متالورژی پودر

فهرست 1 – تعریف فرآیند 2 – تاریخچه فرایند 3 – کاربردها 4 – مزایا 5 – معایب – تشریح فرآیند 6 – تهیه پودر 7 – مخلوط کردن و آمیختن 8 – فشردن 9 – تف جوشی 10 – فشردن ایزو استاتیک گرم 11 – طراحی قطعات متالورژی پودر 12 – محصولات متالورژی پودر

تعریف متالورژی پودر متالورژی پودر ( گرد فلز کاری ) نام فرآیندی است که در آن پودر نرم فلزات با یکدیگر مخلوط ، و پس از فشردن به شکل دلخواه در محیط کنترل شده حرارت داده ( تف جوشی ) می شود تا سطوح ذرات پودر به یکدیگر متصل شوند و ماده ای با خواص مورد نظر به وجود آید . بهترین تعریف برای متالورژی پودر شاید در مقایسه آن با ” متالورژی ذوب ” حاصل شود . در متالورژی ذوب فلز یا الیاژ ذوب و سپس در قالب ریخته می شود . شکل قالب ممکن است مثل محصول مورد نظر باشد که در این حالت یک قطعه ریختگی تولید می شود ، در غیر این صورت یک شمش ریختگی به دست می آید . با نورد کردن ، آهنگری ، اکستروژن ، کشش ، تراشکاری و سایر عملیات می توان چنین شمشی را به قطعات کار شده تبدیل کرد . ماده اولیه در متالورژی پودر به جای مذاب فلز ، ذرات ریز فلزی است . بنابراین مراحل اصلی روش متالوژی پودر مشتمل بر تولید پودرو منسجم سازی پودر است . نمودار (1) طرح کلی فرآیند را نمایش می دهد .

نمودار (1)

تاریخچه متالورژی پودر با این که ظاهراٌ در 3000 سال پیش از میلاد مسیح ، یا استفاده از دانه های آهن اسفنجی نوع بسیار ابتدایی متالورژی پودر در مصر باستان وجود داشته است ،لیکن تولید انبوه فرآورده های متالورژی پودر تا اواسط یا اواخر قرن نوزدهم آغاز نشد. در اوایل قرن بیستم ، فرآیند گردفلز کاری برای تولید سکه و مدال های مسی ، شمش های پلاتین و سیم های تنگستنی که ماده اصلی فیلامان لامپ روشنایی بودند ، به کار می رفت . در سال های دهه ی 1920 نوک های تراش از جنس کاربید تنگستن و بوش های غیر آهنی تولید می شدند. یاتاقان های خود روغن کار و فیلترهای فلزی از دیگر محصولات اولیه بودند . در یک دوره پس از جنگ جهانی دوم ، عامل پیشرفتو گسترش سریع این صنعت تولید قطعات مختلف اتومبیل بوده است که طی آن آهن و فولاد جایگزین مس به عنوان ماده پر مصرف تر متالورژی پودر شدند.

- دیگر پیشرفت های دهه ی 1980 تولید تجاری پودرهای بی شکل ( غیر بلورین ) و انجماد سریع و تکامل تکنولوژی قالب گیری تزریقی بوده است . سال های اخیر دوران گسترش سریع صنعت متالورژی پودر بوده است ، به طوریکه در فاصله سال های 1960 تا 1980 مصرف پودر آهن ده برابر شده است و این رشد سریع همچنان ادامه دارد سرانجام در سال 1990 در یک اتومبیل متوسط آمریکائی حدود 21 پوند ( 10 کیلوگرم ) قطعه متالورژی پودر وجود داشت . در سال 1992 این رقم به 26 پوند افزایش یافت . و در سال 1995 اتومبیل های جدید بیشتر از 30 پوند ( 13.6 کیلوگرم ) قطعه متالورژی پودر در خود داشتند .فولاد زنگ نزن ، فولادهای پرآلیاژ، آلومینیوم ، و پودرهای مس از مواد پرمصرف در این صنعت می باشد . برخی از قطعات اولیه صنعت متالورژی پودر در شکل (1) آورده شده است.

