من المعروف أن مسحوق المعادن (PM) تقنية تصنيع متقدمة. يُشكّل مسحوق المعادن أجزاءً من مسحوق المعادن، مما يوفر استخدامًا عاليًا للمواد وسرعة إنتاج عالية.
اليوم، يتم تطبيق أنواع مختلفة من عمليات مسحوق المعادن في صناعات السيارات والدراجات النارية والطبية والطيران.
دعونا نلقي نظرة على هذه النظرة العامة لعمليات مسحوق المعادن المختلفة:
- عملية مسحوق المعادن التقليدية هي طريقة تصنيع فعالة من حيث التكلفة لإنتاج كميات كبيرة من الأجزاء الهيكلية الصغيرة والمتوسطة الحجم.
- حقن صب المعادن يمكنها تصنيع منتجات صغيرة جدًا وعالية الكثافة ومميزة.
- تشكيل المسحوق يجمع بين PM وعملية التشكيل لإنتاج منتجات عالية الأداء.
- تصنيع المضافات المعدنية تعتبر مثالية لتصنيع كميات صغيرة من الأجزاء ذات الشكل المعقد، حتى تلك ذات الميزات المجوفة.
- الضغط المتساوي الضغط البارد يمكن إنتاج أشكال كبيرة ثلاثية الأبعاد.
- الضغط المتوازنة الساخنة يمكن تصنيع المنتجات النهائية بكثافة 100%.
- الضغط الساخن هي عملية تكثيف يتم فيها تطبيق الضغط والحرارة على القالب والمادة في نفس الوقت.
- مسحوق الدرفلة مناسب للألواح المسطحة متعددة الطبقات منخفضة التكلفة.
- تشكيل الرش يرش المعدن المنصهر مباشرة على الأجزاء ذات الشكل الشبكي القريب.
- التلبيد بالمسحوق السائب is يتم استخدامها في صنع المرشحات الملبدة.
المحتويات
عملية مسحوق المعادن التقليدية
(أراضي البوديساتفا) عملية مسحوق المعادن التقليدية هي ضغط المسحوق إلى أجزاء خضراء باستخدام مكبس ضغط المسحوق. ثم تُلبَّد الأجزاء الخضراء لتحسين كثافتها ومتانتها وخصائصها الميكانيكية الأخرى. لا تتجاوز كثافة المنتجات المصنعة بهذه العملية في الغالب 95%.
عادة ، أ الصحافة مسحوق المعادن تبلغ مساحة القالب أقل من 200 سم²، لذا فهي تواجه صعوبة في إنتاج مكونات كبيرة.
| السمات | نموذجي |
|---|---|
| كتلة المكونات (جم) | 0.1-10,000 |
| خشونة السطح (ميكرومتر) | 2 |
| سمك الجدار (مم) | 2 + |
| حجم الإنتاج | 2000 + |
| كثافة (٪) | 85-90 |
عملية صب حقن المعادن
حقن صب المعادن مناسب لتصنيع منتجات صغيرة ذات كثافة عالية وميزات دقيقة. تم تطويره من صب حقن السيراميك.
تتضمن عملية MIM بشكل أساسي المراحل الأربع التالية:
- يتم خلط المادة الرابطة ومسحوق المعدن بالتساوي بنسبة 40:60 للحصول على المواد الخام.
- يتم صهر مسحوق المعدن وحقنه في القالب بواسطة آلة حقن صب.
- يقوم المصنعون بتمرير المنتج غير المكتمل عبر فرن التسخين لإزالة المواد الرابطة.
- يتم إرسال المنتج منزوع الشحوم إلى فرن التلبيد لزيادة القوة.
يوضح الجدول التالي بعض الميزات النموذجية لمنتجات القوالب المعدنية المحقونة.
| السمات | نموذجي |
|---|---|
| كتلة المكونات (جم) | 0.1-10,000 |
| خشونة السطح (ميكرومتر) | 2 |
| سمك الجدار (مم) | 2 + |
| حجم الإنتاج | 2000 + |
| كثافة (٪) | 85-90 |
عملية تشكيل المسحوق
يُضغط مسحوق المعدن بالشكل المطلوب، ثم يُلبَّد أو يُلبَّد مسبقًا، ويُطرَد - باردًا أو ساخنًا، حسب الحاجة. تُعرف هذه العملية باسم تشكيل المسحوق (PF) أو تشكيل مسحوق المعادنيمكن لـ PF زيادة كثافة الأجزاء الملبدة إلى 99%. إنها الطريقة المفضلة لإنتاج مكونات عالية القوة مثل قضبان التوصيل.
