Toz metalurjisi işlemi, hammadde olarak metal tozunun yüksek basınçlı kalıp sıkıştırması ve ardından toz parçacıklarının sinterlenerek birleştirilmesiyle yeşil parçalar oluşturmak için kullanıldığı yeşil bir üretim yöntemi olarak kabul edilir. Yüksek hızlarda ve dar toleranslarla yapısal parçalar üretmek için mükemmel bir yöntemdir.
İçerik
Toz Metalurjisi İşleminin Adımları
Toz metalurjisi prosesi temel olarak toz üretimi, karıştırma, sıkıştırma ve sinterleme aşamalarından oluşur.
Toz Üretimi
Toz üretimi, PM'nin ilk adımıdır. Tozların özelliklerinin nihai bileşenlerin kalitesini belirlediğini söylemek abartı olmaz. Çeşitli toz üretim yöntemleri arasında en yaygın kullanılanlar şunlardır: atomizasyon süreci, indirgenme ve kimyasal ayrışma.
Karıştırma ve Karıştırma
Karıştırma ve harmanlama Metal tozunu yağlayıcılar veya diğer alaşım elementleriyle karıştırarak homojen bir karışım elde etmeyi ifade eder.
Tozlar, karışık tozlar ve ön alaşımlı tozları içerir.
Ön alaşımlı tozlar, toz parçacıkları üretilirken erimiş metale alaşım bileşenleri eklenerek üretilir. Ön alaşımlı tozların avantajları homojen mikro yapıları ve mekanik özellikleridir, ancak dezavantajları ise daha yüksek sertliğe ve düşük sıkıştırılabilirliğe sahip olmalarıdır.
Karışık toz, genellikle demir tozu, bakır tozu, karbon tozu ve bir bağlayıcının karışımını ifade eder. Dezavantajı eşit şekilde karıştırılmasının zor olması, ancak avantajı yoğun iş parçaları üretmenin kolay olmasıdır. Yağlayıcı eklemenin etkileri aşağıdaki gibidir:
- Tozun akışkanlığını artırır. Bu, kalıp boşluğunun doldurulma süresini kısaltmaya ve ham yoğunluğun daha homojen olmasına yardımcı olur.
- Tozun gevşek yoğunluğunu ve sıkıştırılabilirliğini artırın.
- Toz ile kalıp arasındaki sürtünmeyi azaltmaya ve kalıp kaybını azaltmaya yardımcı olur.
sıkıştırılması
Toz sıkıştırma metal tozunun bir toz kutusu ile kalıp boşluğuna doldurulduğu ve ardından toz metalurjisi presinde şekillendirildiği bir şekillendirme işlemidir. Elde edilen ürüne "yeşil kompakt" denir.
Birkaç temel sıkıştırma yöntemi vardır:
Tek etkili sıkıştırma: Bu işlemde, üst zımba baskı uygular ve alt zımba ile kalıp hareket etmez. Bu yöntem, üstte yüksek yoğunluklu, altta düşük yoğunluklu bir ürün elde edilmesini kolaylaştırır. Bu yöntem yalnızca ince bileşenler için uygundur. Bu pres ucuzdur.
Çift etkili sıkıştırma: Şekillendirme işlemi sırasında, üst ve alt zımba tozu aynı anda sıkıştırır. Bu, homojen bir ham yoğunluk sağlar.
Yüzen kalıp: Bu yöntemde üst zımbalar aşağıya doğru bastırılır, alt zımba hareket etmez ve kalıp üst zımba strokunun yarısına düşer.
İlk iki yöntem, aşağı doğru bir zımbanın iş parçasını dışarı attığı bir kalıptan çıkarma tekniğini kullanır. İkinci yöntemde ise kalıp aşağı doğru inmeye devam ederek iş parçasını kalıbın üst kısmında açığa çıkarır.
sinterleme
Yeşil kompakt tebeşir kadar güçlüdür, bu yüzden ihtiyacınız var sinterleme işlemi mekanik dayanıklılığını artırmak için.