شکل (1)

کاربردها عموماٌ این فرآیند به آسانی برای تولید انبوه قطعات کوچک ، ظزیف ، پیچیده و با دقت بالا که اغلب نیازی به ماشین کاری و عملیات پرداخت بعدی ندارند ، به کار گرفته می شوددر این فرآیند اتلاف ماده ناچیز است و می توان از مواد و مخلوط های غیر معمول استفاده کرد . همچنین میزان تخلخل و نفوذ پذیری قطعه قابل کنترل است . زمینه کاربرد عمده این فرایند در تولید قطعاتی است که نسبت به دیگر روش ها از سودآوری بیشتری برخودار بوده و یا ایجاد خواص و ویژگی های مطلوببا روش های دیگر تولید دشوار است . فرایند متالوژی پودر یک راه عملی است برای حل مساله تولید فلزات دیر گداز که اخیرا پایه واساس ساخت مواد مقاوم دربرابرحرارت وابزارهای تراش بسیار سخت راتشکیل میدهد.کاربردهای دیگر متالورژی پودر عبات است از : وسایل خانگی ، وسایل تفریحی ، ابزارهای دستی ، سخت افزار ، ماشین های اداری ، موتورهای صنعتی و قطعات هیدرولیکی است .

اساس فرایند فرآیند متالورژی پودر شامل چها مرحله اساسی زیر است : 1 – تهیه پودر 2 – مخلوط کردن یا آمیختن 3 – فشردن 4 – تف جوشی غالباٌ برای تحصیل خواص ویژه و یا زیاد کردن دقت انواع عملیات ثانویه نیز به کار می روند . نمودار 2 نشان دهنده این فرآیند به صورت ساده است .

نمودار 2

مزایای متالورژی پودر 1– حذف یا کاهش ماشین کاری : دقت ابعاد و پرداخت خوب محصولات به گونه ای است که در اکثر موارد می توانم بدون ماشین کاری و پرداخت از آن ها استفاده نمود . در شریطی که دقت فوق العاده زیاد ابعاد لازم باشد می توان با یک عمل ساده تاب گیری و یا تصحیح اندازه به نتیجه مطلوب رسیده و قطعاتی با دقت ابعاد قابل تولید با بیشتر روش های ماشین کاری تهیه نمود . 2 – آهنگ تولید بالا : تمام مراحل این فرایند ساده اند و انجام آنها به صورت خودکار امکان پذیر است . احتیاج چندانی به کارگر ورزیده نیست و از نظر تولید و یکنواختی قطعات و قابلیت تولید مجدد ، این روش از بهترین روش های تولید است . 3 – تهیه شکل های پیچیده : با توجه به محدودیت های بحث شده قبلی ، امکان تولید شکل های کاملاٌ پیچیده از قبیل چرخ دنده مرکب ، بادامک ها و خارهای داخلی وجود دارد . غالباٌ تولید اقتصادی برخی قطعات که ساخت آنها به وسیله ریختگری یا ماشین کاری با صرفه نیست ، به روش گرد فلز کاری میسر است .

- 4 – امکان تهیه قطعات از مواد اولیه با طیف وسیع ترکیبات : قطعاتی با خلوص هر اندازه زیاد را می توان یه آسانی تهیه کرد . فلز و سرامیک را می توان به خوبی با یکدیگر مخلوط کرد . اختلاط مواد غیر قابل اختلاط امکان پذیر است و می توان از حد حلالیت فراتر رفت . در تمام حالات یکنواختی تولیدات بیش از سایر روش های رقیب است . 5 – امکان تحصیل طیف وسیعی از خواص : با این روش می توان محصولاتی از چگالی پائین و تخلخل کنترل شده گرفته تا قطعاتی با چگالی بالا که خواص آنها مساوی یا حتی فراتر از انواع کار شده آنها است ، تهیه کرد . خاصیت استهلاک صدا یا ارتعاش را می توان به دلخواه در قطعه ایجاد کرد . همچنین می توان خواص مغناطیسی ، مقاومت سایشی و سایر خواص و یا ترکیب دلخواهی از آنها را که در کاربردهای خاص مورد نیاز است ایجاد کرد . 6 – کاهش یا حذف ضایعات : گردفلز کاری تنها روش تولیدی است که در آن می توان ضایعات را به صفر رسانید . در روش های دیگر از قبیل ریختگری ، ماشین کاری و یا شکل دادن در قالب ، ممکن است تا 50 درصد مواد اولیه از بین برود . اهمیت این ویژگی در مورد مواد اولیه گران قیمت کاملاٌ قابل توجه است ، و غالباٌ می توان با این روش قطعات را با مخارج مساوی از مواد اولیه گران تر ساخت . نمونه چنین محصولاتی مغناطیس های تهیه شده از عناصر قلیایی خاکی است .

