المعادن المسحوق ، كما يوحي الاسم ، هي طريقة معالجة تستخدم مسحوق المعادن كمواد خام ، ويتم الضغط عليها وتلطيخها لإنشاء منتجات مختلفة. هذه ليست عملية وتكنولوجيا جديدة ، ويمكن تتبعها إلى مصر القديمة. ومع ذلك ، في السعي اليوم للتنمية المستدامة والتنمية الخضراء ، فإنه يتماشى مع تطور العصر وقد تم استخدامه بشكل متزايد. اليوم ، دعنا نلقي نظرة على طريقة التصنيع هذه ، والتي قد توفر خيارًا جديدًا لطريقة تصنيع قطع غيار الجميع.
عملية
يشبه المعادن المسحوق التزوير أو الصب ، ولكن الفرق هو أن المواد الخام هي مسحوق معدني (عادة الحديد ، الصلب ، النحاس ، إلخ). يتم الضغط على المواد الخام المسحوق في درجة حرارة الغرفة (يتم تسخينها في حالات خاصة) باستخدام قوالب معقدة. حجم قطعة العمل المضغوطة قريبة من المنتج النهائي ، لكن خصائصه الميكانيكية لا تزال غير مستقرة. من أجل زيادة تعزيزه ، يتم تلبيسها عند درجة حرارة قريبة ولكن أقل قليلاً من نقطة انصهار المعدن المستخدمة. في هذا الوقت ، ستتغير البنية المجهرية للمنتج ، وسيتم الحصول على مكون ذي أبعاد دقيقة وقوة عالية.
بشكل عام ، يمكن استخدام الأجزاء التي يتم الحصول عليها بواسطة مسحوق المعادن مباشرة ، ولكن يمكن معالجتها أيضًا للمعالجة الثانوية حسب الحاجة ، مثل التشطيب ، والمعالجة الحرارية ، والطرق الكهربائي ، أو الطلاء ، وما إلى ذلك ، لتعزيز أو تحسين التسامح ، الكثافة ، القوة ، مقاومة التآكل وغيرها من الخصائص للأجزاء.
مزايا المعادن المسحوق
بالمقارنة مع تقنيات التصنيع الأخرى ، لا ينتج عن المعادن المسحوق أي نفايات مادية تقريبًا ، ويتجاوز معدل استخدام المواد 97 ٪ ، ويمكن أن يشكل مباشرة أشكالًا هندسية معقدة والحفاظ على التحكم في تحمل الأبعاد في المنتجات المذابة ، مما قد يقلل أو حتى القضاء على عمليات المعالجة في عمليات التصنيع التقليدية. هذا هو السبب في أننا نسميها تقنية التصنيع الخضراء.
بالإضافة إلى المدخرات التي جلبتها هذه العمليات ، فإن المعادن للمسحوق لها تفردها. يستخدم ميزة موادها الخام كمساحيق لتحقيق بعض الضوابط التي يصعب أو المستحيل تحقيقها في المعالجة التقليدية ، مثل التحكم في نسبة مجموعات التركيب الكيميائي ، والسيطرة على البنية المجهرية ، والسيطرة على المسامية.
دعنا نستخدم بعض أمثلة المنتج المحددة لتعزيز فهم الجميع.
1. الجمع بين المواد التي لا يمكن حلها معًا
يسمح المعادن للمسحوق بمعالجة مجموعات المواد التي عادة ما تعتبر غير متوافقة في شكل مختلط حميم. تشمل أمثلة مثبتة لتطبيقات المعادن المسحوقة هذه:
مواد الاحتكاك لبطانات الفرامل ووجوه القابض حيث مجموعة من المواد غير المعدنية
(تستخدم لنقل مستويات المقاومة أو تحكم الاحتكاك) يتم تضمينها في مصفوفة النحاس أو الحديد.
كربيدات التمسكغالبًا ما تستخدم لأدوات القطع أو الأدوات أو المواد الكاشطة. وهي تشمل مرحلة صلبة مرتبطة بالمعدن ، وهي بنية مجهرية لا يمكن إنتاجها إلا عن طريق تلبيس الطور السائل عند درجة حرارة أعلى من نقطة انصهار الموثق. يعد كربيد التنغستن المرتبط بالكوبالت هو المثال الرئيسي لهذه المادة ، ولكن يمكن أيضًا استخدام كربيدات أخرى مُثبَّت بما في ذلك مجموعة من الكربيدات الأخرى ، والنيتريدات ، أو الكربون أو الأكاسيد ، والمعادن الأخرى إلى جانب الكوبالت يمكن استخدامها كتجميع (Ni ، Ni-CR ، الكوبالت النيكل ، إلخ).