عملية التصنيع الإضافي للمعادن
التصنيع الإضافي للمعادن (MAM) هي أحدث تقنيات تشكيل المساحيق، وتشتهر بسرعة إنتاج النماذج الأولية. تتميز عملية التصنيع المضافة (MAM) بقدرتها على إنتاج منتجات ذات خصائص معقدة لا يمكن إنتاجها بعمليات أخرى. كما أنها لا تتطلب قوالب، مما يجعلها مفيدة جدًا للدفعات الصغيرة من المنتجات.
تتبع معظم عمليات التصنيع الإضافي للمعادن الخطوات التالية:
- أولاً، قم بنشر طبقة من مسحوق المعدن على سطح مستو.
- بعد ذلك، تقوم طابعة ثلاثية الأبعاد معدنية بإذابة المسحوق وتلبيده في إحداثيات محددة باستخدام شعاع الليزر أو الإلكترون.
- بعد الانتهاء من طبقة واحدة، قومي بإضافة طبقة أخرى من المسحوق فوقها.
- ويستمر شعاع الليزر أو الإلكترون في تكليس المسحوق وفقًا للتصميم المبرمج.
- بهذه الطريقة يتم بناء المنتج طبقة بعد طبقة من المسحوق.
يقوم معيار ASTM F2792 بتصنيف 7 أنواع مختلفة من تقنيات التصنيع الإضافية:
- مسحوق بودرة الانصهار
- بيندر النفث
- ترسيب الطاقة الموجهة
- تصفيح الورقة
- بثق المواد
- النفث المادي
- بلمرة ضوئية في ضريبة القيمة المضافة
عملية الضغط المتساوي الضغط على البارد
الضغط المتساوي الضغط البارد (CIP)كما يوحي الاسم، هي طريقة معالجة مواد تُجرى في درجة حرارة الغرفة. وهي مناسبة للمكونات ذات نسبة الطول إلى العرض الكبيرة، والأشكال المعقدة، أو تلك التي تتطلب كثافة موحدة.
عادةً، تبدأ العملية بملء مسحوق معدني في قالب مرن، ثم تُغمر القالب في الزيت أو الماء لضغطه.
يتعرض القالب للضغط من جميع الجوانب، وبالتالي تكون كثافة اللون الأخضر موحدة نسبيًا.
في عمليات الضغط العادية، يكون القالب عرضة للتآكل. لذلك، يُصنع غالبًا من فولاذ الأدوات أو كربيد الأسمنت، وهو مكلف.
في المقابل، تصنع قوالب الضغط المتساوية الضغط الباردة من المطاط أو المطاط البولي يوريثين وهي أرخص.
من عيوب تقنية CIP صعوبة إنتاج قطع بأبعاد دقيقة. إذا كنت ترغب في منتجات ذات دقة أبعاد، فإن القطع المُلبَّدة تحتاج إلى المعالجة الثانوية.
يتم تقسيم الضغط المتساوي الضغط البارد إلى نوعين من التشكيل: كيس مبلل وكيس جاف.
عملية الضغط المتساوي الضغط الساخن
الضغط المتساوي الضغط الساخن (HIP) هي عملية يتم فيها تعريض الأجزاء لدرجة حرارة عالية (500-2000 درجة مئوية) وضغط متساوي (100-200 ميجا باسكال) في غاز واقي (مثل الأرجون أو النيتروجين).
ربما تكون على علم بأن الضغط المتساوي الضغط الساخن ينتج أجزاء مسحوق المعادن مع كثافة كاملة وبدون مسام.
لذلك، يتم تطبيق HIP في كثير من الأحيان لتكثيف الأجزاء المصبوبة بالحقن المعدنية والقطع المصبوبة.
