใช้มากขึ้นเรื่อย ๆ วันนี้ลองมาดูวิธีการผลิตนี้ซึ่งอาจเป็นตัวเลือกใหม่สำหรับวิธีการผลิตชิ้นส่วนของทุกคน

กระบวนการ

ผงโลหะมีความคล้ายคลึงกับการปลอมหรือการหล่อ แต่ความแตกต่างคือวัตถุดิบของมันคือผงโลหะ (โดยทั่วไปเหล็กเหล็กกล้าทองแดง ฯลฯ ) วัตถุดิบผงจะถูกกดที่อุณหภูมิห้อง (ความร้อนในกรณีพิเศษ) โดยใช้แม่พิมพ์ที่ซับซ้อน ขนาดของชิ้นงานที่กดอยู่ใกล้กับผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป แต่คุณสมบัติเชิงกลยังคงไม่เสถียร เพื่อที่จะเสริมความแข็งแกร่งให้กับมันจากนั้นจะถูกเผาที่อุณหภูมิใกล้เคียง แต่ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของโลหะที่ใช้ ในเวลานี้โครงสร้างจุลภาคของผลิตภัณฑ์จะเปลี่ยนไปและส่วนประกอบที่มีขนาดที่แม่นยำและความแข็งแรงสูงจะได้รับ

โดยทั่วไปแล้วชิ้นส่วนที่ได้จากผงโลหะโลหะสามารถใช้โดยตรง แต่ยังสามารถประมวลผลสำหรับการประมวลผลรองได้เช่นการตกแต่งการบำบัดความร้อนการชุบด้วยไฟฟ้าหรือการเคลือบ

ข้อดีของผงโลหะโลหะ

เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีการผลิตอื่น ๆ ผงโลหะโลหะผลิตแทบไม่มีของเสียจากวัสดุอัตราการใช้วัสดุสูงกว่า 97%และสามารถสร้างรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนได้โดยตรงและควบคุมการควบคุมความทนทานต่อมิติที่แน่นหนาในผลิตภัณฑ์ที่ถูกเผาซึ่งสามารถลดหรือกำจัดการดำเนินการประมวลผลในกระบวนการผลิตแบบดั้งเดิมได้อย่างสมบูรณ์ นี่คือเหตุผลที่เราเรียกมันว่าเทคโนโลยีการผลิตสีเขียว

นอกเหนือจากการออมที่นำโดยกระบวนการเหล่านี้ผงโลหะมีเอกลักษณ์ของตัวเอง มันใช้ข้อได้เปรียบของวัตถุดิบเป็นผงเพื่อให้ได้การควบคุมบางอย่างที่ยากหรือเป็นไปไม่ได้ในการประมวลผลแบบดั้งเดิมเช่นการควบคุมอัตราส่วนของการผสมผสานองค์ประกอบทางเคมีการควบคุมโครงสร้างจุลภาคและการควบคุมความพรุน

ลองใช้ตัวอย่างผลิตภัณฑ์เฉพาะเพื่อเพิ่มความเข้าใจของทุกคน

1. รวมวัสดุที่ไม่สามารถละลายเข้าด้วยกันได้

ผงโลหะวิทยาช่วยให้การประมวลผลของการผสมผสานวัสดุที่มักจะถือว่าไม่เข้ากันในรูปแบบผสมที่ใกล้ชิด ตัวอย่างที่พิสูจน์แล้วของแอปพลิเคชันโลหะผง ได้แก่ :

วัสดุแรงเสียดทานสำหรับผ้าเบรกและใบหน้าคลัตช์ซึ่งมีวัสดุที่ไม่ใช่โลหะหลากหลายชนิด

(ใช้เพื่อให้ความต้านทานการสึกหรอหรือระดับการควบคุมแรงเสียดทาน) ถูกฝังอยู่ในเมทริกซ์ทองแดงหรือเหล็ก

คาร์ไบด์ซีเมนต์มักใช้สำหรับการตัดเครื่องมือสร้างเครื่องมือหรือการกัดกร่อน พวกเขารวมถึงเฟสแข็งที่ถูกผูกมัดกับโลหะซึ่งเป็นโครงสร้างจุลภาคที่สามารถผลิตได้โดยการเผาเฟสของเหลวที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดหลอมเหลวของสารยึดเกาะ ทังสเตนคาร์ไบด์ผูกมัดกับโคบอลต์เป็นตัวอย่างหลักของวัสดุนี้ แต่คาร์ไบด์ซีเมนต์อื่น ๆ รวมถึงคาร์ไบด์อื่น ๆ ไนไตรด์คาร์บอนไคด์หรือออกไซด์สามารถใช้และโลหะอื่น ๆ นอกเหนือจากโคบอลต์สามารถใช้เป็นตัวยึด

วัสดุเครื่องมือตัดเพชรที่กรวดเพชรละเอียดจะกระจายอย่างสม่ำเสมอในเมทริกซ์โลหะ อีกครั้งการเผาเฟสของเหลวถูกใช้ในการประมวลผลวัสดุเหล่านี้วัสดุสัมผัสไฟฟ้าเช่นทองแดง/ทังสเตนเงิน/แคดเมียมออกไซด์