Ön sinterleme
Daha önce bahsedilen yağlayıcılar ve bağlayıcılar, toz akışına ve şekillendirmeye yardımcı olur. Ancak, tozlar arasında bağlanma ve yoğunlaşmayı engelledikleri için yüksek sıcaklıkta sinterleme işleminden önce uzaklaştırılmaları gerekir. Ön sinterleme genellikle 500 ila 900 santigrat derece sıcaklıkta 30 ila 45 dakika boyunca gerçekleştirilir ve bu süre zarfında yağlayıcılar ve bağlayıcılar buharlaşarak gaza dönüşür. Çok hızlı ısıtmak kabarcıklar, patlamalar veya çatlaklar gibi kusurlara neden olabileceğinden, kademeli olarak ısıtmak önemlidir.
sinterleme
Sinterleme, metal parçacıklarını erime noktalarının altındaki sıcaklıklarda, genellikle erime noktasının %80 ila %90'ı arasında dağıtır ve birbirine bağlar. 3 aşamadan oluşur.
Başlangıç Aşaması (Boyun Oluşumu)
Yeşil kompakt sinterleme sıcaklığına ısıtıldığında, atomlar parçacıklar arasındaki temas noktalarında yayılmaya başlar ve yüzey temasları (boyun olarak da bilinir) oluşur.
Ara Aşama (Yoğunlaşma)
Sinterleme süresi arttıkça difüz daha belirgin hale gelir. Atomlar hacim ve kristaller boyunca difüze olur. Boyunlar büyür ve atomlar arasındaki mesafe azalır. Sonuç olarak ürün daha az gözenekli ve daha yoğun hale gelir. Bu aşama, bitmiş ürünün mekanik mukavemetini artırmak için önemlidir.
Son Aşama (Gözenek Kapanması ve Kazanç Büyümesi)
Sinterlemenin son aşamasında, birbirine bağlı gözenekler izole gözeneklere dönüşür. Gaz, gözeneklerin içinde hapsolur, ancak yavaşça dışarı atılabilir. Sıkıştırılmış gazın direnci nedeniyle yoğunluğun artırılması zordur. Bu durum, aynı zamanda hızlı bir yapı artışına da yol açar. Bu aşamada, sinterlenmiş parçaların mekanik özelliklerinin tehlikeye atılmaması için yoğunlaşma ve artış arasında denge kurulmalıdır.
Sinterlemenin ilk ve son aşamalarında bileşenlerin büzülmesi minimum düzeydedir, genellikle %2 ila %3 civarındadır. Önemli yoğunlaşma ve bağlanma da dahil olmak üzere sinterleme olaylarının çoğu ara aşamada meydana gelir.
Soğutma
Soğutma, iş parçasının yüksek sinterleme sıcaklığından oda sıcaklığına kadar kademeli olarak düşürülmesi işlemidir ve yaklaşık 2 saat sürer.
Soğutma, sadece termal gerilimleri ortadan kaldırmaya yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda çok hızlı soğutmadan kaynaklanan arızaları da önler.
Sıcaklık ve Atmosfer
Sinterleme atmosferinin başlıca işlevleri şunlardır:
- Dışarıdaki havanın sinterleme fırınına girmesini ve ürünün oksidasyonuna neden olmasını önleyin
- İş parçasındaki yağlayıcıların ve bağlayıcıların yakılmasına yardımcı olur
- Ürün yüzeyindeki oksit tabakasının azaltılması
- Ürünün karbon içeriğinin kontrolü
- Sinterleme atmosferi ürünün mekanik dayanımını, görünümünü ve üretim maliyetini etkiler.
Yaygın sinterleme atmosferleri şunları içerir:
- Hidrojen
- Ayrışmış amonyak
- Vakum
- Azot
- argon
Uygulamada yaygın olarak kullanılan metallerin sinterleme sıcaklıkları üretim deneyimlerimize dayanmaktadır.
| Malzemeler | Sıcaklık (℃) |
|---|---|
| demir bazlı | 1120 |
| Bakır bazlı | 820 |
| Paslanmaz çelik | 1250 |
| Demir-bakır bazlı | 1120 |
ikincil Operasyonlar
İkincil işlemler Toz metalurjisi prosesinin ana adımlarından sonra toz metal parçalar üzerinde gerçekleştirilen ek işlemlerdir. Boyutsal doğruluğu ve yüzey kalitesini artırabilir.