مواد أداة قطع الماسحيث يتم تشتت حصى الماس الدقيق بالتساوي في مصفوفة معدنية. مرة أخرى ، يتم استخدام تلبد الطور السائل في معالجة هذه المواد.مواد التلامس الكهربائية مثل النحاس/التنغستن ، أكسيد الفضة/الكادميوم.
2. معالجة المواد مع نقاط ذوبان عالية جدا
يمكن لتكنولوجيا المعادن للمسحوق معالجة المواد بنقاط ذوبان عالية للغاية ، بما في ذلك المعادن الحرارية مثل التنغستن والموليبدينوم والتنتالوم. من الصعب إنتاج مثل هذه المعادن عن طريق الذوبان والصب ، وعمومًا هشة للغاية في حالة الممثلين. كان إنتاج Billets Tungsten أحد التطبيقات المبكرة لمعادن المسحوق ، والتي تم استخدامها لاحقًا لرسم الأسلاك للمصابيح المتوهجة.
3. المنتجات ذات المسامية التي تسيطر عليها
يمكن لتكنولوجيا المعادن المسحوق إنتاج منتجات ذات مسامية هيكلية محكومة. عناصر التصفية الملبدة هي مثال على مثل هذا التطبيق. مثال رئيسي آخر هو محامل الاحتفاظ بالزيت أو تشتيت ذاتي ، أحد أقدم التطبيقات لمعادن المسحوق ، حيث يتم استخدام المسامية المترابطة في الهيكل الملبد لاحتواء زيت التشحيم.
4. المنتجات ذات الخصائص المتفوقة
في بعض التطبيقات المحددة ، يمكن أن تنتج عمليات المعادن للمسحوق خصائص فائقة من خلال التحكم الممتاز في البنية المجهرية ، بدلاً من عمليات الصب أو التزوير التقليدية. أمثلة جيدة على هذه التطبيقات هي:
المواد المغناطيسية
تتم معالجة جميع المغناطيس الصلبة (الدائمة) تقريبًا وحوالي 30 ٪ من المغناطيسات الناعمة من المواد الأولية للمسحوق.
فولاذ عالي السرعة
تحتوي المواد المعالجة للمعادن على البودرة ببنية مجهرية أكثر دقة وأكثر تحكمًا من المنتجات المزورة ، مع وجود صلابة أعلى وأداء القطع.
سبائك درجات الحرارة العالية القائمة على النيكل أو الكوبالت
يتم استخدام Superalloys المستندة إلى النيكل أو الكوبالت في تطبيقات محركات الطيران ، حيث يمكن أن توفر عمليات المعادن للمسحوق نطاق تكوين والتحكم في البنية المجهرية التي لا يمكن تحقيقها بشكل تقليدي ، وبالتالي زيادة درجات الحرارة والأداء.
قيود المعادن للمسحوق
على الرغم من أن المعادن للمسحوق لديها مزايا مختلفة ، لا يزال هناك بعض القيود في تطبيقه. النقاط الرئيسية هي كما يلي:
1. حجم الجزء والوزن محدود:
يتطلب المعادن مسحوق عملية الضغط ، والتي ستستخدم الصحافة. لذلك ، يقتصر على الحمولة الصحفية الحالية ، ولا يمكن أن يكون الحجم كبيرًا جدًا ، وعموما حوالي 250 مم على الأكثر. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لذوي السيولة المحدودة للمسحوق المعدني ، لا يزال من الصعب إنتاج أجزاء تزن أكثر من 20 كيلوجرام باستخدام عملية المعادن المسحوق.
2. غير مناسب للتأثير وتطبيقات التحميل الديناميكي
نظرًا لأن كثافة أجزاء المعادن المسحوق منخفضة عادةً ، فإن قوتها وصبغتها ليست جيدة مثل الأجزاء المزورة أو المهيمنة. سوف تؤثر المسام بعد ضغط المسحوق والتلبيس أيضًا على الخواص الميكانيكية للمادة. وهذا يجعل أجزاء المعادن المسحوق أقل ملاءمة للتطبيقات العالية والتطبيقات ذات الإجهاد العالي مثل التأثير والأحمال الديناميكية العالية.
3. ارتفاع تكاليف المعدات والعفن
تحدد عملية المعادن المسحوق أنه يجب أن تستخدم قوالب ومعدات خاصة ، والتكلفة مرتفعة نسبيًا. إنه ليس اقتصاديًا في إنتاج الدُفعات الصغيرة ، لذلك عادة ما يكون المعادن للمسحوق مناسبًا للإنتاج على نطاق واسع.(文章来源: imchanics 机械)
