تشتهر عملية التشكيل بالطرق بإنتاج قطع ذات قوة عالية. هل تفكر في دمج هاتين العمليتين؟ تُعد معالجة المعادن بالمساحيق (PM) عملية شائعة لإنتاج قطع ذات شكل شبه متجانس. هذه هي الفكرة.
الجمع بين طريقة "الضغط والتلبيد" التقليدية وعملية التشكيل، ويشار إلى ذلك باسم تشكيل المسحوق، أو تشكيل مسحوق المعدن.
المحتويات
عملية تشكيل المسحوق
حدد المواد الخام
يتطلب تشكيل المساحيق نقاءً عاليًا للمواد ومحتوىً منخفضًا من الأكسجين، مما يضمن قوة وصلابة القطع النهائية. أثناء عملية التلبيد والتشكيل، ونظرًا لصعوبة توزيع عناصر السبائك بالتساوي، يستخدم المصنعون عادةً مسحوقًا مُسبكًا مسبقًا.
خلط
تستغرق عملية خلط المسحوق عادةً حوالي ساعة للحصول على مادة خام متجانسة. وفي هذه العملية، تُضاف عادةً بعض الإضافات لضمان الخلط الجيد وتزييت عملية الضغط.
التنظيف الجاف
الضغط هو العملية التي يتم فيها تشكيل مسحوق المعدن، ويجب الانتباه إلى النقاط التالية.
إذا كانت كثافة اللون الأخضر منخفضة جدًا، ستظهر شقوق أثناء التشكيل. أما إذا كانت مرتفعة جدًا، فقد تتلف القالب وتعيق تكثيف القطع.
تلبد
بعد تشكيل مسحوق المعدن، يتم إدخال الجزء إلى فرن الناقل. تلبد تتم عند درجة حرارة أقل من درجة انصهار المعدن. ثم يُرسل الجزء المُلبَّد إلى العملية التالية.
تزوير
ثم يُوضع القالب المسبق في قالب تشكيل، ويُطبّق عليه ضغط عالي باستخدام مكبس تشكيل. تُكثّف هذه العملية ضغط المادة، مما يزيد كثافتها ويُحسّن خصائصها الميكانيكية.
لعلّك تعلم أن عملية التشكيل بالطرق تُصنّف حسب درجة الحرارة إلى تشكيل بارد وتشكيل ساخن. كما تُصنّف عملية التشكيل بالطرق، حسب نوع القالب، إلى تشكيل بقالب مفتوح وتشكيل بقالب مغلق.
طرق تشكيل المسحوق
تتضمن طرق تشكيل المسحوق الشائعة عادةً ما يلي:
التشكيل بالمسحوق البارد
التشكيل البارد بالمسحوق هو عملية التشكيل أجزاء متكلس بكثافة تتراوح بين 75% و85% في درجة حرارة الغرفة. بعد التشكيل البارد، يصبح سطح القطع أملسًا، ويسهل التحكم في حجمها.
تتطلب هذه العملية أن تتمتع الأجزاء المُلبَّدة بقوة كافية. عادةً، لزيادة كثافتها، غالبًا ما تخضع لعملية ترشيح نحاسي. لحسن الحظ، من خلال عملية التشكيل البارد بالمسحوق، تُحسَّن كثافة الأجزاء تمامًا، دون الحاجة إلى أي عملية ترشيح إضافية.
تشكيل المسحوق الساخن
- تشكيل المسحوق مباشرة بعد التسخين
في هذه العملية، يُسخّن المسحوق المضغوط ويُشكّل، ثم يُطرَد مباشرةً. هذه الطريقة أبسط من غيرها، ولا تتطلب التلبيد، وتُوفّر طاقة أكبر. علاوة على ذلك، لا تتأثر بسرعة إنتاج فرن التلبيد، وتتميّز بأسرع سرعة إنتاج.
- التلبيد أولاً ثم التشكيل
تعتمد هذه العملية على إعادة تسخين الأجزاء المُلبَّدة إلى حوالي ١١٠٠ درجة مئوية للتشكيل بالطرق الساخنة. يُعزز التسخين ليونة المادة، مما يجعلها أكثر قابلية للتشكيل بالطرق. وغالبًا ما تُجرى في جو مُتحكم به لمنع الأكسدة والتلوث.
مزايا تشكيل مسحوق المعادن
دقة الأجزاء العالية
تتميز الأجزاء المُلبَّدة بدقة عالية، ويمكن أن يصل الخطأ إلى أقل من 0.05 مم. لذلك، لا يتطلب تشكيل المعادن بالمساحيق معالجة ثانوية أكثر من التشكيل بالطرق.
كفاءة إنتاج عالية
يتميز تشكيل المسحوق بكفاءة إنتاج عالية. أحد الأسباب هو عملية تعدين المسحوق تعتمد عمليات التشكيل والتشكيل في الغالب على عمليات آلية وشبه آلية بالكامل. ومن المزايا الأخرى إمكانية تشكيل المساحيق بسرعة.
الاستخدام الجيد للمواد
يتجاوز معدل استخدام المواد في عملية التشكيل بالمسحوق 80%. أما في التشكيل العادي، نظرًا لوجود الوميض والنتوءات، فيبلغ معدل استخدام المواد حوالي 50%.
منخفضة التكلفة
تتضمن عملية التشكيل بالقالب الشائعة تشكيل المادة الخام الساخنة باستخدام بكرات متعددة، ثم تشكيلها على مكبس. بعد ذلك، تُجرى عمليات متعددة مثل التشذيب والثقب والتصحيح.