CNC İşleme
Toz metalurjisi karmaşık şekiller üretebilse de, enine delikli, kör delikli veya dişli parçaların üretimi son derece zordur. Ayrıca, PM parçalarının yüzey pürüzlülüğünü ve boyut doğruluğunu iyileştirmek için genellikle işleme gerekir. Yaygın toz metalurjisi parçası için işleme süreçleritornalama, delme, frezeleme, taşlama, diş açma ve diş açma işlemlerini içerir.
Boyutlandırma
Boyutlandırma, sinterlenmiş parçanın iç çapını, dış çapını, düzlüğünü ve diğer boyutlarını doğru boyuta geri döndürür. Boyutlandırma sırasında, sinterlenmiş parçalar bir kalıba yerleştirilir ve sinterleme sırasında oluşan büzülme veya çarpılma gibi boyutsal sapmaları düzeltmek için basınç uygulanır.
Örneğin, 25 mm çapındaki bir üründe boyutlandırma, toleransı IT8-IT9'dan IT6-IT7'ye yükseltmeyi mümkün kılar. Boyutlandırma, sıkı boyut toleranslarının korunmasına yardımcı olur ve ürünün yüzey kalitesini iyileştirir. Ayrıca, boyutlandırma, yağ emdirilmiş yatakların yüzey gözeneklerini kapatabilir.
Reçine Emdirme
PM ürünleri çok sayıda gözenek içerir ve bu da yüksek basınçlı ortamlar için ideal değildir. Bakır sızması bu gözenekleri doldurabilse de daha pahalıdır. Reçine emdirme daha uygun maliyetli bir alternatiftir. Reçine genellikle parçaların gözeneklerine yüksek basınç veya vakum kullanılarak emdirilir.
Yağ Emprenyesi
Bir rulman çalışırken, sürtünmeyi azaltmak için genellikle yağlama yağı eklenir. Ancak, erişimi zor olan bazı rulmanlar için yağlama yağı eklemek zahmetlidir. İşte bu noktada yağ emdirilmiş rulmanlara ihtiyaç duyulur. yağ emdirme işlemi reçine emdirmeye benzediği için burada detayına girmeyeceğim.
Bakır Sızması
Bakır sızması sinterlenmiş yapısal parçaların (genellikle demir bazlı) mekanik özelliklerini geliştirmek için kullanılan bir işlemdir. Bu işlem sırasında bakır eritilir ve kılcal etkiyle gözenekli metal parçaların gözeneklerine çekilir, bu da mukavemet ve yoğunluğu artırır.
Bakır infiltrasyonu, sinterlenmiş bileşenlerin yoğunluğunu, mukavemetini, sertliğini ve aşınma direncini artırır.
Tamburlama ve Kumlama
Sıkıştırma sırasında üst zımba, alt zımba, çekirdek çubuğu ve kalıp arasındaki boşluklar nedeniyle toz dolumu sonrasında kolayca çapaklar oluşur.
Bu çapakları gidermek için tamburlama ve kumlama işlemlerini kullanabilirsiniz. Tamburlama, iş parçasını seramik taşlama parçasına çarparak titreşimli taşlama makinesinin sürtünmesini azaltır. Bu, çapakları azaltır ve yüzey kalitesini iyileştirir.
Kumlama, bir ürünün yüzeyine kum, alüminyum oksit veya silisyum karbür gibi aşındırıcı bir madde uygulanarak yapılan bir işlemdir. Bu işlem kapalı bir ortamda gerçekleştirilir. Bazen çapaksız bir yüzey kalitesi elde etmek için önce kumlama, ardından tamburlama işlemi gerçekleştirilir.
Elektroliz
Elektrokaplama, sinterlenmiş bir bileşen üzerine bir elektrolitten ince bir metal tabakası biriktirmek için elektrik akımı kullanan bir yüzey kaplama işlemidir. Bu işlem, PM bileşenlerinin yüzey özelliklerini iyileştirerek korozyon direncini, aşınma direncini ve elektrik iletkenliğini artırır.
