L'impregnazione è un meraviglioso processo secondario per riempire i pori di parti in polvere metallicaEsiste un altro processo per farlo: l'infiltrazione.
Infiltrazione in metallurgia delle polveri introduce metallo fuso tramite azione capillare, riempiendo i pori e solidificandosi per formare una parte più densa e coesa.
Poiché l'infiltrazione di rame è il processo di infiltrazione più comune, in questo blog ci concentreremo su di esso.
Contenuti
Infiltrazione di rame nella metallurgia delle polveri
Di seguito è riportato il flusso del processo di infiltrazione del rame nei componenti realizzati con metallurgia delle polveri.
Calcola la porosità delle parti
Innanzitutto, si calcola la porosità del componente, ovvero la percentuale in volume di vuoti nel materiale. Alcune tecniche di misurazione, come la misurazione della densità o i grafici, possono essere applicate per misurare la porosità.
Calcola il peso del rame
Quindi si moltiplica il volume totale dei pezzi per la percentuale di porosità per ottenere il volume di rame necessario. Inoltre, si conoscerà il peso del rame in base alla sua densità.
Realizzare piastre di rame
Per realizzare queste piastre di rame, si possono usare stampi di compatto verde. Oppure si può pressare un pezzo di rame rotondo e posizionarlo sopra la parte intricata. Una volta sciolta, la piastra di rame può ancora penetrare in tutte le parti.
Metodo di infiltrazione del rame
L'infiltrazione del rame nella metallurgia delle polveri impiega in genere i due metodi seguenti:
- Un metodo consiste nel posizionare piastre di rame sopra i componenti in polvere compattati. Poi vengono inviati insieme al forno di sinterizzazione. È meno costoso e non richiede operazioni aggiuntive.
- L'altro metodo consiste nel posizionare piastre di rame sopra i pezzi sinterizzati e poi reinserirli nel forno di sinterizzazione. Questo metodo è più costoso, ma i componenti infiltrati di rame presentano migliori proprietà meccaniche.
Perché, durante il primo processo di sinterizzazione, si è già formato uno scheletro tra le polveri metalliche e si è verificata la lega. Ciò è vantaggioso per il processo di infiltrazione. Inoltre, i pezzi metallici sinterizzati hanno una certa resistenza. Quindi non c'è da preoccuparsi di danneggiarli durante il trasporto.
Durante il processo di infiltrazione del rame, eseguiamo test infiltrando diverse grammature di rame nei componenti. Questo ci aiuta a determinare la quantità corretta di rame e a ridurre i costi.
Prove sperimentali indicano che un trattamento di infiltrazione di rame al 20% viene applicato a componenti in ferro con una densità di 6.6-7.0 g/cm³. La durezza superficiale può raggiungere 96-99 HRB e la resistenza alla compressione può raggiungere 1120-1280 MPa senza dover subire un processo di tempra.
La metallografia dei campioni prima e dopo l'infiltrazione di rame
(a) Campione di matrice; (b) Campione di infiltrazione di rame al 20%
Materiale aggiuntivo durante il processo di infiltrazione
Durante l'infiltrazione nella metallurgia delle polveri, oltre al rame, vengono aggiunti anche ferro, manganese o zinco.
- Ferro
Lo scopo dell'aggiunta di ferro è impedire che il ferro presente nei pezzi si fonda e causi ammaccature durante la fusione del rame. Quindi, si aggiunge prima il ferro per pre-saturarlo.
- Manganese, zinco
Per assorbire l'ossigeno dall'ambiente di bagnatura e migliorare la bagnabilità del rame sul ferro, è possibile aggiungere manganese o zinco. Questi facilitano l'ingresso del rame nei pori dei componenti a base di ferro. Inoltre, questo aiuterà a rimuovere i residui.
Vantaggi dell'infiltrazione di rame nel PM
Aumentare la densità
L'infiltrazione di rame aumenta la densità dei componenti realizzati con metallurgia delle polveri. Ad esempio, i componenti a base di ferro presentano spesso problemi come scarsa resistenza e durezza insufficiente. L'infiltrazione di rame può aumentare la densità dei componenti a base di ferro fino a 7.5 g/cm³.3
Migliora la forza
Inoltre, il processo di infiltrazione consente al rame di penetrare nei componenti in polvere metallica in tempi molto brevi e di diffondersi nell'ambiente circostante, producendo un rinforzo in soluzione solida, aumentando così la resistenza del componente.
