Tecnologia di "produzione verde" - Metallurgia delle polveri

1. Definizione e principio

La metallurgia delle polveri è una tecnologia di processo per la preparazione di polvere metallica o l'utilizzo di polvere metallica come materia prima, la formatura e la sinterizzazione, per la produzione di materiali metallici, materiali compositi e vari tipi di prodotti. Il suo processo di base include la preparazione della polvere, la formatura della polvere, la sinterizzazione e il successivo trattamento. Questa tecnologia ha origine dall'antica tecnologia metallurgica, ma lo sviluppo della moderna tecnologia della metallurgia delle polveri è iniziato all'inizio del XX secolo ed è gradualmente diventata un'importante branca della scienza e dell'ingegneria dei materiali.

1. Processo

1.Polverizzazioneè il processo di polverizzazione delle materie prime. I metodi di polverizzazione comunemente utilizzati includono il metodo di ossidoriduzione e il metodo meccanico.

2.MiscelazioneÈ il processo di miscelazione di diverse polveri necessarie in una determinata proporzione e omogeneizzazione fino a ottenere una polvere grezza. Esistono tre tipi di polveri: secche, semi-secche e umide, che vengono utilizzate per esigenze diverse.

3.FormandoÈ il processo di caricamento della miscela uniformemente miscelata in uno stampo e di pressatura fino a ottenere un pezzo grezzo con una determinata forma, dimensione e densità. I ​​metodi di formatura si dividono fondamentalmente in formatura a pressione e formatura senza pressione. Il più comunemente utilizzato nella formatura a pressione è lo stampaggio a compressione.

4.SinterizzazioneÈ un processo chiave nella metallurgia delle polveri. Il pezzo grezzo formato viene sinterizzato per ottenere le proprietà fisiche e meccaniche finali richieste. La sinterizzazione si divide in sinterizzazione a sistema unitario e sinterizzazione a sistema multicomponente. Oltre alla sinterizzazione ordinaria, esistono anche processi di sinterizzazione speciali come la sinterizzazione sfusa, l'infiltrazione del materiale fuso, la pressatura a caldo, ecc.

5.Post-sinterizzazioneIl trattamento può essere effettuato in diversi modi, a seconda delle diverse esigenze del prodotto. Tra questi, finitura, immersione in olio, lavorazioni meccaniche, trattamento termico e galvanica. Inoltre, negli ultimi anni, nuovi processi, come la laminazione e la forgiatura, sono stati applicati anche alla lavorazione di materiali metallurgici delle polveri dopo la sinterizzazione, ottenendo risultati relativamente ottimali.

3. Sistema di serraggio nei comuni metodi di lavorazione degli ingranaggi

Dalla tornitura ordinaria → dentatura → sagomatura → rasatura → tornitura dura → rettifica → levigatura → foratura → rettifica fori interni → saldatura → misurazione, è particolarmente importante configurare un sistema di serraggio adatto per questo processo.

4. Caratteristiche del processo

1. È possibile controllare la densità del prodotto, ad esempio materiali porosi, materiali ad alta densità, ecc.

2. Grani fini, microstruttura uniforme e nessuna segregazione dei componenti.

3. Near-molding, tasso di utilizzo delle materie prime > 95%.

4. Taglio minimo o nullo, la lavorazione del taglio è solo del 40%~50%.

5. I componenti del materiale sono controllabili, il che favorisce la preparazione di materiali compositi.

1. Vantaggi, svantaggi e applicazioni

Vantaggi:

1. In genere, gli ingranaggi realizzati con metallurgia delle polveri richiedono meno processi di produzione.
2. Nella produzione di ingranaggi mediante metallurgia delle polveri, il tasso di utilizzo del materiale può superare il 95%.
3. La ripetibilità degli ingranaggi realizzati con la metallurgia delle polveri è molto buona. Poiché gli ingranaggi realizzati con la metallurgia delle polveri vengono pressati in forma utilizzando stampi, in normali condizioni d'uso una coppia di stampi può pressare da decine a centinaia di migliaia di pezzi grezzi di ingranaggi.
4. La metallurgia delle polveri consente di produrre più parti in una.
5. La densità del materiale degli ingranaggi realizzati con metallurgia delle polveri è controllabile.

6. Nella produzione mediante metallurgia delle polveri, per facilitare la rimozione del pezzo grezzo dallo stampo dopo la formatura, la rugosità della superficie di lavoro dello stampo è molto buona.

Svantaggi:

1. È richiesta la produzione in lotti. In genere, lotti superiori a 5.000 pezzi sono più adatti alla produzione mediante metallurgia delle polveri.
2. Le dimensioni sono limitate dalla capacità di pressatura della pressa. La pressa generalmente sopporta pressioni che vanno da poche tonnellate a centinaia di tonnellate e il diametro può essere prodotto entro i 110 mm.
3. Gli ingranaggi realizzati con metallurgia delle polveri sono limitati dalla struttura. Per motivi di pressatura e stampo, generalmente non è adatto produrre ingranaggi a vite senza fine, ingranaggi a spina di pesce e ingranaggi elicoidali con un angolo dell'elica superiore a 35°. Si raccomanda generalmente di progettare i denti elicoidali degli ingranaggi elicoidali entro 15°.
4. Lo spessore degli ingranaggi realizzati con metallurgia delle polveri è limitato. La profondità della cavità e la corsa della pressa devono essere da 2 a 2,5 volte lo spessore dell'ingranaggio. Allo stesso tempo, considerando l'uniformità della densità longitudinale dell'altezza dell'ingranaggio, anche lo spessore dell'ingranaggio realizzato con metallurgia delle polveri è molto importante.

Applicazioni:

1. Industria automobilistica: molti componenti automobilistici vengono realizzati utilizzando la tecnologia della metallurgia delle polveri, come ingranaggi, anelli sincronizzatori, parti del motore, cuscinetti, componenti dell'impianto frenante, ecc.
2. Ingegneria meccanica: nel campo dell'ingegneria meccanica, la metallurgia delle polveri viene utilizzata per produrre varie parti con strutture complesse, come pompe, valvole, bielle, ecc.
3. Industria elettrica ed elettronica: la tecnologia della metallurgia delle polveri può essere utilizzata per produrre componenti con nucleo di ferro in apparecchiature elettromagnetiche, come i nuclei di ferrite dei trasformatori e degli induttori.
4. Aerospaziale: Grazie alle caratteristiche di bassa densità, elevata resistenza e buona stabilità termica dei componenti realizzati in metallurgia delle polveri, questi vengono ampiamente utilizzati nel settore aerospaziale, ad esempio nella produzione di parti di motori, componenti satellitari, ecc.

In sintesi, la metallurgia delle polveri è un'importante tecnologia di preparazione dei materiali con ampie prospettive applicative e vantaggi significativi. Con il continuo progresso e sviluppo della scienza e della tecnologia, la metallurgia delle polveri continuerà a migliorare e innovare, contribuendo in modo significativo allo sviluppo della scienza dei materiali e dell'ingegneria tecnologica.