Toz Metalurjisi Malzemeleri
Demir tozu
Demir tozu iyi bir mukavemete ve manyetizmaya sahiptir ve ucuzdur. Yapısal parçaların çoğu demir bazlı malzemelerden yapılır.
Paslanmaz Çelik Tozu
Paslanmaz çelik, %10'dan fazla krom içeriği sayesinde mükemmel korozyon direncine sahiptir. Ayrıca güvenilir mukavemet, sertlik ve manyetik özellikler sunar. Yaygın paslanmaz çelikler arasında 300 serisi, 400 serisi ve 17-4PH bulunur.
Bakır Tozu
Bronz ve pirinç de dahil olmak üzere bakır, uygun elektriksel ve termal iletkenliğe sahiptir ve bu da onu elektronik bileşenler için ideal hale getirir. Bakır, bir alt tabaka olarak uygundur. kendi kendini yağlayan yataklar ve ayrıca bakır sızma işlemi yoluyla demir esaslı parçaların yoğunluğunu ve mukavemetini artırabilir.
Alüminyum Alaşımları Tozu
Alüminyum alaşımları hafif yapısal parçaların yapımında kullanılmaya uygundur.
Titanyum Alaşımları Tozu
Ti-6Al-4V ve Ti-6Al-5Nb gibi titanyum alaşımları, yüksek mukavemet, mükemmel korozyon direnci ve iyi biyouyumluluk sunar. Havacılık, tıp ve otomotiv gibi çeşitli uygulama alanlarına sahiptirler.
Nikel Bazlı Süper Alaşımlar
Inconel® 718 gibi nikel bazlı süper alaşımlar, mükemmel oksidasyon direnci, yüksek sıcaklık dayanımı, korozyon direnci ve güçlü sürünme direnciyle bilinir. Öncelikle havacılık, otomotiv ve kimya endüstrilerinde kullanılırlar.
Toz Metalurjisi Takımları
Toz metalurjisi takımları Üst ve alt zımbaları, kalıbı ve çekirdek çubuğunu içerir.
Üst Yumruklar ve Alt Yumruklar
Zımbalar, metal tozunu preslemekten sorumludur. Zımba sayısı, ürünün şekline bağlıdır. Zımbalar çoğunlukla M2 ve A2 (AISI standardı) veya SKD11 (JIS standardı) gibi takım çeliğinden yapılır.
Anıt olarak koruma altında bulunan Elbe nehri kıyısındaki
Kalıp, metal tozunun oluşturulduğu yerdir ve tozun uyguladığı eksenel ve yanal basınca dayanması gerekir. Bu nedenle kalıplar çoğunlukla CPM10V, ASP-60 veya C11'den yapılır.
Çekirdek Çubuk
Çekirdek çubuk, ürünün iç özelliklerini oluşturmaya yarar.
Çekirdek çubuğu uzun olduğundan ve kalıptan çıkarma sırasında kolayca kırılabildiğinden, yüksek çekme dayanımına sahip takım çeliğinden üretilmiştir.
Toz Metalurjisi Uygulamaları
Toz metalurjisi, otomobiller, motosikletler, tıbbi cihazlar, havacılık, filtreler ve ev aletleri dahil olmak üzere çok çeşitli uygulama alanlarına sahiptir.
Otomotiv
Otomobil üretimi, toz metalurjisi endüstrisi için önemli bir pazardır. Otomobillerde 1,000'den fazla toz metal bileşeni bulunmaktadır.
- Motor bileşenleri:
- Zamanlama dişlileri
- Eksantrik mili dişlileri
- Vana kılavuzları
- Yağ Pompası rotorları
- Yağ Pompası dişlileri
- Bağlantı çubukları
- İletim Bileşenleri:
- Senkronizör Hub'ları
- Planet Dişli Taşıyıcıları
- Debriyaj Plakaları
- Vites Çatalları
- ABS Sensör Halkaları
- Egzoz manifoldu flanşları
Tıbbi Uygulamalar
Metal enjeksiyon kalıplama, özel bir toz metalurjisi işlemidir. Küçük, yüksek hassasiyetli ve biyouyumlu ürünler üretme kapasitesine sahiptir.