Migliorare la conduttività termica ed elettrica
Il rame è un materiale con elevata conduttività termica ed elettrica, pertanto l'infiltrazione di rame può migliorare efficacemente la conduttività elettrica e termica dei componenti.
Riempire i pori
L'infiltrazione di rame nei pori dei componenti contribuisce a migliorare la superficie del rivestimento. Ciò impedisce al liquido di placcatura di penetrare nelle fessure interne dei componenti e di causare corrosione.
Applicazioni del processo di infiltrazione della metallurgia delle polveri
Power Tools
L'infiltrazione di rame è ideale per l'uso in utensili elettrici, come ingranaggi di trasmissione, ingranaggi planetari e portasatelliti. Riempiendo i pori del metallo di base, la penetrazione del rame rende gli utensili elettrici più resistenti e durevoli.
Contribuisce a condurre il calore negli utensili elettrici, prevenendone il surriscaldamento e prolungandone la durata.
Industria automobilistica
L'infiltrazione di rame nella metallurgia delle polveri aumenta la resistenza e la durezza dei componenti. Pertanto, i componenti con infiltrazione di rame sono ideali per componenti automobilistici come ingranaggi, dischi frizione, pignoni e mozzi sincronizzatori.
Industria delle macchine
L'infiltrazione di rame migliora la resistenza alla trazione del materiale e aumenta la durata e l'affidabilità delle parti meccaniche. Negli assemblaggi multicomponente, i componenti infiltrati in rame presentano una buona tenuta e un'ottima capacità di adesione. Questo vale per vari sistemi di tenuta a pressione idraulica, come valvole e pompe.
Impregnazione vs. Infiltrazione
Sia l'impregnazione che l'infiltrazione nella metallurgia delle polveri introducono additivi per riempire i pori dei pezzi.
L'infiltrazione riempie i pori dei componenti introducendo metallo fuso. Spesso avviene ad alte temperature. Lo scopo principale è quello di aumentare la densità e la resistenza dei componenti.
fecondazione L'impregnazione prevede l'introduzione di materiali non metallici, come oli e resine, per riempire parti metalliche porose. L'impregnazione viene solitamente eseguita a temperatura ambiente, utilizzando un'alta pressione per far penetrare il materiale nei vuoti interni delle parti.
L'impregnazione con olio migliora la lubrificazione del prodotto e la sigillatura superficiale, mentre l'infiltrazione di resina favorisce la sigillatura dei fori. La sigillatura è importante per i successivi trattamenti superficiali come:
- zincatura
- Nichelatura
- Cromatura
- Dacromet
Anche nella nostra produzione, l'infiltrazione di rame ha incontrato alcuni problemi. Ad esempio, se la densità delle parti verdi è superiore a 6.9 g/cm3, è difficile eseguire il processo di infiltrazione.
Questo perché alcune fessure nei componenti sono state chiuse e non sono collegate all'esterno. Il metallo fuso non riesce a penetrare nelle fessure interne, causando la formazione di residui metallici.
Per prodotti con requisiti di elevata resistenza o altezza significativa, solitamente eseguiamo un'infiltrazione secondaria. Dopo la prima infiltrazione, capovolgiamo il prodotto e posizioniamo il pezzo di rame per una seconda infiltrazione.
FAQ
1. Qual è la differenza tra la sinterizzazione in fase liquida e l'infiltrazione nella metallurgia delle polveri?
Sinterizzazione in fase liquida Introduce un metallo in fase liquida nel substrato. La fase liquida favorisce il riarrangiamento e il legame delle particelle solide, con conseguente densificazione e miglioramento delle proprietà.
L'infiltrazione si verifica quando un metallo con un punto di fusione più basso, come il rame, viene portato allo stato fuso ad alte temperature e penetra nei vuoti metallici per capillarità.