Metallurgia delle polveri
Cosa sono i prodotti della metallurgia delle polveri?
Prodotti di metallurgia delle polveri sono parti sinterizzate prodotte mediante il metodo della metallurgia delle polveri con una certa precisione dimensionale e possono resistere a trazione, compressione, distorsione e altri carichi o lavorare in condizioni di attrito e usura, note anche come parti sinterizzate.
Metodi: Il formato e successivamente parti sinterizzate sono stati pressati in uno stampo rigido monoassiale a temperatura ambiente.
Applicazione: i componenti realizzati con metallurgia delle polveri vengono utilizzati principalmente nell'industria automobilistica e in futuro troveranno applicazioni migliori.
I vantaggi delle parti realizzate in metallurgia delle polveri
- Quando i pezzi presentano forme irregolari, sporgenze o cavità, e vari fori di forma speciale, la metallurgia delle polveri è facile da realizzare e non richiede, se non in minima parte, tagli supplementari. È un'evidente economia.
- Utilizzando il processo di metallurgia delle polveri per produrre parti meccaniche, il tasso di utilizzo del materiale può superare il 99,5%.
- Poiché le parti del processo di metallurgia delle polveri vengono prodotte con stampi, la coerenza del contorno, della forma e delle dimensioni delle parti è molto buona e, poiché ci sono molte variabili in tutti gli aspetti della lavorazione meccanica, è difficile mantenere la coerenza.
- Il processo di metallurgia delle polveri consente di integrare diverse parti nel processo di produzione, consentendo di risparmiare sui costi successivi di lavorazione e assemblaggio.
- La densità del materiale delle parti della struttura in polvere è controllabile, presenta una certa quantità di pori collegati ed è generalmente imbevuta di olio lubrificante al 5%-20% per fornire un certo grado di autolubrificazione, migliorando così la resistenza all'usura.
- Nella produzione di metallurgia delle polveri, per facilitare la rimozione dei pezzi dallo stampo dopo la formatura, la superficie di lavoro dello stampo deve essere accuratamente rifinita, in modo che i pezzi presentino una finitura a modulazione di ampiezza. Inoltre, i componenti strutturali realizzati con metallurgia delle polveri possono essere sottoposti anche a galvanica, rivestimento, trattamento termico e altri trattamenti successivi, come i componenti meccanici.
Svantaggi: A causa della presenza di pori residui, la sua duttilità e il suo valore di impatto sono inferiori a quelli dei getti con la stessa composizione chimica, limitandone così il campo di applicazione.
parti di metallurgia delle polveri
Guida alla progettazione di polveri metalliche
Il processo di metallurgia delle polveri può produrre parti in un'ampia gamma di dimensioni e forme e la dimensione massima delle parti che possono essere prodotte dipende dalla capacità di pressatura disponibile.
La forma più semplice da realizzare con il processo di metallurgia delle polveri è quella con le stesse dimensioni nella direzione di pressatura. I pezzi con fori nella direzione di pressatura vengono generalmente stampati con un mandrino. Chiavette e sedi per chiavette posizionate nella direzione di pressatura sono facili da pressare, mentre caratteristiche di forma come scanalature, fori, coni, angoli concavi e filettature angolate rispetto alla direzione di pressatura non possono essere stampate con i processi di metallurgia delle polveri generici. Tuttavia, con una struttura più complessa dello stampo è possibile realizzare pezzi di forma più complessa. Ciò comporta un costo aggiuntivo.
Ingranaggi, cricchetti e camme
Ingranaggi, cricchetti e camme sono particolarmente adatti alla produzione mediante processi di metallurgia delle polveri.
Vantaggi della produzione mediante metallurgia delle polveri:
① La precisione dimensionale degli ingranaggi nella produzione di massa è uniforme.
② Poiché la struttura del materiale contiene una certa porosità, aiuta l'ingranaggio a funzionare senza problemi e può essere autolubrificante.
3 È possibile realizzare ingranaggi in metallurgia delle polveri con angolo cieco.
Gli ingranaggi e le altre parti sagomate possono essere integrati mediante il processo di metallurgia delle polveri.
⑤ Può produrre varie forme di ingranaggi.
⑥ Produzione semplice e costi contenuti.
Tolleranze della metallurgia delle polveri
La fluttuazione dimensionale tra i componenti realizzati in metallurgia delle polveri è causata principalmente dalla variazione della pressione di pressatura.
Considerando la stessa pressione di pressatura, la deflessione elastica longitudinale del punzone è maggiore dell'espansione elastica dello stampo negativo, quindi la tolleranza dimensionale nella direzione di pressatura è maggiore di quella nella direzione di pressatura verticale.
Relazioni meccaniche:
△ il punzone / △ la matrice = 3L/D
D rappresenta la dimensione radiale media della cavità del modello negativo.
L rappresenta la lunghezza totale del punzone.
Come ridurre le tolleranze dimensionali?
La tolleranza dimensionale del pezzo può essere migliorata tramite la finitura, che consiste nel posizionare il pezzo sinterizzato nello stampo negativo e pressarlo con punzonatura, ovvero pressarlo nuovamente nello stampo di finitura. Lo scopo principale della finitura è correggere la distorsione causata dalla sinterizzazione.
