يتم التعرف على المعدن المتكلس على نطاق واسع باعتباره طريقة تصنيع خضراء، حيث ينتج مكونات دقيقة من مساحيق المعادن مع الحد الأدنى من هدر المواد.
على عكس العمليات التقليدية مثل الصب أو التصنيع، فإن التلبيد ينتج أجزاء ذات شكل صافٍ تقريبًا والتي غالبًا ما تتطلب القليل من المعالجة اللاحقة أو لا تتطلبها على الإطلاق.
تُستخدم هذه المنتجات المعدنية المُلبَّدة في مجموعة واسعة من التطبيقات، بدءًا من أنظمة السيارات والآلات الصناعية وصولًا إلى الأجهزة الطبية والمنتجات الاستهلاكية. في هذه المقالة، ستتعرف على ماهية المعدن المُلبَّد، وكيفية تصنيعه، وأماكن استخدامه.
المحتويات
ما هو منتج المعدن المتكلس؟
يُصنّع مُصنّعوكم قطعًا من مسحوق المعادن عن طريق ضغط مساحيق المعادن ثم تسخينها (التلبيد) لربط الجزيئات معًا دون إذابتها. تشمل منتجات المعادن المُتلبدة الأجزاء الهيكلية المُتلبدة، والبطانات المعدنية المُتلبدة، والمرشحات المُتلبدة، والسيراميك المُتلبد، وقطع MIM.
المواد المعدنية الملبدة
مشترك المواد المعدنية الملبدة وتشمل الحديد والنحاس والفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم وما إلى ذلك.
الحديد الملبد
يعتبر الحديد فعالاً من حيث التكلفة، ويوفر خصائص ميكانيكية ومغناطيسية قوية، ويُستخدم عادةً في مكوناتك الهيكلية.
الفولاذ المقاوم للصدأ المتكلس
الفولاذ المقاوم للصدأ المتكلس يوفر مقاومة ممتازة للتآكل بفضل محتواه العالي من الكروم. الأنواع الشائعة هي سلسلتا 300 و400.
النحاس الملبد
يتميز النحاس المُلبَّد وسبائكه بمقاومة جيدة للتآكل، بالإضافة إلى موصلية كهربائية وحرارية ممتازة. ويُستخدم النحاس المُلبَّد عادةً في صناعة محامل مُلبَّدة ذاتية التشحيم.
النيكل المتكلس
قد ترى عناصر النيكل في أجزاء محرك الطائرات بسبب مقاومتها القوية لدرجات الحرارة المرتفعة والتآكل.
التيتانيوم المتكلس
يعتبر التيتانيوم وسبائك التيتانيوم خفيف الوزن ومتوافق حيوياً ويوفر قوة استثنائية ومقاومة للتآكل.
قبل وأثناء عملية تلبيد مسحوق المعادن
إن فهم عملية مسحوق المعادن يمنحك نظرة ثاقبة على عملية التلبيد.
خلط
من أجل زيادة قوة الترابط بين المساحيق، نقوم بخلط مسحوق المعدن مع المواد الرابطة بالتساوي.
ضغط
تُضغط مساحيق المعادن السائبة تحت ضغط عالٍ (عادةً ما يتراوح بين 400 و800 ميجا باسكال) لتشكيل المنتجات النهائية. مع ذلك، في هذه المرحلة، يكون الترابط بين جزيئات المسحوق ضعيفًا، حيث تبلغ قوة الانحناء حوالي 15 ميجا باسكال فقط، وهي قوة تعادل قوة الطباشير. يجب تلبيد المعدن المسحوق المضغوط، المسمى "المدمج الأخضر"، لتحقيق الخصائص الميكانيكية والفيزيائية المطلوبة.
تلبد
تلبد وتنقسم إلى ثلاث مراحل رئيسية:
التلبيد المسبق
الهدف الرئيسي من هذه العملية هو إزالة المواد الرابطة من العبوة الخضراء لمنعها من إعاقة الترابط وتكثيف المساحيق.
الطريقة الأخرى هي تقليل الأكاسيد الموجودة على سطح مسحوق المعدن.