معایب 1 – خواص استحکامی کم تر : به دلیل تخلخل جا مانده ، در اکثر موارد استحکام قطعه تولید شده به روش گردفلزکاری از استحکام قطعه ای از جنس مشابه که به روش دیگری مثل ریخته گری و یا کار شده تهیه شده باشد کم تر است . در نتیجه کاربرد آنها در محل های پر تنش محدود است . لیکن اگر هزینه اضافی قابل توجیه باشد ، استحکام لازم را می توان با استفاده از مواد گران تر و یا انجام عملیات بعدی به دست آورد . 2 – مخارج نسبتاٌ زیاد تهیه قالب: به سبب نیروهای زیاد هنگام قالبگیری و هم چنین فرسایش زیاد ، باید قالب های نسبتاٌ حجیم از مواد گران قیمت ساخت . معمولاٌ تولید کم تر از 10000 قطعه یکسان به صرفه نیست . 3 – گرانی مواد اولیه : گرد فلزات در مقیاس وزنی به میزان چشم گیری از شمش آنها گران تر است . اما در عوض نداشتن ضایعات و حذف ماشین کاری می تواند جبران کننده این مخارج باشد . بهعلاوه این روش بیشتر در مورد قطعات کوچک که قیمت مواد اولیه چندان نقشی ندارد به کار گرفته می شود .

- 4 – محدودیت طراحی ( شکل ) : روش گردفلزکاری برای تهیه بسیاری از شکل ها مناسب نیست ، قطعات حتماٌ باید قابلیت خارج شدن از قالب را داشته باشند . در نسبت ضخامت به قطر ( یا ضخامت به پهنا ) نیز محدودیت وجود دارد . ایجاد مقاطع نازک مشکل است و اندازه کلی قطعه نیز باید در محدوده ظرفیت پرس های موجود باشد . تعداد کمی قطعه با مساحت فشردن بیشتر از 150 سانتی متر مربع ( 25 اینچ مربع ) تولید می شوند . 5 – تغییر چگالی موجب پدید آمدن خواص متفاوت می شود : قطعاتی که در اثر فشردت غیر یکنواخت دارای چگالی های ناهمگن می شوند ، معمولاٌ دارای خواص مختلفی در قسمت های مختلف خود هستند . برای برخی قطعات این ناهمگنی مطلوب نیست . 6 – خطرات سلامتی و ایمنی : پودر بسیاری فلزات مانند آلومینیوم ، تیتانیوم ، منیزیم و آهن خطر آتشگیری دارند( در حالت پودر به علت سطح زیاد در واحد حجم خطر احتراق و انفجار دارند ) . ذرات بسیار ریز همچنین برای مدت ها در هوا معلق می مانند و ممکن است توسط کارگران استنشاق شوند . به حداقل رساندن خطر بهداشتی و ایمنی در جابجائی پودرهای فلزی مستلزم استفاده از محیط هائی خنثی و اتاقک های هواکش دار و رعایت نظافت محیط کار است .

قطعاتی که با این روش زده شده اند در اشکال زیر آمده است شکل (2) قطعاتی که با این روش زده شده اند در اشکال زیر آمده است شکل (2)

شکل ( 3)

Porous Metal Shapes شکل (4)

شکل (5)

تهیه پودر خواص محصولات گردفلزکاری به میزان زیادی به خصوصیات پودر فلز یا ماده مورد استفاده بستگی دارد . مهم ترین این خصوصیات و خواص عبارنتد از : ترکیب شیمیایی و درجه ی خلوص ، اندازه دانه ، توزیع اندازه دانه ، شکل دانه و نوع بافت سطوح آن . فرایندهای متعددی برای تولید گرد فلزات به کار می روند که هر کدام به تولید پودرها و در نهایت قطعات با خواص و ویژگی های متمایز از یکدیگر منتهی می شود . بیش از 80 درصد پودرهای تجاری به یکی از روش های افشانش مذاب تولید می شوند . در این روش مذاب به قطرات مجزائی که پس از آن به صورت ذرات پودر منجمد می شوند متفرق می شود . برای تشکیل قطرات از شکل های مختلف انرژی استفاده می شود . همان طور که در شکل (6)الف - نشان داده شده است ، در این روش فلز مذاب چمچه جاری می شود و توسط گاز یا مایعی که از یک افشانک خارج می شود ، اتمیزه می گردد . در روش نمایش داده شده در شکل (6) ب – عمل افشانش در اثر برخورد قوس الکتریکی به یک الکترود چرخان ( با سرعت زیاد ) صورت می گیرد . در این روش تمام تجهیزات در محفظه ای حاوی گاز بی اثر قرار دارند . نیروی گریز از مرکز باعث پرتاب شدن قطرات مذاب از سطح الکترود و منجمد شدن در حین پرواز می شود .