Örnek olarak metalik ortodontik braketler, ortopedik implantlar, tıbbi cihazlar ve cerrahi aletler verilebilir.
Uzay
Havacılık ve uzay mühendisleri, hafif, yüksek sıcaklığa dayanıklı ve mekanik olarak güçlü parçaları tercih eder. Çünkü bu, zorlu çalışma ortamlarında uçakların güvenliğini sağlamanın yanı sıra yakıt tüketimini de azaltır.
Toz metalurjisi, kompresör kanatları, türbin diskleri ve yanma odası gömlekleri gibi mükemmel performansa sahip ürünleri üretebilmektedir.
Motosiklet
Motosikletlerde arabalardaki kadar çok toz metal parçası olmasa da, yine de çok sayıda toz metal parçası vardır; bunlara şunlar dahildir:
- Amortisör parçaları
- Yatak
- Eksantrik mili regülatörü
- Sinterlenmiş fren balataları
- Zamanlama kasnağı
- Motosiklet valf kılavuzu
Montaj Ekipmanı
Aletlerde PM uygulamalarını da görebilirsiniz. Elektrikli el aletlerindeki bazı dişlilerin burçları PM ile yapılabilir.
Ayrıca, taşlama, kesme veya delme için kullanılan elmas aletler genellikle PM kullanılarak üretilir. Elmas parçacıkları, PM ile oluşturulan bir metal matrisin içine gömülür.
Sinterlenmiş Filtre
Toz metal parçaların birden fazla iç gözenekleri olduğundan, üretim için ideal bir işlemdir sinterlenmiş gözenekli filtrelerSinterlenmiş filtreler, su filtreleme, yağ ve gaz filtreleme, gürültüyü azaltma ve oksijen yayma gibi geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir.
Toz Metalurjisinin Avantajları ve Dezavantajları
Toz metalurjisi sektörünü seçerken maliyet, tolerans, üretim kapasitesi gibi avantaj ve dezavantajlarını iyi tartmanızda fayda var.
Avantajlar
- Yakın Net Şekil
Toz metalurjisi prosesi, net şekle yakın bir prosestir, yani yüksek malzeme kullanımı ve daha az ikincil işlem gerektirir.
- Malzemeler
Bazı yüksek erime noktalı metallerin ve sert metallerin işlenmesi zordur, ancak PM bu zorluğun üstesinden gelir. Demirli ve demir dışı metaller de dahil olmak üzere çok çeşitli malzemeler toz metalurjisi için uygundur.
- Karmaşık Şekiller
Toz metalurjisi, ince duvarlar, değişken basamak yükseklikleri ve açılı özellikler gibi karmaşık şekillere sahip bileşenlerin üretimini mümkün kılar. Bu özelliklerin dövme ve damgalama ile elde edilmesi zordur.
- Sıkı Hoşgörü
PM, sıkı boyut toleranslarına ulaşabilir. Genellikle ±0.05 mm'lik bir tolerans kabul edilebilir.
- Kitle Üretimi
Presleme ve sinterlemeyi de içeren toz metalurjisi süreci, son derece otomatikleştirilebilir ve minimum insan müdahalesiyle büyük miktarlarda hızlı üretime olanak tanır. Sürekli sinterleme fırınları, konveyör bantlı fırınlar gibi, kesintisiz çalışacak şekilde tasarlanmıştır ve bu da çıktıyı ve verimliliği artırır.
- Toplu Tutarlılık
Toz metal parça partileri arasındaki farklılıklar minimumdur. Partiler arasındaki tutarlılık, ürünlerin istikrarlı ve güvenilir çalışması için önemlidir.
- Yeşil Üretim
Toz metalurjisi prosesi aşağıdakiler için yeşil bir üretim prosesi olarak kabul edilmektedir:
Toz metalurjisi çok az atık üretir ve daha düşük işlem sıcaklıkları ve daha az adım nedeniyle döküm veya dövme gibi işlemlere göre genellikle daha az enerji kullanır.