عادةً ما تُجرى عملية التلبيد المسبق في الصف الأمامي من فرن التلبيد المستمر. علاوةً على ذلك، تتراوح درجة حرارة التلبيد المسبق في هذه المرحلة عادةً بين 500 و900 درجة مئوية.
تلبيد درجة حرارة عالية
ببساطة، التلبيد هو الحركة الذرية لجزيئات المسحوق في درجات حرارة عالية، مما يؤدي إلى تقصير المسافة بين المساحيق وتقليل مساحة السطح.
أثناء التلبيد في درجات الحرارة العالية، تقترب جزيئات المسحوق من بعضها البعض، وتزداد كثافة الأجزاء، وتتحسن الخصائص الميكانيكية.
تبريد
يجب تبريد أجزاء PM المتكلسة ببطء من درجات حرارة التلبيد إلى أقل من 100 درجة مئوية لتخفيف الضغط الحراري ومنع العيوب الناتجة عن التبريد السريع.
فوائد التلبيد
تتمتع عربات المعادن الملبدة بالمزايا الهامة التالية:
شكل الشبكة القريب
يمكن لمنتجات المسحوق المعدني أن تحصل على أشكال معقدة، مثل الأسنان والأشواك، مباشرة من خلال ضغط القالب دون الحاجة إلى تشغيل الآلات ذات التحكم الرقمي الثانوي.
دقة عالية الأبعاد
يتراوح التسامح البعدي لأجزاء المعدن المتكلس عادةً من IT8 إلى IT9، ويمكن أن يتحسن إلى IT5 أو IT7 بعد ذلك. عملية تحديد الحجم.
خصائص التشحيم الذاتي
بعد التلبيد، تحتوي أجزاء المسحوق المعدني على مسام مترابطة يمكن تشريبها بالزيت، مما يمنحها خصائص تشحيم ذاتية. البطانات الملبدة ذاتية التشحيم والمحامل هي أمثلة نموذجية.
التكنولوجيا الصديقة للبيئة
تعتبر عملية مسحوق المعادن عملية تصنيع خضراء ومستدامة، مع معدل استخدام للمواد يتجاوز 95٪ واستهلاك منخفض للطاقة.
تطبيقات المعادن الملبدة
تُستخدم أجزاء PM على نطاق واسع في مختلف الصناعات مثل السيارات والدراجات النارية والأجهزة المنزلية والأدوات الكهربائية وما إلى ذلك.
تذكار الدباب
قد تجد أيضًا بعضًا أجزاء ممتص الصدمات، مثل الصمامات والمكابس والموجهات في الدراجات النارية، والتي يتم تصنيعها عن طريق التلبيد.
سيارات
تُعد السيارات أكبر سوق لتطبيق أجزاء المعادن الملدنة.
أدلة الصمام
أدلة الصمامات يحافظ على محاذاة الصمامات داخل غرفة الاحتراق بشكل صحيح، مما يسمح بحركة رأسية سلسة. كما أنها تنقل الحرارة من سيقان الصمامات إلى رأس الأسطوانة لتبديدها.
غطاء المحمل الرئيسي
يدعم غطاء المحمل الرئيسي، المعروف أيضًا باسم غطاء العمود المرفقي، العمود المرفقي، مما يسهل الدوران السلس وتوزيع الأحمال الناتجة عن احتراق المحرك في جميع أنحاء كتلة المحرك.
ضرس العمود المرفقي
ضرس العمود المرفقي هو ترس يربط عمود المرفق بسلسلة التوقيت أو الحزام، مما يحافظ على تزامن عمود الكامات وعمود المرفق. هذا مهم جدًا لفتح وإغلاق صمامات السحب والعادم في الفترات الزمنية الصحيحة.
جزء المزامنة
تروس مسحوق المعادن تتمتع ناقل الحركة بدقة أسنان عالية ومقاومة للتآكل، مما يوفر نقل عزم الدوران بسلاسة وموثوقية.
نحن نصنع أجزاء متكلسة للمزامنات، بما في ذلك:
- مركز المزامنة
- حلقة حجب المزامنة
- غلاف المزامنة
حلقة ABS
(أراضي البوديساتفا) حلقة مستشعر ABS هو أحد مكونات الترس المعدني في نظام منع انغلاق المكابح (ABS) والذي يعمل مع مستشعرات سرعة العجلات لمراقبة دوران العجلات ومنع العجلات من الانغلاق أثناء الكبح.