شکل (6) الف-

شکل (6) ب -

- اندازه و شکل ذرات پودر متفاوت است و به نوع و چگونگی فرایندی که به کار رفته است مانند سرعت فواره یا سرعت الکترود چرخان ، دمای شروع مذاب ( که بر روی زمان لازم برای تاثیر کشش سطحی روی هر قطره پیش از انجماد تأثیر می گذارد )و محیط خنک کننده بستگی دارد . هنگامی که سرد کردن آهسته است ( مانند روش اتمیزه کردن گازی ) و کشش سطحی بالا است ، شکل های هندسی قبل از انجماد قابل تشکیل است . با سریع تر سرد کردن مانند اتمیزه کردن با آب شکل های نامنظم تشکیل می شود . دیگر روش های تهیه پودر عبارتند از : احیای ترکیبات ( معمولاٌ اکسیدها یا سنگ معدن خرد شده ) ، رسوب الکترولیتی از محلول ها یا نمک های مذاب ، سائیدن یا آسیاب کردن مواد ترد ( خرد کردن ) ، تجزیه ی حرارتی هیدریدها یا کربنیل ها ، رسوب دادن محلول ها و انجماد بخار فلزات .

شکل دانه های پودر شکل(7)

مخلوط کردن و آمیختن پودر به ندرت یک پودر خالص دارای تمام ویژگی های مطلوب در فرایند به کار رفته و محصول تولید شده است . برای استفاده از مخلوطی از پودرهای مختلف و غر هم اندازه و یا با ترکیب های متفاوت همراه با موادی به عنوان روان ساز یا چشب به عنوان ماده اولیه متداول است . ترکیب شیمیایی محصول نهائی را می توان از ترکیب پودر فلزات یا غیر فلزات خالص به جای استفاده از پودر مواد پیش آلیاژ به دست آورد. در این گونه موارد در حیت تف جوشی باید نفوذ بین اتمی کافی به وجود آید تا محصول به دست آمده دارای ساختار و ترکیب شیمیائی یکنواخت باشد . پودری مثل گرافیت حتی می تواند نقش دوگانه ای بازی کند ، به عنوان روان ساز در حین فشرده سازی و هم به عنوان منبع کربن برای آلیاژ کردن فلز در حین تف جوشی . روان سازهایی از قبیل گرافیت یا اسید استئاریک خواص سیلانی و تراک پذیری را بهتر می کنند ولی در عوض استحکام خام را کاهش می دهند . عمل چسب ها در این مورد برعکس است .

- وجود بیشتر روان ساز ها یا چسب ها در محصول نهائی مطلوب نیست و در مراحل اولیه تف جوشی این مواد از قطعه خارج می شوند ( تبخیر شده یا می سوزند ) و به جایشان حفره هایی باقی می ماند که در مراحل بعدی کوچک تر شده یا بسته می شود . مخلوط کردن یا آمیختن را می توان به صورت خشک یا مرطوب انجام داد. استفاده از خیس کننده هایی مثل آب و یا حلال های دیگر موجب اختلاط بهتر ، کاهش گرد و غبار و خطرات انفجار می شود . به این ترتیب می توان مقادیر متنابهی پودر را با ترکیب شیمیایی یکسان و توزیع یکنواختدر ترکیب ، اندازه و شکل دانه به دست آورد. به منظور اطمینان از رفتار یکسان در طول عملیات تولید و تحصیل فراورده های با خواص یک سان ، مقادیر تا 16000 کیلوگرم در یک نوبت مخلوط می شوند .

