Pulvermetallurgi

Pulvermetallurgi  är en teknik för att erhålla metallpulver och tillverka produkter från dem (eller deras kompositioner med icke-metallpulver). I allmänhet består den tekniska processen för pulvermetallurgi av fyra huvudsteg: pulverproduktion , pulverblandning förtätning (pressning, brikettering) och sintring .

Den används som en kostnadseffektiv ersättning för mekanisk bearbetning i massproduktion. Tekniken gör det möjligt att erhålla högprecisionsprodukter. Det används också för att uppnå speciella egenskaper eller specificerade egenskaper som inte kan erhållas med någon annan metod.

Historia och möjligheter

Pulvermetallurgi fanns i Egypten på 300-talet f.Kr. e. De forntida inkafolket gjorde smycken och andra artefakter av ädelmetallpulver. Massproduktion av pulvermetallurgiska produkter börjar i mitten av 1800-talet. År 1826 utvecklade Pyotr Grigoryevich Sobolevsky och Vasily Vasilyevich Lyubarsky en metod för att förädla rå platina och förvandla den till formbar metall. [ett]

Pulvermetallurgi utvecklades och gjorde det möjligt att erhålla nya material - pseudo-legeringar från icke-smältbara gjutkomponenter med kontrollerade egenskaper: mekaniska, magnetiska, etc.

Pulvermetallurgiprodukter används idag inom ett brett spektrum av industrier, från fordons- och flygindustrin till elverktyg och hushållsapparater. Tekniken fortsätter att utvecklas.

Tillverkning av metallpulver

Trots mångfalden av metoder är det det mest tidskrävande och dyrbara steget i den tekniska processen [2] . De fysiska, kemiska och tekniska egenskaperna hos pulver, formen på partiklarna beror på metoden för deras produktion. Här är de viktigaste industriella metoderna för att tillverka metallpulver:

1. Mekanisk slipning av metaller i virvel-, vibrations- och kulkvarnar.
2. Finfördelning av smältor (flytande metaller) med tryckluft eller i en inert gasmiljö . Metoden dök upp på 1960-talet. Dess fördelar är möjligheten till effektiv rening av smältan från många föroreningar, hög produktivitet och ekonomi i processen.
3. Återvinning av malm eller fjäll . Den mest ekonomiska metoden. Nästan hälften av allt järnpulver erhålls genom reduktion av malm.
4. Elektrolytisk avsättning av metaller från lösningar.
5. Använder en stark ström som appliceras på en metallstav i vakuum. Den används för produktion av pulveraluminium.

Under industriella förhållanden erhålls speciella pulver också genom utfällning, uppkolning, termisk dissociation av flyktiga föreningar (karbonylmetoden) och andra metoder.

Tillverkning av pulverprodukter

En typisk teknisk process för tillverkning av delar genom pulvermetallurgi består av följande huvudoperationer: laddningsberedning (blandning), formning, sintring och kalibrering.

Beredning av blandningen

Blandning är beredningen av en homogen mekanisk blandning av metallpulver av olika kemiska och partikelstorleksfördelningar eller en blandning av metallpulver med icke-metalliska med hjälp av blandare. Blandning är en förberedande operation. Vissa tillverkare av metallpulver för pressning levererar färdiga blandningar.

Pulverformning

Produkterna formas genom kallpressning under högt tryck (30-1000 MPa) i metallformar. Styva slutna formar används vanligtvis, pressverktyget är orienterat, som regel, vertikalt. En blandning av pulver hälls fritt i matrisens hålighet, den volymetriska dosen regleras av slaget på den nedre stansen . Pressningen kan vara enkel- eller dubbelsidig. Presspulver briketteras i formens hålrum mellan den övre och nedre stansen (eller flera stansar i fallet med en produkt med övergångar). Den bildade briketten trycks ut ur matrisens hålighet av den nedre stansen. För formning används specialiserad pressutrustning med mekanisk, hydraulisk eller pneumatisk drivning. Den resulterande presskroppen har storleken och formen av den färdiga produkten, såväl som tillräcklig styrka för hantering och transport till sintringsugnen.

Sintring

Sintring av produkter från homogena metallpulver utförs vid en temperatur under metallens smältpunkt. Med en ökning av temperaturen och en ökning av sintringens varaktighet ökar krympningen och densiteten, och kontakterna mellan kornen förbättras. För att undvika oxidation utförs sintring i en reducerande atmosfär ( väte , kolmonoxid), i en atmosfär av neutrala gaser ( kväve , argon ) eller i vakuum . Som ett resultat kan pressning, beroende på material och teknologisk regim, förvandlas till en monolitisk produkt eller en porös sintrad produkt, medan den tekniska bindningen brinner ut (i början av sintringen).

Kalibrering

Kalibrering av produkter är nödvändig för att uppnå önskad dimensionsnoggrannhet, förbättra ytkvaliteten och öka styrkan.

Ytterligare operationer

Ibland används ytterligare operationer: impregnering med smörjmedel, mekanisk förfining, värme, kemisk behandling etc.

Fördelar och nackdelar

På grund av strukturella egenskaper är pulvermetallurgiska produkter mer värmebeständiga, tål bättre cykliska förändringar i temperatur och deformationspåkänningar, såväl som radioaktiv strålning.

Emellertid har pulvermetallurgi också nackdelar som hindrar dess utveckling: den relativt höga kostnaden för metallpulver, behovet av sintring i en skyddande atmosfär, vilket också ökar kostnaderna för pulvermetallurgiska produkter, omöjligheten att tillverka stora ämnen i vissa fall, och behovet av att använda rena initiala pulver för att få rena metaller.

Anteckningar

1. ↑ LUBARSKY VASILY VASILIEVICH . Datum för åtkomst: 30 december 2013. Arkiverad från originalet 30 december 2013. (obestämd)
2. ↑ Ponomarev Y. "Iron"-kula för AK-47  (ryska)  // Kalashnikov magazine. - 2014. - Nr 1 . - S. 90-95 .

Länkar

• Powder Injection Molding International Arkiverad 2 februari 2022 på Wayback Machine (ISSN 1753-1497 ) en kombinationsverksamhet (B2B) och vetenskaplig tidskrift som erbjuder djupgående täckning av kermetindustrin (pulvermetallurgi).