В порошковой металлургии прессование — это процесс подачи металлического порошка под высоким давлением в пресс-форму с использованием верхнего и нижнего пуансонов.
В ходе этого процесса порошки формуются, деформируются и уплотняются до желаемой формы, известной как «зеленая прессовка».
В этом блоге мы рассмотрим детали уплотнения в порошковой металлургии и обсудим различные методы уплотнения.
Содержание:
Четыре стадии уплотнения
Процесс прессования в порошковой металлургии состоит из четырех основных этапов.
Четыре стадии процесса компактирования в порошковой металлургии
Заполнение
Сначала поместите металлический порошок в форму. Важно равномерно заполнить форму, чтобы обеспечить деталь из порошкового металла с постоянной плотностью и механическими свойствами.
Прессование
После заполнения, продавливание металлического порошка через пуансон создает «зеленый пресс» или «зеленую деталь». Это сформированная деталь до того, как ее нагревают для полной прочности и плотности.
Равномерное давление по всей длине штамп для порошковой металлургии важно. Потому что любые изменения могут вызвать неравномерную плотность, что может привести к появлению слабых мест и внутренних трещин в детали.
Кроме того, приложенное давление должно быть достаточно сильным и поддерживаться достаточно долго, чтобы механически связать металлические частицы. Это гарантирует, что материал сохранит свою форму, не повреждая оборудование и не деформируя деталь.
распалубки
Наполовину готов деталь из порошкового металла осторожно извлекаются из формы с помощью пуансона и матрицы. Этот процесс называется распалубкой. Во время распалубки самое важное — это время. Если слишком быстро, это может привести к разрыву полуфабриката или неравномерной плотности. Если слишком медленно, это повлияет на общую эффективность производства.
Удаление
Существует три способа извлечения полуфабрикатов:
- Ручной: Для более тонких или трудно снимаемых деталей обычно используется ручное снятие. Затем эти зеленые детали перемещаются в процесс спекания.
Для повышения безопасности на рабочем месте производители оснащают свое оборудование кольцами обнаружения ABS. Эти устройства играют ключевую роль в предотвращении травм пальцев рабочих.
- Ящик для порошка: зеленые детали перемещаются ящиком для порошка в передаточный лоток, а затем транспортируются на следующий процесс.
- Автоматически: роботизированная рука перемещает компоненты на определенную станцию или ленточный конвейер для спекания.
Методы уплотнения в порошковой металлургии
Уплотнение штампа
Прессование штампом применяет давление от пуансона в одном направлении, что делает его отличным для производства шестеренок, втулок и деталей для автомобилей. Он эффективен и производит однородные, однородные детали в больших объемах.
Холодное изостатическое прессование (CIP)
Холодное изостатическое прессование оказывает равномерное давление со всех сторон с помощью текучей среды в гибкой форме. Этот метод обеспечивает равномерную плотность и механические свойства и предотвращает направленные слабости, распространенные при уплотнении штампа.
Он особенно полезен для изготовления сложных форм и деталей высокой плотности, необходимых в аэрокосмической и медицинской отраслях.
Горячее изостатическое прессование (HIP)
В процесс горячего изостатического прессования, зеленый компакт помещается в гибкий герметичный контейнер, обычно из мягкой или нержавеющей стали. Затем этот контейнер подвергается воздействию высоких давлений и температур равномерно со всех сторон внутри сосуда высокого давления. Инертный газ, обычно аргон, нагревает и нагнетает давление в контейнере.
ГИП имеет важное значение для производства критически важных компонентов для аэрокосмической, ядерной и медицинской промышленности, требующих максимальной надежности и прочности.
Условия процесса уплотнения
- Давление
Давление и продолжительность его применения зависят от используемого металлического порошка, желаемой плотности и сложности детали. Например, алюминий требует меньшего давления, чем легированная сталь, из-за его более мягкой природы.
- Смазка
Во время смешивания порошков смазочные материалы объединяются с легирующими элементами, заполняя промежутки между частицами порошка, тем самым улучшая плотность и сжимаемость при прессовании.
Эти смазочные материалы также остаются на поверхности формы во время процесса прессования в порошковой металлургии, значительно снижая трение и износ формы.
- Скорость уплотнения
Скорость, с которой прикладывается и снимается давление, может влиять на плотность и целостность детали. Поэтому важно найти баланс, который максимизирует производительность, не увеличивая при этом риск дефектов.