فشردن یکی از مهم ترین مراحل در این فرآیند فشردن است . در این مرحله پودر آزاد فشرده می شود و چگالی آن بالا می رود که قطعه ی خام نام دارد . این عمل معمولا در درجه حرارت اتاق انجام می شود . به دست آوردن چگالی خوب و یک نواخت از ویژگی های مطلوبی است که با فشردن سراسری قطعه امکان پذیر است . به علاوه قطعه فشرده شده باید برای جابجائی و انتقال تا کوره تف جوشی دارای استحکام خام کافی باشد . بیشتر عملیات فشردن به کمک پرس های مکانیکی و ابزار صلب صورت می گیرد ، ولی از پرس های هیدرولیکی و دوگانه ( ترکیبی از مکانیک ، هیدرولیکی و پنوماتیکی ) نیز می توان استفاده نمود .

- ترتیب متداول عملیات فشردن به وسیله پرس مکانیکی درشکل(8) نشان داده شده است در حالیکه سنبه پائینی در بالاترین وضعیت خود قرار دارد ، کفشک تغذیه پودر به روی قالب قرار می گیرد . کفشک تغذیه یک ظرف وارونه ی پر از پودر است که از طریق یک شلنگ انعطاف پذیر به مخزن پودر متصل شده است . پس از قرار گرفتن کفشک در محل خود ، سنبه پائینی تا ارتفاع از پیش تعیین شده ای پائین می آید و کفشک در مسیر برگشت ، سطح پودر را صاف می کند . سپس سنبه بالائی به سمت پائین حرکت کرده و با فرو رفتن در قالب ، پودر را فشرده می کند . سنبه بالائی بیرون کشیده می شود و سنبه پائینی بالا می آید تا قطعه خام را از قالب خارج کند همان طور که کفشک تغذیه برای پودر گیری دور بعد آماده می شود ، لبه ی جلوئی آن ، قطعه خام را از زیر پرس خارج کرده و چرخه تکرار می شود .

شکل (8)

- در طی عملیات فشردن ، ذرات پودر عمدتاٌ در جهت فشار خارجی حرکت می کنند . این ذرات مثا مایع سیلان ندارند و صرفاٌ فشرده می شوند تا نیروهای مساوی و مخالف ایجاد شود این نیروهای مخالف احتمالاٌ ترکیبی از دو نیروی زیر است : 1 – مقاومت سنبه پائینی 2 – اصطکاک بین دانه ها و دیواره های قالب . شکل (8) نمایشگر دو روش برای فشردن قطعه ای با دو سطح مقطع متفاوت است . با فراهم کردن اختلاف مقدار حرکت سمبه های مختلف و هماهنگ کردن آنها می توان قطعاتی با تراکم یکنواخت به دست آورد .

در هر روش حرکت دو یا چند سمبه کنترل شده است . شکل (9) در هر روش حرکت دو یا چند سمبه کنترل شده است .

- در عملیات فشردن قطعات چند مقطعی ،مانند آنچه در شکل (9) امده است ، نیازمند دو یا چند حرکت فشرده کننده هستند این دسته بندی در جدول زیر خلاصه شده است :

فشرده سازی و اتصال پودر آهن شکل (10)

ابزارهای فشردن ( قالب ها و سمبه ها ) به علت ساینده بودن ذرات پودر و استفاده از فشارهای بالادر حین فشردن ، سایش اجزای ابزار امری قابل توجه . در نتیجه معمولاٌ قالب را از فولاد ابزار سخت شده می سازند . برای پودرهایی که سایشی بیش از حد دارند و یا در موارد تولید انبوه ، جنس قالب ها را از کاربیدهای سمنته انتخاب می کنند . سطوح قالب باید کاملاٌ صیقلی بوده و قالب آن قدر قوی باشد که بتواند فشار زیاد وارده را تحمل کند . روان سازها می توانند موجب کاهش سایش قالب می شوند .

تغییرات چگالی تحت عمل یک پرس شکل (11)

تف جوشی در عمل تف جوشی قطعه فشرده شده در محیطی با جو کنترل شده تا دمایی زیر دمای ذوب ولی به اندازه کافی بالا برای نفوذ در حالت جامد گرم شده و به مدت کافی در آن دما نگه داشته می شود تا دانه ها به هم پیوند بخورند . بیش تر فلزات در دمایی حدود 70 تا 80 درصد نقطه ذوبشان تف جوشی می شوند ، در حالی این درصد برای برخی مواد دیرگداز ممکن است تا نزدیکی 90 درصد برسد . در مواردی که محصول ترکیبی از چند ماده است، دمای تف جوشی ممکن است بالاتر از نقطه ذوب برخی از اجزا باشد . در این حالت مواد زود گداز ذوب می شوند و به راحتی در حفره های خالی دانه های باقی مانده رخنه می کنند و فرایند به تف جوشی فاز مایع تبدیل می شود .

