تشغيل أجزاء المعادن المسحوقة

ربما تعلم بالفعل أن مكونات مسحوق المعادن تكون قريبة من الشكل الصافي، ولكنها قد تتطلب تشغيلًا ثانويًا لتلبية المتطلبات الأبعادية أو الوظيفية الدقيقة.
تعتبر عملية التصنيع واحدة من العمليات الشائعة العمليات الثانوية في علم المعادن المساحيق. تتم إزالة المواد باستخدام الطرق التقليدية مثل الخراطة، والحفر، والطحن، أو الطحن.
تساعد هذه العملية على تحقيق الأبعاد الدقيقة وجودة السطح أو الميزات التي لا يمكن أن توفرها عملية الضغط والتلبيد وحدها.

لماذا هناك حاجة إلى التصنيع لأجزاء المسحوق المعدني؟

ضيق التسامح

الأبعاد الشعاعية لـ أجزاء مسحوق المعادن يمكن التحكم فيها بدقة عالية، خاصة عندما يكون عملية تحديد الحجم يُطبّق بعد التلبيد. من ناحية أخرى، تكون الأبعاد الرأسية أقل تحكمًا بسبب الضغط أحادي المحور وانكماش التلبيد. لذلك، لتلبية متطلبات الدقة العالية على طول المحور الرأسي، غالبًا ما تُجرى عمليات مثل الطحن أو التفريز.

الانتهاء من السطح

من المعروف على نطاق واسع أن سطح أجزاء مسحوق المعادن المتكلس غالبًا ما يحتوي على:

• الهياكل المسامية والخشنة
• طبقات الأكسيد
• بقايا التلبيد الطفيفة

لذلك، يمكن استخدام أساليب ما بعد المعالجة، مثل الخراطة والطحن والصقل والشحذ، للحصول على سطح أكثر نعومة (مثل Ra < 0.8 ميكرومتر). وهذا يُسهم في تلبية متطلبات الختم، والخصائص الاحتكاكية، والجمالية.

الميزات المعقدة

على الرغم من أن تقنية مسحوق المعادن تُنتج قطعًا معقدة الأشكال، مثل بكرات التوقيت وعجلات VVT المسننة، إلا أن طريقة الكبس التقليدية أحادية المحور. أما بالنسبة للخصائص الخاصة أو المعقدة، مثل الثقوب المتقاطعة، والثقوب العمياء، والثقوب السفلية، واللولبية، فإن مسحوق المعادن وحده لا يكفي لتشكيلها، بل يتطلب تشغيلًا آليًا إضافيًا.

عمليات التصنيع الشائعة لأجزاء PM

تحول

يُشكّل الخراطة الأسطح الخارجية، وخاصةً المقاطع الدائرية والأكتاف. يُساعد هذا على تصحيح تغيرات الحجم بعد عملية التلبيد ويحسن الاستدارة بشكل عام.

حفر

لا يمكن لمسحوق المعادن تشكيل ثقوب إلا بمحاذاة اتجاه الضغط. إذا كان التصميم يتضمن ثقوبًا أفقية أو مائلة أو عمياء، فيجب تشكيلها بعد التلبيد بالحفر أو الطحن.

الطحن

لا يُمكن تشكيل الأسطح المسطحة والفتحات والجيوب مباشرةً في القالب. وهنا يأتي دور الطحن. فهو يُناسب أجزاءً مثل أغطية المضخات أو ألواح المستشعرات، حيثُ تُعدّ الحواف المسطحة والنقية أمرًا بالغ الأهمية. كما يُجهّز أسطح الوصلات للإغلاق أو التثبيت.

طحن

عندما يحتاج الجزء إلى لمسة نهائية ناعمة أو سمك متناسق، فإن عملية الطحن تُفي بالغرض. غالبًا ما تُستخدم لتحسين الارتفاع، أو مناطق تلامس السطح، أو دقة الملاءمة. إذا كنت تعمل مع الحشوات أو مناطق المحامل، فربما تبدو هذه العملية مألوفة.

التوسيع

عادةً ما تكون الثقوب المضغوطة صغيرة الحجم أو خشنة بعض الشيء. يُحسّن الثقب الدقيق القطر ويُنعم السطح الداخلي. من الشائع أن يتصل الجزء بعمود أو دبوس أو وتد خشبي، ويجب أن ينزلق بسلاسة.

النقر والخيط

عملية ضغط مسحوق المعادن محدودة ببنية القالب وسيولة المسحوق، وعادةً ما يكون من المستحيل ضغط الخيوط مباشرةً. لذا، في هذه الحالة، نحتاج إلى استخدام تقنية النقر واللولبة.

تحديات تشغيل أجزاء المعادن المسحوقة

بسبب المسامية المتأصلة والبنية المتكونة أثناء عملية تعدين المسحوق، عادةً ما تكون مكونات PM أكثر صعوبة في التصنيع من الأجزاء المصبوبة أو المزورة.

المسامية

تحتفظ أجزاء PM بمساميتها المتبقية بعد التلبيد. أثناء القطع، تتناوب حافة الأداة بين ملامسة المعدن والفراغات، مما ينتج عنه قوى قطع متقطعة على المستوى المجهري.

تُسبب هذه الصدمات غير المنتظمة اهتزازات دقيقة شديدة عند نقطة التقاء الأداة بقطعة العمل. ومع مرور الوقت، يؤدي هذا إلى تلف ناتج عن التعب الدوري في حافة القطع، وخاصةً عند الزوايا الحادة وأنصاف أقطار الحواف. وينتج عن ذلك تشققات دقيقة أو تقريب للحافة، وهو نمط شائع من التآكل التدريجي للأداة في عمليات التشغيل الدقيقة.