ومع ذلك، فإن تشكيل المسحوق باستخدام عملية تشكيل واحدة، يُغني عن عمليات متعددة، ويُحسّن كفاءة الإنتاج بشكل كبير، حيث يمكن أن تصل إلى 12-15 قطعة/دقيقة، مما يُقلل بشكل كبير من تكلفة المعدات والعمالة.
بالإضافة إلى ذلك، بسبب وجود المسام، فإن مقاومة تشوه الأجزاء الملبدة أثناء عملية التشكيل صغيرة نسبيًا، وبالتالي فإن درجة حرارة تسخين التشكيل المطلوبة أقل من درجة حرارة التشكيل العادي.
خصائص ميكانيكية جيدة
بعد عملية التشكيل، يمكن زيادة كثافة الأجزاء المُلبَّدة إلى أكثر من 98%، مما يُقلل المسامية بفعالية ويُحسِّن قوة ومتانة الأجزاء. علاوة على ذلك، يتميز الهيكل الداخلي للأجزاء المُشكَّلة بالمسحوق بتجانسه وتجانسه.
عمر العفن الطويل
يتميز التشكيل بالمسحوق بدرجة حرارة منخفضة، وخالية من النتوءات، وتآكل أقل لسطح القالب، وضغط وحدة التشكيل أقل بكثير من التشكيل بالقالب العادي. لذلك، بالمقارنة مع التشكيل بالقالب العادي، يمكن زيادة عمر القالب بأكثر من عشرة أضعاف.
العوامل المؤثرة على تشكيل المسحوق
درجة حرارة تزوير
في عملية تشكيل المسحوق، يمكن لدرجة حرارة التشكيل تحسين كثافة الأجزاء ضمن نطاق معين.
أثناء عملية تشكيل المسحوق، يمكن لدرجة حرارة التشكيل أن تُحسّن كثافة القطع ضمن نطاق معين. وقد أظهرت الدراسات أنه عندما يكون ضغط تشكيل القطع الحديدية 510 ميجا باسكال، ترتفع درجة حرارة التشكيل من 900 درجة مئوية إلى 1000 درجة مئوية، وتزداد كثافة القطع من 99.0% إلى 99.3%.
ومع ذلك، عندما ترتفع درجة الحرارة إلى 1100 درجة مئوية، تزداد كثافة الأجزاء قليلاً.
عناصر السبائك
الكربون عنصرٌ مهمٌّ في صناعة السبائك، وله تأثيرٌ كبيرٌ على صلابة المادة، وقوة شدها، ومقاومتها للتآكل، وغيرها.
تطبيق تشكيل المسحوق
من خلال تقليل هدر المواد وتحسين بنية الحبيبات، يُنتج تشكيل المسحوق قطعًا خفيفة الوزن ومتينة. وهو مفيد بشكل خاص في تطبيقات السيارات.
قضيب توصيل مطروق بالمسحوق
تُستخدم قضبان التوصيل المطروقة بالمسحوق على نطاق واسع في محركات السيارات، حيث يُنتج حوالي 60% منها باستخدام هذه التقنية. تتميز هذه القضبان بمزايا عديدة، منها المتانة العالية والدقة والأداء الممتاز وخفة الوزن.
الأزرق هو محترف مصنع مسحوق المعادننقدم مجموعة كاملة من حلول قضبان التوصيل المطروقة بالمسحوق لمحركات البنزين والديزل. تتميز قضبان التوصيل المطروقة بالمسحوق المعدني لدينا بتحمل دقيق، وتناسق أبعاد عالي، وكثافة قريبة من كثافة الفولاذ المطروق (>7.80 جم/سم³)، مما يضمن قوة تحمل ممتازة للتعب وأداءً عاليًا في تحمل الأحمال.
كامة مطروقة بالمسحوق
تتميز كاميرات المسحوق المطروقة بقدرتها على تلبية متطلبات الأداء الخاصة بكاميرات محرك السيارة مع توفير قدر كبير من التوفير في المواد وتقليل تكاليف الإنتاج.
حلقات تروس المزامنة
تتمتع حلقات التروس المتزامنة المزورة المصنوعة من مسحوق الحديد بتكلفة أقل بنسبة 40% من حلقات التروس التقليدية المصنوعة من النحاس.
يُحقق التشكيل بالمسحوق تكثيفًا فعالًا للأجزاء، على سبيل المثال، يصل كثافة الفولاذ إلى 7.85 غ/سم³. ويتميز بكفاءة عالية وتكلفة منخفضة وإنتاج واسع النطاق لمنتجات عالية الأداء.
مقارنةً بعملية التشكيل التقليدية، يُمكن لعملية التشكيل بالمسحوق إنتاج قطع ذات دقة أعلى وخشونة أقل. الجدول التالي يُقارن بينهما.
| معامل | أجزاء مزورة | مسحوق مزور [الفنون |
|---|---|---|
| تقلب الأبعاد / 100 مم (مم) | ± 1.5 | ± 0.2 |
| دقة الأبعاد (مم) | IT13 إلى IT15 | IT6 إلى IT9 |
| خشونة السطح (ميكرومتر) | ≥12.5 | 0.8 إلى 3.2 |
| مقياس أكسيد / نتوء | يملك | ليس لديك |
| عمر القالب / 10,000 قطعة | 0.4 | 4 إلى 10 |