Lavorazione meccanica di parti di metallurgia delle polveri
Lo scopo principale dell'utilizzo di componenti realizzati con metallurgia delle polveri è quello di ridurre i tempi di taglio, eliminare i tagli, risparmiare energia e materiali e ridurre i costi di produzione. I componenti realizzati con metallurgia delle polveri non sono facili da tagliare come i corrispondenti componenti metallici convenzionali. A causa dell'azione di taglio intermittente causata dai pori nella struttura del materiale, la durata dell'utensile è breve e la rugosità superficiale del componente è scarsa.
Standard per la determinazione della lavorabilità della metallurgia delle polveri: determinare la lavorabilità misurando il numero di fori che possono essere praticati. Il valore specificato per l'acciaio 1045 è 100 e la valutazione della lavorabilità può essere determinata dalla seguente formula.
Valutazione della lavorabilità = numero di fori praticati nella sinterizzazione/numero di fori praticati nell'acciaio 1045 ×100
Mn, P, S e altri additivi vengono aggiunti al materiale per migliorare la lavorabilità dei componenti ottenuti tramite metallurgia delle polveri. Le proprietà di taglio dei materiali ottenuti tramite metallurgia delle polveri possono essere migliorate anche selezionando correttamente gli utensili da taglio in metallo duro e la geometria degli utensili stessi.
Effetto della densità del materiale sulle parti in metallurgia delle polveri
Nella produzione di parti strutturali di metallurgia delle polveri, la repressione e la sinterizzazione secondaria vengono spesso utilizzate per migliorare la densità del materiale delle parti e le parti strutturali vengono prodotte secondo il processo di pressatura - sinterizzazione primaria - ripressatura - sinterizzazione secondaria. La densità del materiale delle parti può essere aumentata a circa 95% di quello del ferro comune mediante ripressatura, sinterizzazione secondaria e pressatura a caldo.
La repressatura è simile alla finitura: la maggiore pressione applicata durante la repressatura serve solo ad aumentare la densità complessiva del componente, mentre la sinterizzazione secondaria si riferisce alla ri-sinterizzazione dopo la repressatura. La resistenza e la tenacità dei componenti strutturali possono essere migliorate grazie all'elevata densità del materiale dei componenti strutturali dopo la repressatura e la sinterizzazione secondaria.
Processo di metallurgia delle polveri
Composizione chimica e proprietà meccaniche
I componenti realizzati con metallurgia delle polveri mediante il processo di pressatura e sinterizzazione sono porosi e le loro proprietà meccaniche sono inferiori a quelle dei materiali metallici densi con la stessa composizione chimica, prodotti con metodi convenzionali. Per migliorare le proprietà meccaniche dei componenti strutturali realizzati con metallurgia delle polveri:
Adesso il polvere di materia prima con elementi di lega sono: polvere di ferro, polvere di rame e polvere di grafite mista, polvere di ferro, polvere di nichel, polvere di grafite mista, polvere di ferro, polvere di ferro fosforo mista, polvere di lega per diffusione, polvere di acciaio legato e polvere di acciaio inossidabile.
| Tipo di materiale | Materiali comuni | Caratteristiche principali | Applicazioni |
|---|---|---|---|
| A base di ferro | Ferro, acciaio bassolegato, acciaio inossidabile | Alta resistenza, resistente all'usura | Ricambi auto, macchinari |
| A base di rame | Rame, bronzo, ottone | Buona conduttività, resistente alla corrosione | Componenti elettrici, cuscinetti |
| A base di nichel | Nichel, leghe di nichel | Resistente al calore, resistente alla corrosione | Aerospaziale, turbine |
| A base di titanio | Titanio, leghe di titanio | Elevata resistenza, leggerezza, resistenza alla corrosione | Dispositivi medici, aerospaziale |
| A base di alluminio | Alluminio, leghe di alluminio | Leggero, facile da lavorare | Elettronica, ricambi auto |
| Leghe dure | Carburo di tungsteno, carburo di titanio | Elevata durezza, resistente all'usura | Utensili da taglio, stampi |
| Materiali magnetici | Ferrite, NdFeB | Forte magnetismo, resistente al calore | Motori, sensori |
| Leghe ad alta temperatura | Leghe a base di nichel e cobalto | Resistente al calore, resistente all'ossidazione | Aerospaziale, produzione di energia |
| Compositi | Metallo-ceramica, metallo-fibra di carbonio | Alta resistenza, leggerezza | Aerospaziale, ricambi auto |
I processi produttivi utilizzati sono: pressatura - sinterizzazione, pressatura - pre-sinterizzazione - ripressatura - sinterizzazione, pressatura a caldo - sinterizzazione, pressatura a caldo, forgiatura a caldo e così via.
Tendenza di sviluppo delle parti di metallurgia delle polveri
La tendenza allo sviluppo di tali materiali è quella di ridurre o eliminare i pori residui all'interno del materiale e di sviluppare materiali a base di ferro legati con cromo, manganese, titanio, silicio e altri elementi per migliorare le proprietà meccaniche del materiale ed espandere il campo di applicazione.
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