Широко признано, что порошковая металлургия (ПМ) является отличным способом быстрого изготовления сложных мелких деталей.
Но какой процесс лучше для более крупных и прочных деталей?
Ковка — хороший выбор.
Здесь мы дадим вам подробное сравнение детали из порошкового металла против кованых деталей.
Содержание:
Порошковые металлические детали
Объясните процесс порошковой металлургии
Процесс порошковой металлургии, как следует из названия, использует металл в виде порошка. Процесс использует несколько стадий производства, которые включают смешивание, прессование и спекание в качестве основных стадий.
Производители ПМ изготавливают детали с помощью различных процессов порошковой металлургии:
- Компактирование и спекание
- Холодное изостатическое прессование (CIP)
Металлические порошки равномерно уплотняются во всех направлениях с помощью жидкости высокого давления в гибкой форме при комнатной температуре.
- Горячее изостатическое прессование (HIP)
Этот процесс сочетает в себе одновременное прессование и спекание металлических порошков в среде высокого давления и высокой температуры с использованием инертного газа.
Мелкие металлические порошки смешиваются со связующим веществом, впрыскиваются в форму, затем удаляются связующие вещества и спекаются для получения деталей высокой плотности.
Прокатные станы сжимают металлические порошки в листы или полосы перед процесс спекания.
- Порошковая экструзия
Заготовки, сформированные из прессованных металлических порошков, выдавливаются через матрицу для создания деталей с равномерным поперечным сечением.
- Искровое плазменное спекание (ИПС)
Импульсный электрический ток и давление быстро спекают металлические порошки, в результате чего получаются материалы высокой плотности.
Преимущества порошковых металлических деталей
- Компенсация
Детали из порошкового металла имеют лучшее качество и меньше дефектов.
Эти детали имеют высокую консистенцию продукта, поскольку в процессе смешивания смешивается однородный металлический порошок. процесс смешивания.
- Себестоимость единицы продукции
Детали из порошкового металла имеют низкую себестоимость за единицу, в основном по двум причинам:
- Полностью автоматическое производство снижает затраты на рабочую силу
- При использовании металлического порошка в качестве сырья образуется мало отходов.
- Гибкость дизайна
Формование металлического порошка проще, чем другие процессы. Поэтому ПМ имеет высокую гибкость проектирования при производстве деталей со сложными формами и замысловатыми особенностями.
- Использование материалов
Порошковая металлургия имеет высокий коэффициент использования материала. Дефектные детали после формовки могут быть превращены в металлический порошок для повторного использования.
Недостатки деталей из порошкового металла
Высокая стоимость сырья
Металлические порошки, используемые в ПМ, обычно стоят дороже, чем сыпучие металлы. Поскольку производство тонких, высокочистых порошков требует сложных процессов.
Стоимость толлинга
Инструменты для ПМ требуют высокой точности и сложности, что приводит к более высоким затратам.
Размер деталей
По сравнению с коваными деталями детали из порошкового металла имеют меньшие размеры из-за ограничений оборудования для прессования и спекания.
Проблемы пористости
Изделия, полученные методом порошковой металлургии, могут обладать пористостью, которая влияет на их плотность, прочность и общие механические свойства.
Механические свойства
Как правило, детали, полученные методом порошковой металлургии, имеют меньшую пластичность и ударную вязкость по сравнению с коваными или коваными деталями. Поэтому они не подходят для изделий с более высокими требованиями к прочности.
Кованые детали
Определение ковки
Ковка — древний производственный процесс, при котором детали формуются путем ковки, прессования или прокатки металла.
Еще в эпоху Сражающихся царств в Китае люди использовали технологию ковки для изготовления оружия.
В большинстве процессов ковки для формовки и формовки металла используются штампы, особенно те, которые требуют точных и сложных форм.
Различные типы процесса ковки
- Открытая штамповка это процесс помещения металла между несколькими открытыми штампами и ковки для производства деталей. Подходит для простых крупных деталей, таких как диски, валы и цилиндры. Поскольку сформированные детали не имеют точного размера, требуется дополнительная обработка.
