Metalurgia pulberilor

Metalurgia pulberilor  este o tehnologie de obținere a pulberilor metalice și de fabricare a produselor din acestea (sau compozițiile acestora cu pulberi nemetalice). În general, procesul tehnologic al metalurgiei pulberilor constă din patru etape principale: producerea pulberilor , amestecarea pulberilor densificarea (presare, brichetare) și sinterizarea .

Este folosit ca un înlocuitor rentabil pentru prelucrarea mecanică în producția de masă. Tehnologia permite obținerea de produse de înaltă precizie. De asemenea, este folosit pentru a obține proprietăți speciale sau caracteristici specificate care nu pot fi obținute prin nicio altă metodă.

Istorie și oportunități

Metalurgia pulberilor a existat în Egipt în secolul al III-lea î.Hr. e. Vechii incași au făcut bijuterii și alte artefacte din pulberi de metale prețioase. Producția în masă a produselor din metalurgia pulberilor începe la mijlocul secolului al XIX-lea. În 1826, Pyotr Grigoryevich Sobolevsky și Vasily Vasilyevich Lyubarsky au dezvoltat o metodă de rafinare a platinei brute și de a o transforma în metal maleabil. [unu]

Metalurgia pulberilor s-a dezvoltat și a făcut posibilă obținerea de noi materiale - pseudoaliaje din componente de turnare nefuzibile cu caracteristici controlate: mecanice, magnetice etc.

Produsele din metalurgia pulberilor sunt folosite astăzi într-o gamă largă de industrii, de la industria auto și aerospațială până la unelte electrice și aparate de uz casnic. Tehnologia continuă să evolueze.

Producția de pulberi metalice

În ciuda varietății metodelor, este cea mai consumatoare de timp și cea mai costisitoare etapă a procesului tehnologic [2] . Proprietățile fizice, chimice și tehnologice ale pulberilor, forma particulelor depind de metoda de producere a acestora. Iată principalele metode industriale de fabricare a pulberilor metalice:

1. Măcinarea mecanică a metalelor în vortex, vibrații și mori cu bile.
2. Atomizarea topiturii (metale lichide) cu aer comprimat sau într-un mediu gazos inert . Metoda a apărut în anii 1960. Avantajele sale sunt posibilitatea de purificare eficientă a topiturii de multe impurități, productivitatea ridicată și economia procesului.
3. Recuperarea minereului sau calcarului . Cea mai economică metodă. Aproape jumătate din toată pulberea de fier este obținută prin reducerea minereului.
4. Depunerea electrolitică a metalelor din soluții.
5. Folosind un curent puternic aplicat unei tije metalice în vid. Se aplică la producția de pulbere de aluminiu.

În condiții industriale, se obțin pulberi speciale și prin precipitare, carburare, disociere termică a compușilor volatili (metoda carbonil) și alte metode.

Producția de produse sub formă de pulbere

Un proces tehnologic tipic pentru fabricarea pieselor prin metalurgia pulberilor constă în următoarele operații principale: pregătirea încărcăturii (amestecare), turnare, sinterizare și calibrare.

Prepararea amestecului

Amestecarea este prepararea unui amestec mecanic omogen de pulberi metalice de diferite distribuții chimice și de dimensiuni ale particulelor sau un amestec de pulberi metalice cu cele nemetalice folosind mixere. Amestecarea este o operație pregătitoare. Unii producători de pulberi metalice pentru presare furnizează amestecuri pregătite.

Turnare pulbere

Produsele se formează prin presare la rece sub presiune mare (30-1000 MPa) în matrițe metalice. De obicei se folosesc matrițe închise rigide, instrumentul de presare este orientat, de regulă, pe verticală. Un amestec de pulberi este turnat liber în cavitatea matricei, dozarea volumetrică este reglată de cursa poansonului inferior . Presarea poate fi pe una sau pe două fețe. Pulberea de presare se brichetă în cavitatea matriței dintre poansonul superior și cel inferior (sau mai multe poansonuri în cazul unui produs cu tranziții). Bricheta formată este împinsă afară din cavitatea matricei de poansonul inferior. Pentru turnare se folosesc echipamente de presa specializate cu actionare mecanica, hidraulica sau pneumatica. Compactul rezultat are dimensiunea și forma produsului finit, precum și o rezistență suficientă pentru manipulare și transport la cuptorul de sinterizare.

Sinterizare

Sinterizarea produselor din pulberi metalice omogene se realizează la o temperatură sub punctul de topire al metalului. Odată cu creșterea temperaturii și creșterea duratei de sinterizare, contracția și densitatea cresc, iar contactele dintre boabe se îmbunătățesc. Pentru a evita oxidarea, sinterizarea se efectuează în atmosferă reducătoare ( hidrogen , monoxid de carbon), într-o atmosferă de gaze neutre ( azot , argon ) sau în vid . Ca urmare, presarea, în funcție de material și regimul tehnologic, se poate transforma într-un produs monolit sau într-un produs sinterizat poros, în timp ce legătura tehnologică se arde (la începutul sinterizării).

Calibrare

Calibrarea produselor este necesară pentru a obține acuratețea dimensională dorită, pentru a îmbunătăți calitatea suprafeței și pentru a crește rezistența.

Operațiuni suplimentare

Uneori se folosesc operatii suplimentare: impregnare cu lubrifianti, rafinare mecanica, tratament termic, chimic etc.

Avantaje și dezavantaje

Datorită caracteristicilor structurale, produsele din metalurgia pulberilor sunt mai rezistente la căldură, suportă mai bine schimbările ciclice de temperatură și tensiunile de deformare, precum și radiațiile radioactive.

Cu toate acestea, metalurgia pulberilor are și dezavantaje care îi împiedică dezvoltarea: costul relativ ridicat al pulberilor metalice, necesitatea sinterizării în atmosferă protectoare, care crește și costul produselor din metalurgia pulberilor, imposibilitatea fabricării țaglelor mari în unele cazuri și necesitatea folosirii pulberilor inițiale pure pentru a obține metale pure.

Note

1. ↑ LUBARSKY VASILY VASILIEVIC . Data accesului: 30 decembrie 2013. Arhivat din original la 30 decembrie 2013. (nedefinit)
2. ↑ Ponomarev Y. Glonț „de fier” pentru AK-47  (rusă)  // Revista Kalashnikov. - 2014. - Nr. 1 . - S. 90-95 .

Link -uri

• Powder Injection Molding International Arhivat la 2 februarie 2022 pe Wayback Machine (ISSN 1753-1497 ) o afacere combinată (B2B) și o revistă științifică care oferă o acoperire aprofundată a industriei cermet (metalurgia pulberilor).