Плюсы и минусы уплотнения
В следующей таблице показаны плюсы и минусы процесса уплотнения.
| Плюсы | Минусы |
|---|---|
| Высокая эффективность использования материалов: Он сокращает отходы, эффективно превращая порошок в плотные материалы. |
Ограниченная совместимость материалов: Некоторые материалы не подходят для уплотнения из-за своих свойств. |
| Сложные формы Этот процесс позволяет создавать сложные геометрические формы, которые невозможно создать с помощью других технологий. |
Высокие первоначальные затраты Оборудование и установки, необходимые для уплотнения, часто стоят дорого. |
| Высокая точность: Процесс обеспечивает точные размеры и соблюдение жестких допусков. |
Более низкая прочность: Компактные детали, как правило, имеют меньшую прочность по сравнению с деталями, изготовленными путем механической обработки. |
| Индивидуальные свойства: Корректировки в ходе процесса позволяют адаптировать свойства материала к конкретным потребностям. |
Проблемы пористости: Уплотнение может привести к образованию пор в деталях, что может снизить их прочность. |
| Энергоэффективный: Более энергоэффективно, чем процессы, основанные на плавлении. |
Ограничения по размеру: Размеры деталей ограничиваются возможностями используемого пресса и штампа. |
Оборудование для уплотнения порошка
Общий прессы для прессования порошков включают в себя: механический порошковый пресс, гидравлический порошковый пресс, изостатический пресс
- Механический пресс для уплотнения
Механические прессы, в основном используемые для прессования штампов, обеспечивают точные допуски размеров в процессе прессования порошковой металлургии. Известные своей высокой скоростью производства, эти прессы оптимальны для создания более простых деталей.
- Гидравлический пресс для уплотнения
Они универсальны, идеально подходят как для прессования в штампе, так и для холодного изостатического прессования (CIP). Они обеспечивают точный контроль давления, что делает их идеальными для формирования сложных профилей и достижения более высокой плотности при прессовании в штампе. Для CIP гидравлические прессы обеспечивают равномерное давление по всей гибкой форме, способствуя равномерному прессованию.
- Изостатический пресс для уплотнения
Они включают как машины CIP, так и машины HIP и специализируются на методах изостатического уплотнения.
- Автоматизированные системы кормления
Автоматизированные системы подачи подают порошок в пресс-формы с точностью и постоянством, что важно для поддержания равномерной плотности и качества всех прессуемых деталей.
- Системы контроля
Системы управления отслеживают и регулируют параметры уплотнения в режиме реального времени. И гарантируют, что процесс уплотнения соответствует требуемым спецификациям.
Ниже приведено сравнение основного уплотнительного оборудования.
| Подобрать оборудование | Наши преимущества | Недостатки бонуса без депозита |
|---|---|---|
| Оборудование для механического уплотнения | • Высокоскоростное производство • Экономически эффективен для более простых компонентов |
• Ограничено менее сложной геометрией • Менее гибкие в регулировке давления |
| Гидравлическое уплотнительное оборудование | • Точный контроль давления • Подходит для сложных форм и более высокой плотности • Универсальность для различных методов уплотнения • Бюджетный |
• Более медленная скорость производства |
| Оборудование для изостатического уплотнения | • Высокая плотность и однородные свойства материала • Идеально подходит для высокопроизводительных приложений |
• Очень высокие первоначальные затраты • Специализированная настройка • Медленные производственные циклы |
В Китае основное оборудование, используемое для уплотнения порошковой металлургии, включает механические и гидравлические уплотнители. Когда детали требуют бокового формования, необходимы дополнительные этапы обработки.
Заготовки из порошкового прессования часто имеют внутренние трещины, которые не обнаруживаются при визуальном осмотре. Эти проблемы обычно не проявляются до окончания процесса спекания, что может привести к большому количеству отходов. Эту проблему необходимо решить в будущем.
Мы считаем, что изостатическое прессование является перспективной технологией будущего. Однако его широкое распространение в настоящее время сдерживается высокой стоимостью необходимого оборудования. Если бы можно было снизить стоимость и увеличить производительность, то многие производители порошковой металлургии, несомненно, одобрили бы его.
FAQ
1. Каково общее давление в процессе компактирования в порошковой металлургии?
В процессе порошковой металлургии давление прессования варьируется в зависимости от типа металла и желаемых характеристик детали.
Например, для более мягких металлов обычно требуется давление от 200 до 400 МПа для обеспечения эффективного уплотнения.
Более твердые металлы, такие как сталь, требуют более высоких давлений — от 400 до 800 МПа.
2. Какие шаги можно предпринять для уменьшения пористости уплотненных деталей?
Для снижения пористости решающее значение имеет оптимизация распределения размеров частиц и параметров уплотнения. Использование таких методов, как HIP, может значительно улучшить процесс диффузии связанных металлических частиц, тем самым снижая пористость.
3. Какова эффективность работы уплотнительных машин?
Приводимые данные взяты только в качестве примера для 25-тонной высокоскоростной уплотняющей машины; продукт имеет форму круглой бочки:
Японская машина для уплотнения: 50~60 шт/мин
Немецкая машина для уплотнения: 40~55 шт/мин
Американская машина для уплотнения: 40-50 шт/мин
Китайская машина для уплотнения: 30~40 шт/мин
Данные приведены только для справки!
4. Опасен ли процесс компактирования в порошковой металлургии?
Да, если сделать это неправильно, есть риск взрыва плесени, что в конечном итоге может привести к травме. Но если строго следовать инструкциям по работе, этой проблемы можно избежать.
5. Каковы технические характеристики ковшей для процесса компактирования порошковой металлургии?
Ключ зависит от размера производства. Ведра обычно делятся на:
- 100кг
- 250кг
- 500кг
- 1000кг