Ayrıca PM, döküm ve işleme gibi geleneksel üretim süreçlerine kıyasla daha az zararlı atık su ve gaz üretir.
Dezavantajlar
- Boyut ve Şekil
A toz metalurjisi üreticisi Genellikle toz sıkıştırma presinin kapasitesinin getirdiği kısıtlamalar nedeniyle, çapları nispeten sınırlı olan, çoğunlukla 5-300 mm aralığında bileşenler üretir.
- Yoğunluk
Toz metalurjisi tam yoğunluklu ürünler üretme yeteneğine sahip değildir ve yoğunluk genellikle %95'i geçmez.
- Takım ve Ekipman
Hepimizin bildiği gibi, toz metalurjisi kalıpları oldukça hassastır ve bu kalıplarda kullanılan tungsten karbür gibi malzemeler oldukça pahalıdır, bu da önemli kalıp maliyetlerine yol açar. Ayrıca, toz metalurjisi işlemi daha fazla ekipman gerektirir ve bu da ilk yatırımı artırır.
- yüzey
Diğer iş parçalarının aksine, toz metal parçaların içlerinde çok sayıda gözenek bulunur. Bu nedenle, elektrokaplama işleminden önce gözeneklerin doldurulması gerekir. Bu da üretim maliyetlerini artırır.
Çin PM pazarının büyüklüğü 1.9'de 2017 milyar ABD dolarından 2.35'de 2021 milyar ABD dolarına yükseldi. Çin'in toz metalurjisi teknolojisi oldukça gelişmiştir ve ürünleri sürekli olarak yüksek kalitededir. Bu ürünler uzun yıllardır Avrupa ve Amerika otomotiv endüstrilerine hizmet vermektedir. Üstelik fiyatları da oldukça rekabetçidir.
BLUE, Çin'de ISO 9001:2015 sertifikalı bir üretici olup, geniş bir yelpazede toz metal parçalar sunmaktadır. Yapısal parçalar, sinterlenmiş burçlar, MIM parçaları ve sinterlenmiş seramik parçalar dahil olmak üzere, kalıp ücreti olmadan standart bileşenler tedarik ediyoruz.
Keşfetmeye davetlisiniz KATEGORİLER Mevcut parçaları karşılaştırmak ve seçmek için. Özellikleriniz listelenmemişse, ayrıca özel toz metalurji hizmetleri ihtiyaçlarınıza göre uyarlanmıştır.
Standart veya özel PM parçalarına başlamak için bugün bizimle iletişime geçin!
SSS
Toz Metalurjisinin diğer metal şekillendirme yöntemlerine göre avantajlarını açıklayabilir misiniz?
Döküm ve işleme gibi geleneksel metal üretim prosesleriyle karşılaştırıldığında, toz metalurjisi birçok belirgin avantaj sunar:
Yüksek Malzeme Kullanımı:
Genellikle önemli miktarda malzeme israfına yol açan döküm veya işleme yöntemlerine kıyasla, toz metalurjisi prosesleri %95'i aşan yüksek bir malzeme kullanım oranı sunmaktadır.
Yakın Net Şekil:
Toz metalurjisi prosesleri, parçaların tek bir preste üretildiği neredeyse net şekiller üretir. Bu, sonraki ikincil işlemleri azaltmanın yanı sıra üretim süresini de kısaltır.
Ekonomik ve Verimli Seri Üretim:
Toz metalurjisi üretim hatları, dakikada 20-30 parça üretebilen toz presleriyle son derece otomatiktir. Toz metalurjisi minimum malzeme israfı ürettiğinden, PM yüksek hacimli üretim için önemli fiyat avantajları sunar.
Esnek Tasarım:
Toz metalurjisi, hammadde olarak metal tozunu kullanır ve mühendislerin ürün özelliklerine göre alaşım elementleri eklemesine olanak tanır.
Sürdürülebilirlik:
PM, yüksek malzeme kullanımı ve düşük enerji tüketimi nedeniyle yeşil bir üretim süreci olarak kabul edilmektedir.