- صبّ المسحوق في مرطبان بسماكة جدار تتراوح بين ٢ و٣ مم. ثم سخّنه إلى درجة حرارة تتراوح بين ٣٠٠ و٥٠٠ درجة مئوية، ثم أفرغه من الداخل.
- قم بإغلاق فتحة الجرة باستخدام اللحام الكهربائي، وهو ما يسمى بالتغليف.
- يتم وضع الجرة المغلقة في حجرة التسخين لتسخينها وتمرير الأرجون أو النيتروجين للضغط عليها.
- وأخيرًا، بعد إزالة الحاوية من خلال التصنيع باستخدام الحاسب الآلي، تحصل على منتج بكثافة 100%.
عملية الضغط الساخن
الضغط الساخن يجمع هذا الأسلوب بين خطوات الكبس والتلبيد. في هذه الطريقة، يُوضع المسحوق في قالب ويُعرَّض للحرارة والضغط في آنٍ واحد. على عكس الكبس المتوازن، فإن الكبس الساخن هو كبس أحادي المحور.
يتم تطبيق الضغط الساخن بشكل أساسي في تصنيع أدوات الماس ومواد الاحتكاك وأهداف الرش.
في معظم الحالات، تكون عملية تصنيع أداة الماس على النحو التالي:
- يتم خلط مسحوق المعدن وجزيئات الماس ووضعها في قالب من الجرافيت.
- ثم يتم تمرير تيار كهربائي عبر القالب ويتم تسخين المسحوق بواسطة المالك.
- عندما يتم الوصول إلى درجة الحرارة المحددة، تقوم المكبس بضغط المسحوق إلى أجزاء خضراء.
علاوة على ذلك، فإن الأجزاء الخضراء ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالضغط ودرجة الحرارة.
عملية دحرجة المسحوق
الدرفلة هي عملية تصنيع معدنية تقليدية تستخدم عادة في لوحة الصلب الإنتاج. يتم تسطيح كتل الفولاذ عن طريق تمريرها عبر بكرات لتحقيق السمك المطلوب.
يمكن استخدام الدرفلة في صناعة مسحوق المعادن.
مسحوق الدرفلة هي تقنية تشكيل المسحوق والتي يتم من خلالها تحويل المسحوق إلى صفائح رقيقة عن طريق تمريره عبر لفات، متبوعًا بالتلبيد.
في بعض الأحيان، من أجل تحقيق كثافة أعلى، يتم دحرجة المنتج المتكلس على الساخن مرة أخرى ثم تبريده.
عملية التشكيل بالرش
تشكيل الرش تتشابه عملية ذرات الغاز مع عملية الشكل الصافي تقريبًا.
يتفتت السائل المعدني إلى قطرات دقيقة تحت ضغط غازي عالي. ثم تترسب هذه القطرات على ركيزة، وتتراكم تدريجيًا حتى تتصلب في النهاية.
يقدم التشكيل بالرش العديد من المزايا:
- يتمتع المنتج النهائي ببنية جيدة، مما يؤدي إلى تحقيق خصائص ميكانيكية جيدة.
- تضمن درجات حرارة القطرات العالية الالتصاق الفوري بالركيزة، مما يمنع فصل السطح.
- يمكن أن تتجاوز كثافة المنتج النهائي 98%.
- يمكن لعملية التشكيل بالرش إنتاج منتجات ذات شكل شبكي تقريبًا في خطوة واحدة، مما يؤدي إلى خفض تكاليف الإنتاج.
- يمكن استخدام المواد المركبة لإنشاء المنتجات.
ومع ذلك، يقتصر الأمر على أشكال المنتجات التي يمكن تصنيعها. ومن أشهرها القضبان الأسطوانية، والصفائح، والأنابيب المجوفة.
تلبيد المسحوق السائب
التلبيد بالمسحوق السائب يُملأ المسحوق في قالب من الجرافيت أو السيراميك، ويُهتز لتحسين كثافة التعبئة وسلامتها. ثم يُرسل المسحوق والقالب معًا إلى فرن التلبيد. هذه هي طريقة التصنيع الرئيسية لـ مرشحات مسامية ملبدة.