- اغلب عملیات تف جوشی دارای سه مرحله است و بیشتر کوره های تف جوشی نیز دارای سه منطقه مجزا هستند : اولین مرحله مرحله سوزاندن یا پاک کردن موسوم است و برای احتراق هوا ، تبخیر و خارج سازی روان ساز یا چسب که در ایجاد اتصال بین دانه ها اختلال ایجاد می کند ، و افزایش آهسته و کنترل شده ی دمای قطعه فشرده شده طراحی شده است . دومین مرحله که به مرحله دمای بالا موسوم است ، محلی است که در آن نفوذ حالت جامد و پیوند بین ذرات پودر صورت می گیرد . اتم ها از نقاط تماس بین ذرات عبور می کنند ؛ سطوح تماس وسیع تر می شود ، و قطعه به صورت جامدی با حفرات کوچک و با شکل ها و اندازه های مختلف در می آید . پیوندهای مکانیکی حاصل از فشردن به پیوندهای متالوژیکی تبدیل می شود . زمان لازم در این مرحله باید به اندازه کافی باشد تا چگالی و خواص مطلوب ایجاد شود و معمولاٌ از 10 دقیقه تا چندین ساعت متغیر است . سومین دوره دوره سرد شدن است تا دمای محصولات تحت جو کنترل شده کاهش یابد . ویژگی این مرحله ، جلوگیری از خطر اکسایش و شوک حرارتی است که در صورت خروج مستقیم قطعه از کوره احتمال آن وجود دارد . در تف جو

- در تف جوشی از هر دو نوع کوره ی پیوسته و نا پیوسته استفاده می شود هر سه مرحله ی تف جوشی بایستی در شرایطی بدون اکسیژن در خلأ یا در محیط حفاظت شده انجام شود . برای فولادهای زنگ نزن ، تیتانیم ، و فلزات دیرگداز از تف جوشی در خلأ استفاده می شود . استفاده از محیط های نیتروژن نیز متداول است .در حین تف جوشی تغییراتی چند در قطعه به وجود می آید . در نتیجه ی فنوذ اتمی در حالت جامد ، پیوندهای متالوژیکی بین ذرات پودر تشکیل می شود و استحکام ، چکش خواری ، چقرمگی ، و هدایت الکتریکی و حرارتی همگی بهبود می یابد . لحیم کاری سخت با تف جوشی فرایندی است که طی آن دو یا چند قطعه مجزا قبل از تف جوشی به یکدیگر لحیم می شوند . ( هر یک از قطعات به طظور مجزا فشرده شده است ) فلز لحیم ذوب شده و اتصال را پر خواهد کرد ، و در این حالت مونتاژ صورت می گیرد .

طرح شماتیک فرآیند فشردن ایزو استاتیک سرد شکل(12)

فشردن ایزو استاتیک گرم در روش متعارف فشردن و تف جوشی متالورژی پودر ، معمولاٌ عمل فشردن و تف جوشی در دما و فشار محیط صورت می گیرد . فشردن ایزو استاتیک گرم فشردن و تف جوشی پودر را در یک مرحله ترکیب می کند و شامل اعمال فشار توسط گاز در دمای بالا می باشد . اگر چه ممکن است این امر به عنوان بهبودی نسبت به روش دو مرحله ای به نظر آید ولی باید به این نکته توجه داشت که پودر گرم شده نیازمند حفاظت است و محفظه ی تحت فشار نیز بایستی از ایجاد حفره ها بین ذرات جلوگیری کند . در این روش پودر در داخل یک محفظه ارتجاعی هوابندی می شود و پس از تخلیه کامل از هوا تحت فشار ودمای بالا قرار می گیرد .

- محصولات تولیدی به این روش دارای چگالی صد د ر صد و خواص یکسان در همه ی جهات هستند که غالباٌ نسبت به محصولات دیگر روش ها ، از خواص مکانیکی بهتری برخوردارند . به علاوه شکلی نظیر شکل نهایی به دست می آید و در نتیجه اتلاف ماده و هزینه عملیات ماشین کاری نیز وجود ندارد . از آنجا که در این روش قالب برای فشردن لازم نیست قطعات بزرگ و شکل هایی که خارج کردنشان از قالب های صلب غیر ممکن است را می توان تولید کرد . کاهش تخلخل داخلی قطعات ریخته شده و بستن ترک های درونی انواع محصولات نیز با این روش صورت می گیرد . حذف یا کاهش نقایصس به طور شگفت انگیزی استحکام ، چقرمگی ، مقاومت خستگی و عمر خزش را بهبود می بخشد . طرح شماتیک این فرایند در شکل (13)آورده شده است .