الأجهزة المنزلية
يعتبر PM فعالاً من حيث التكلفة ومناسبًا للإنتاج الضخم للوحات الصمامات والمكابس وقضبان التوصيل في الأجهزة المنزلية.
أدوات كهربائية
تحقق عملية مسحوق المعادن التفاوتات الصارمة ودقة الأسنان العالية، وهي مناسبة لتصنيع المكونات في الأدوات الكهربائية مثل المطاحن الزاوية، والمناشير، والمسدسات المسامير.
يتم تصنيع التروس المخروطية والتروس الحلزونية والتروس الكوكبية في الأدوات الكهربائية في الغالب بواسطة PM.
مرشح معدني ملبد
تطبيق آخر للمعدن المُلبَّد هو نظام الترشيح. بعد التلبيد، يُشكِّل هياكل مسام مترابطة، مما يُعطي مرشح معدني متكلس مسامية موحدة، ودقة ترشيح على مستوى الميكرون، وكفاءة عالية.
التلبيد مقابل الصهر
على الرغم من أنها قد تبدو متشابهة بسبب تطبيق الحرارة، إلا أن التلبيد والصهر يختلفان بشكل أساسي في آلياتهما ومتطلبات درجة الحرارة والتطبيقات والنتائج.
درجة الحرارة
التلبيد: يتم إجراؤه عند درجات حرارة أقل من نقطة انصهار المعدن، وعادة ما تكون 60% -90% من نقطة الانصهار.
الانصهار: يتم إجراءه عند درجات حرارة أعلى من نقطة الانصهار، حيث يتحول المعدن من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة.
تكوين الرابطة
التلبيد: تتشكل الروابط من خلال الانتشار، وتكوين العنق بين الجسيمات، وفي بعض الأحيان وجود الطور السائل (التلبيد في الطور السائل).
الذوبان: تتكون الروابط عند التصلب بعد التبريد من الحالة السائلة.
يمكن أن تحقق عملية التلبيد الخصائص الميكانيكية المطلوبة دون إذابة المعدن بالكامل، مما يجعل من السهل معالجة المعادن ذات نقاط الانصهار العالية.
لماذا تختار مسحوق المعادن الأزرق؟
BLUE هي شركة مخصصة شركة تصنيع منتجات معدنية ملبدة في الصين مع أكثر من 20 عامًا من الخبرة في التصنيع.
نحن نقدم مجموعة واسعة من أجزاء مسحوق المعدن القياسية مثل دوارات مضخة الزيت والتروس، ومكونات امتصاص الصدمات، والتروس، وعجلات التوقيت، وبكرات مضخة المياه، وما إلى ذلك دون رسوم الأدوات!
قم بزيارة صفحتنا متجر قطع الغيار القياسية للعثور على التطابق الدقيق لمشاريعك!
الأسئلة الشائعة
ما هو الفولاذ المتداخل؟
الفولاذ المتكلس هو مادة صلبة يتم إنتاجها باستخدام مسحوق المعادن، حيث يتم ضغط مسحوق الفولاذ تحت ضغط عالٍ وتكلسه في فرن جو متحكم به عند درجة حرارة أقل من نقطة انصهاره.
أثناء عملية التلبيد، تترابط جزيئات المعدن عبر الانتشار الذري، مُشكّلةً بنية كثيفة ذات مسامية مُتحكم بها. تُمكّن هذه العملية من تصنيع قطع ميكانيكية ذات هندسة مُعقدة وتفاوتات دقيقة.
إن قدرتها على إنتاج مكونات ذات شكل شبكي تقريبًا مع الحد الأدنى من هدر المواد تجعلها طريقة إنتاج فعالة من حيث التكلفة وكبيرة الحجم.
ما هي التطبيقات الرئيسية للمعادن الملبدة؟
تُستخدم المعادن الملبدة على نطاق واسع في صناعات السيارات والآلات الصناعية والأجهزة المنزلية والفضاء والطب والترشيح نظرًا لإنتاجها الضخم الفعال من حيث التكلفة والاستخدام العالي للمواد والجودة الثابتة والدقة العالية.