الموصلية الحرارية الضعيفة

يؤدي التركيب المسامي لمواد PM إلى ضعف التوصيل الحراري. لا يمكن تصريف الحرارة المتولدة أثناء القطع بكفاءة، مما يؤدي إلى تراكم حراري موضعي في منطقة القطع. يؤدي هذا التركيز الحراري إلى ارتفاع سريع في درجة حرارة الأداة. إذا افتقرت أداة القطع إلى صلابة كافية عند التعرض للحرارة أو مقاومة كافية للصدمات الحرارية، فقد تتعرض للتليين الحراري أو التشقق أو حتى التشوه الموضعي.

التفاعلات الكيميائية وتأثيرات التصلب بالعمل

تُعزز درجة الحرارة المرتفعة أثناء التشغيل أكسدة سطح مواد PM، وقد تؤدي أيضًا إلى تفاعلات كيميائية مثل انتشار الكربون من الأداة إلى قطعة العمل (أو العكس). تزيد هذه التفاعلات من صلابة سطح المادة المراد قطعها، مما يُسرّع التآكل الكاشط للأداة.

اختلاف الصلابة

أثناء تشغيل مواد مسحوق المعادن، غالبًا ما تُظهر الطبقة السطحية زيادةً ملحوظةً في صلابتها. وقد أظهرت تجارب القطع المكثفة أن الصلابة النموذجية للمواد المعدنية القائمة على الحديد تتراوح في درجة حرارة الغرفة بين 24 و36 HRC. ومع ذلك، قد تصل بعض المناطق الموضعية على السطح المُشَغَّل إلى قيم صلابة دقيقة تتجاوز 55 HRC. عند حدوث ذلك، تتعرض حافة القطع للأداة لتآكل شديد، مما يُقلل بشكل كبير من عمرها الافتراضي.

اقتراحات لتصنيع أجزاء مسحوق المعادن

لتقليل تآكل الأدوات وتقليل تأثير تغييرات الأدوات المتكررة على كفاءة الإنتاج، من المهم اختيار أدوات القطع المناسبة وضبط معلمات التشغيل بشكل صحيح مثل سرعة القطع ومعدل التغذية وعمق القطع.

مواد الأداة

PCBN (نيتريد البورون المكعب متعدد البلورات)

أدوات PCBN شديدة الصلابة ومقاومة للحرارة. وهي مثالية لقطع أجزاء PM المصنوعة من الحديد والتي تحتوي على شوائب صلبة أو مناطق مُقوّاة. تقاوم PCBN تشقق الحواف، وتعمل بكفاءة في درجات الحرارة العالية وأحمال الصدمات.

أدوات كربيد المغلفة

تجمع الكربيدات المطلية بين ركائز متينة وطبقات سيراميكية صلبة مثل TiAlN أو TiCN. تتميز هذه الأدوات بمقاومة ممتازة للتآكل وثبات حراري. وهي أقل صلابة بقليل، لكنها أكثر فعالية من حيث التكلفة.

توصيات معلمات القطع

تتراوح سرعة الدوران الموصى بها لقطع مسحوق المعادن عادةً بين 55 و120 مترًا/دقيقة. أما في حالة الحفر، فتختلف سرعة القطع باختلاف مادة الأداة: 60 مترًا/دقيقة لأدوات الكربيد، و20 مترًا/دقيقة لأدوات الفولاذ عالي السرعة (HSS).

استراتيجيات تحسين العمليات

أجزاء مسحوق المعادن المعالجة بـ تشريب الراتينج or تسرب النحاس يمكن أن يكون للمسام الداخلية سد فعال، مما يقلل من اهتزاز الأداة ويحسن قابلية التشغيل بشكل كبير.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن إجراء عملية التشغيل الآلي بعد التلبيد المسبق، ثم التلبيد الكامل. كما يمكن تشغيل الأجزاء بعد التلبيد والتلدين اللاحق، مما يُساعد على تقليل الصلابة وتحسين قابلية التشغيل الآلي.

من الطرق الفعالة إضافة مسحوق كبريتيد المنغنيز (MnS) إلى المادة. وقد أظهرت الدراسات أن إضافة 0.5% كبريتيد تُعطي نتائج مثالية. يعمل وجود الكبريتيد كمُشحم صلب أثناء القطع، مما يُحسّن قابلية التشغيل ويقلل من تآكل الأدوات. تُطبق هذه الطريقة أيضًا على قطع الفولاذ المقاوم للصدأ المُلبّد، حيث تُحسّن أداء القطع. مع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن كبريتيد المنغنيز قد يُضعف مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للتآكل بشكل طفيف بسبب محتواه من الكبريت.

 

شركة بلو (BLUE) هي شركة صينية مُصنِّعة للمواد الخام (PM) حاصلة على شهادة ISO 9001:2015، وتُورِّد مجموعةً كاملةً من قطع مسحوق المعادن. نوفر مكوناتٍ قياسيةً بدون رسوم تصنيع، بما في ذلك القطع الهيكلية، والبطانات المُلبَّدة، وقطع MIM، والمكونات الخزفية المُلبَّدة.
يمكنك استكشاف المتجر لمقارنة واختيار القطع المتوفرة. إذا لم تجد تطابقًا دقيقًا، نوفر لك أيضًا خدمات مسحوق المعادن المخصصة.
اتصل بنا اليوم للبدء في الحصول على أجزاء PM القياسية أو المخصصة!