2. การประมวลผลวัสดุที่มีจุดหลอมเหลวสูงมาก
เทคโนโลยีโลหะผงสามารถประมวลผลวัสดุที่มีจุดหลอมเหลวสูงมากรวมถึงโลหะทนไฟเช่นทังสเตนโมลิบดีนัมและแทนทาลัม โลหะดังกล่าวเป็นเรื่องยากที่จะผลิตโดยการหลอมละลายและการหล่อและโดยทั่วไปจะเปราะในสถานะหล่อ การผลิต Billets ทังสเตนเป็นหนึ่งในการใช้งานแรก ๆ ของผงโลหะซึ่งต่อมาใช้ในการวาดสายไฟสำหรับหลอดไส้

3. ผลิตภัณฑ์ที่มีรูพรุนควบคุม

เทคโนโลยีโลหะผงสามารถผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีความพรุนโครงสร้างที่ควบคุมได้ องค์ประกอบตัวกรองที่ถูกเผาเป็นตัวอย่างของแอปพลิเคชันดังกล่าว อีกตัวอย่างสำคัญคือแบริ่งที่ได้รับการกำจัดน้ำมันหรือการหล่อลื่นด้วยตนเองซึ่งเป็นหนึ่งในแอปพลิเคชันที่เก่าแก่ที่สุดของผงโลหะซึ่งมีความพรุนที่เชื่อมต่อระหว่างกันในโครงสร้างซินเทอร์ใช้เพื่อเก็บน้ำมันหล่อลื่น

4. ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณสมบัติที่เหนือกว่า

ในการใช้งานที่เฉพาะเจาะจงกระบวนการผงโลหะมักจะสามารถสร้างคุณสมบัติที่เหนือกว่าผ่านการควบคุมโครงสร้างจุลภาคที่ยอดเยี่ยมเมื่อเทียบกับการหล่อแบบดั้งเดิมหรือกระบวนการปลอม ตัวอย่างที่ดีของแอปพลิเคชันดังกล่าวคือ:

วัสดุแม่เหล็ก

แม่เหล็กที่แข็ง (ถาวร) เกือบทั้งหมดและประมาณ 30% ของแม่เหล็กนุ่มถูกประมวลผลจากวัตถุดิบผง

เหล็กความเร็วสูง

วัสดุแปรรูปโลหะวิทยาผงมีโครงสร้างจุลภาคที่ดีกว่าและควบคุมได้มากกว่าผลิตภัณฑ์ที่ปลอมแปลงด้วยความเหนียวและประสิทธิภาพการตัดที่สูงขึ้น

โลหะผสมอุณหภูมิสูงหรือโคบอลต์

superalloys ที่ใช้นิกเกิลหรือโคบอลต์ใช้ในการใช้งานเครื่องยนต์การบินและอวกาศซึ่งกระบวนการโลหะผงสามารถให้ช่วงองค์ประกอบและการควบคุมโครงสร้างจุลภาคที่ไม่สามารถทำได้ตามอัตภาพซึ่งจะเป็นการเพิ่มอุณหภูมิและประสิทธิภาพการทำงาน

ข้อ จำกัด ของผงโลหะโลหะ

แม้ว่าผงโลหะโลหะจะมีข้อได้เปรียบต่าง ๆ แต่ก็ยังมีข้อ จำกัด บางประการในการใช้งาน ประเด็นหลักมีดังนี้:
1. ขนาดส่วนและน้ำหนักมี จำกัด :

ผงโลหะโลหะต้องใช้กระบวนการเร่งด่วนซึ่งจะใช้การกด ดังนั้นจึงถูก จำกัด ด้วยระวางแรงกดปัจจุบันและขนาดไม่สามารถทำขนาดใหญ่ได้โดยทั่วไปประมาณ 250 มม. นอกจากนี้เนื่องจากการไหลของผงโลหะที่ จำกัด ยังคงเป็นเรื่องยากที่จะผลิตชิ้นส่วนที่มีน้ำหนักมากกว่า 20 กิโลกรัมโดยใช้กระบวนการโลหะผง

2. ไม่เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันแรงกระแทกและแบบไดนามิก

เนื่องจากความหนาแน่นของชิ้นส่วนโลหะผงมักจะต่ำความแข็งแรงและความเหนียวของพวกเขาจึงไม่ดีเท่ากับชิ้นส่วนปลอมแปลงหรือเครื่องจักร รูขุมขนหลังการบดอัดของผงและการเผาจะส่งผลต่อคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ สิ่งนี้ทำให้ชิ้นส่วนโลหะวิทยาผงน้อยลงสำหรับความเครียดสูงและการใช้งานที่มีความเครียดสูงเช่นแรงกระแทกและโหลดแบบไดนามิกสูง

3. ค่าอุปกรณ์และค่าแม่พิมพ์ที่สูงขึ้น
กระบวนการของผงโลหะที่เป็นตัวกำหนดว่าจะต้องใช้แม่พิมพ์และอุปกรณ์พิเศษและค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูง มันไม่ประหยัดในการผลิตชุดเล็ก ๆ ดังนั้นผงโลหะจึงเหมาะสำหรับการผลิตขนาดใหญ่(文章来源: imechanics 机械)