- Закрытая штамповка использует высокое давление для прессования металла в закрытую полость штампа. По сравнению с открытой ковкой, она больше подходит для более мелких деталей с более высокими требованиями к точности.
- Прокатная ковка это процесс, который пропускает металлическую деталь через пару вращающихся валков для уменьшения ее толщины и увеличения ее длины. Он имеет сильную непрерывную способность обработки и высокую эффективность. Подходит для производства автомобильных осей и железнодорожных путей и т. д.
- Холодная ковка пропускает заготовки через несколько штампов или несколько ударов для достижения нужной формы. Это происходит при комнатной температуре или ниже температуры аустенита металла.
Кроме того, это эффективный и экономичный процесс производства металла, который можно использовать для производства большого количества деталей при низких затратах.
Ниже приведено сравнение деталей из порошкового металла и кованых деталей.
- Горячая ковка обычно нагревает металлические заготовки до температуры выше точки рекристаллизации, но ниже точки плавления. Преимущество горячей ковки в том, что металл легко течет и требуется меньше усилий для обработки.
- Изотермическая ковка это особый процесс горячей ковки, при котором как заготовки, так и штампы поддерживаются при постоянной высокой температуре на протяжении всей операции.
Эта технология идеально подходит для ковки сложных материалов и достижения точных допусков.
Плюсы и минусы кованых деталей
Плюсы
Компенсация
Кованые компоненты обладают исключительной прочностью на разрыв. По данным Университета Толедо, прочность на разрыв деталей, изготовленных ковкой, на 26% выше, чем у деталей, изготовленных литье. Кроме того, кованые детали обладают высокой пластичностью и лучше поддаются термической обработке по сравнению с деталями, изготовленными другими способами.
Предел выносливости
Другие методы производства металла разрезают линии потока зерна, в то время как процесс ковки сохраняет поток зерна. Поэтому кованые детали имеют более высокую устойчивость к усталости. Это увеличивает срок службы изделия.
скорость производства
Для ковки требуется всего один или несколько прессов, чтобы быстро получить окончательную геометрию детали. Поэтому эффективность производства относительно высока.
Стоимость оснастки
По сравнению с порошковой металлургией, штамп, используемый при ковке, относительно прост и дешевле.
Использование материалов
Отходы — это серьезная проблема в производстве металла. Это редко случается с ковкой. Заусенцы и обрезки, остающиеся после ковки, можно перерабатывать.
Минусы
Ограничения сложности формы
Кованые детали обычно подвергаются механической обработке, придавая им простые формы.
Нужна вторая обработка
Многие поковки требуют дополнительной механической обработки и финишной обработки для достижения окончательных размеров и чистоты поверхности.
Проблема окружающей среды
Некоторые процессы ковки требуют высоких температур, а сжигание топлива может привести к образованию вредных газов и загрязнению окружающей среды.
Какой процесс подходит для ваших проектов?
Должен возникнуть вопрос о том, какой процесс наиболее подходит для ваших проектов. Что ж, ответ на него заключается в том, что это зависит от проекта.
Выбор между порошковой металлургией (ПМ) и ковкой зависит от различных факторов, таких как:
- Желаемые свойства деталей
- Соображения стоимости
- Объем производства
- Особые требования к приложению
Если размер изделия большой, а требования к прочности и усталостной прочности высоки, то можно отдать предпочтение ковке.
Для сложных форм и крупносерийного производства порошковая металлургия, вероятно, является лучшим вариантом. Детали из порошкового металла, как правило, имеют преимущество в том, что они ближе к чистой форме, чем кованые детали.
FAQ
1. Сколько времени занимает изготовление образцов и массовое производство кузнечных изделий?
Обычно изготовление штампов и образцов занимает около двух-трех недель, а массовое производство — около месяца.
2. Что такое белый порошок, используемый при ковке?
Белый порошок, используемый в процессе ковки, относится к кузнечному флюсу. Флюс представляет собой смесь буры, кремнезема и оксида железа, обычно измельчаемую в мелкий порошок для использования.
Флюсовый порошок помогает удалить примеси и оксиды с поверхности расплавленного металла.