فشردن ایزو استاتیک گرم شکل (13) فشردن ایزو استاتیک گرم شکل (13)

طراحی قطعات متالورژی پودر متالورژی پودر یک سیستم مهندسی با هدف نهایی تولید اقتصادی محصولاتی برای کاربردهای ویژه ی مهندسی است البته موفقیت در این امر مستلزم شروع کار با طراحی خوب و ادامه آن با استافده از مواد مرغوب و فرایندهای مناسب است . برخی قواعد اساسی در طراحی قطعه متالورژی پودر : 1 – شکل قطعه باید به گونه ای باشد که بتوان آن را از قالب خارج کرد دیواره های متعامد ترجیح دارند و سوراخ ها و فرورفتگی ها باید از نظر انمدازه یکنواخت و موازی محور حرکت سمبه باشند . 2 – شکل قطعه باید به نحوی باشد که نیاز به جریان دادن پودر به محفظه های کوچک از قبیل ، دیواره های نازک ، جاخارهای کوچک یا گوشه های تیز نباشد .

- 3 – شکل قطعه باید طوری باشد که بتوان قالب قوی برای آن ساخت . 4 – شکل قطعه باید به گونه ای باشد که امکان فشردن آن در ضخامت مورد نظر وجود داشته باشد . 5 – قطعه باید طوری طراحی شود که کمترین تغیییرات ممکن در ضخامت آن وجود داشته باشد . 6 – طراحی باید با توجه به این واقعیت که فرایند گردفلزکاری قادر به تولید قطعاتی است که تولیدشان به روش های دیگر غیر ممکن ، غیر عملی و یا غیر اقتصادی است صورت گیرد . شکل (14) نمونه ای از طراحی های خوب و غلط را نشان می دهد( با توجه به چند گزینه فوق )

- 7– در صورت لزوم طراحی با در نظر گرفتن امکانات موجود صورت گیرد . سطح فشردن با توجه به ظرفیت پرس ها طراحی شود و تعداد تغییر ضخامت ها ی مقطع با توجه به تعداد حرکت های پرس باشد . 8– به خورند قطعات نیز باید توجه شود . دقت بیشتر و قابلیت تکرار برای ابعاد در امتداد شعاعی ( تعین شده توسط قالب ) بیش تر از جهت فشردن ( تعیین شده توسط حرکت سمبه ) است 9 – و بالاخره طراحی باید با توجه به تغییرات ابعاد بعد از فشردن قطعه مانند انقباض در اثر تف جوشی و درجهت خنثی شدن آن باشد .

) poor & good)طراحی های خوب و بد شکل (14)

محصولات متالورژی پودر فراورده های معمولی متالورژی پودررا می توان به شش دسته کلی زیر تقسیم کرد : 1 – قطعات متخلخل یا نفوذپذیر ، از قبیل یاتاقان ها ، صافی ها و تنظیم کننده های فشار یا جریان 2 – قطعاتی که شکل های پیچیده ای دارند و تهیه آنها به روش های دیگر مستلزم ماشین کاری قابل توجهی باشد . 3 – فراورده های ساخته شده از موادی که ماشین کاری آنها خیلی دشوار است و یا دارای نقطه ذوب بالا هستند . 4 – محصولاتی که بنا به ایجاب شرایط کاربردی باید خواص مشخصه ی دو یا چند فلز ( یا غیر فلز ) را داشته باشند . 5 – تولیداتی که در آنها از گردفلز کاری برای ایجاد خواص برتر استفاده می شود . 6 – فراورده هایی که تولیدشان به روش گرد فلزکاری امتیاز اقتصادی چشم گیری دارد .

روش های تولید پودر سرامیک

POWDER – In Tube Process

منابع کتاب متالورژی پودر نویسنده : فریتس وی.لنل کتاب متالورژی پودر نویسنده : فریتس وی.لنل کتاب مواد و فرآیندهای تولی نویسندگان: ای . پال دگارمو جی . تی . بلک کتاب متالورژی پودر نویسنده : ارهارد کلار اینترنت