السيارات:
تُستخدم الأجزاء المعدنية المُلبَّدة على نطاق واسع في محركات السيارات، ونواقل الحركة، وأنظمة الكبح. تشمل هذه الأجزاء الشائعة دوارات وتروس مضخات الزيت، ومُحَوِّلات طور عمود الكامات، ومقاعد الصمامات، والبطانات، والمحامل، وعجلات وبكرات التوقيت، وحواف مضخات المياه، ومكابس ممتصات الصدمات. تُتيح عمليات مسحوق المعادن إنتاجًا شبه كامل، مما يُوفِّر مزايا من حيث التكلفة لتصنيع أجزاء السيارات بكميات كبيرة.
الآلات الصناعية:
يتم استخدام الأجزاء المعدنية الملبدة مثل البكرات، والدوارات، والقوابض، والمكونات الهيكلية في المعدات الميكانيكية، والروبوتات، وأنظمة الأتمتة بسبب دقتها الأبعادية العالية ومقاومتها للتآكل.
الأجهزة المنزلية:
كما يتم اعتماد المعادن الملبدة على نطاق واسع في الأجهزة المنزلية، مثل البطانات المشبعة بالزيت في المراوح الكهربائية، ولوحات وأقراص صمامات الضاغط في الثلاجات، والتروس في الغسالات.
الفضاء:
يتم استخدام السبائك الملبدة عالية القوة والمركبات المعدنية والسيراميكية في مكونات توربينات الطائرات والمحامل والأجزاء الهيكلية، حيث يكون تقليل الوزن والموثوقية أمرًا مهمًا.
الطبية:
تعتبر سبائك التيتانيوم المسحوقة مثالية لتصنيع الأدوات الجراحية وزراعة الأسنان والغرسات العظمية المسامية بسبب توافقها الحيوي ومقاومتها الممتازة للتآكل.
الترشيح والتحكم في السوائل:
تُدمج هياكل مسامية مُلبَّدة مصنوعة من سبائك البرونز والفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم والنيكل في أنظمة الترشيح والتحكم في السوائل. يتيح حجم مسامها المُتحكم به دقة الترشيح، وانتشار الغاز، وموازنة الضغط.
ما هي درجة حرارة التلبيد للمنتجات المعدنية الملبدة؟
الأجزاء المصنوعة من الحديد المتكلس:
مرحلة ما قبل التلبيد: 600 درجة مئوية → 720 درجة مئوية → 900 درجة مئوية (45 دقيقة).
التلبيد بدرجة حرارة عالية: 1120 درجة مئوية (45 دقيقة).
التبريد: 120 دقيقة.
الأجزاء المصنوعة من النحاس المتكلس:
مرحلة ما قبل التلبيد: 500 درجة مئوية → 600 درجة مئوية → 700 درجة مئوية (60 دقيقة).
التلبيد بدرجة حرارة عالية: 800 درجة مئوية (60 دقيقة).
التبريد: 120 دقيقة.
أجزاء الفولاذ المقاوم للصدأ المتكلس:
مرحلة ما قبل التلبيد: 600 درجة مئوية → 720 درجة مئوية → 900 درجة مئوية (60 دقيقة).
التلبيد بدرجة حرارة عالية: 1250 درجة مئوية (60 دقيقة).
التبريد: 120 دقيقة.
أجزاء سبائك النحاس والحديد المتكلس:
مرحلة ما قبل التلبيد: 500 درجة مئوية → 600 درجة مئوية → 700 درجة مئوية (60 دقيقة).
التلبيد بدرجة حرارة عالية: 900 درجة مئوية (60 دقيقة).
التبريد: 120 دقيقة.
ما هي أجواء التلبيد؟
يُعدّ الغلاف الجوي عاملاً أساسياً في عملية التلبيد، إذ يؤثر على الخصائص الميكانيكية ومظهر المنتج ومقاومته للتآكل. وتشمل وظائفه الرئيسية ما يلي:
- منع دخول الهواء إلى الفرن لتجنب أكسدة المنتج.
- المساعدة في إزالة المواد الرابطة من الأجزاء.
- تقليل طبقة الأكسيد على سطح المسحوق المضغوط.
- التحكم في محتوى الكربون في المنتج.