51 subscriber

Порошковое литье материалов содержащих наноструктурные элементы

По мере развития современных методов производства изменились методы нанесения порошков, и их не всегда необходимо формовать перед спеканием.

google картинки
google картинки

Это зависит от применяемого технологического процесса:

  • от наплавки
  • термического напыления
  • селективного лазерного спекания

исключает необходимость формирования порошка.

Формирование порошка само по себе не обязательно должно быть связано с прессованием или формообразованием изготавливаемого изделия, как на примере безнапорного формования покрытий или пленок с использованием полимерно-порошковых прокладок.

Однако классическая порошковая металлургия основана на прессовании и в то же время на формовании порошка таким образом, что изделие после спекания имеет размеры и форму готового продукта или полуфабриката, требующего лишь незначительной окончательной обработки.

google картинки
google картинки

Внедрение атомайзеров в серийное производство металлических порошков позволило снизить себестоимость спеченных материалов.

Например, стоимость производства высокоскоростной литой и спеченной стали в конце прошлого века была сопоставима и зависела в основном от цен на присадки из сплавов.

Автомобильная промышленность в настоящее время считается основным потребителем элементов, отлитых и спеченных с использованием металлических порошков. Порошкообразные и спеченные редукторы, предназначенные для редукторов, отличаются очень тихой работой, связанной с подавлением вибраций в пористых материалах.

Зубья таких шестерен полируются и термически обрабатываются, что обеспечивает их высокую твердость и устойчивость к абразивному износу. Одноосное прессование в закрытых матрицах по-прежнему наиболее распространено и посвящено симметричным элементам относительно простых форм.

Продукты с высокоразвитой поверхностью, небольшими размерами и массовым производством производятся методом литья под давлением порошков, которые в последние годы демонстрируют очень динамичный рост.

Формирование изоляторов зажигания было одним из первых применений этого метода в 1937 году. Метод был использован в 1970-х годах прошлого века для производства металлов и керамики, используемых в электронике.

Ранние ограничения этого метода были связаны с удалением вяжущего, которое является технологически сложным, трудоемким и источником дефектов в виде трещин, пузырьков газа и искажений. В большинстве случаев удаление вяжущего основано на его термической деградации, часто без доступа кислорода, то есть в процессе контролируемого пиролиза.

Рост технологии в последние годы был в основном связан с поиском альтернативных решений, обеспечивающих быстрое и безопасное удаление связующих веществ, как для производимой продукции, так и для окружающей среды.

В результате были использованы методы разложения растворителя при повышенном давлении в вакууме и в условиях сверхкритического давления. Каталитический метод разложения, принятый и разработанный компанией BASF, предлагавший на тот момент готовые гранулы и устройства для удаления вяжущего, оказался прорывным методом.

Хотя метод литья под давлением порошка (PIM) подходит для крупносерийного и массового производства, расход порошка не слишком высок.

google картинки
google картинки

В целом порошки металлов и порошки металлических сплавов, производимые в основном, предназначены для формовки и спекания изделий, и лишь небольшая часть порошков используется в сварочных процессах и в других процессах, например, в химической промышленности.

В 2013 году в США было произведено около 365 тыс. тонн чугунных и стальных порошков, из которых порошки, используемые для других целей, помимо порошковой металлургии, составляют лишь 10%. Оставшиеся 90% также включают порошки, используемые в процессе литья металлов под давлением MIM.

Технология MIM составляет всего 1% от всех металлических порошков, используемых в Европе в порошковой металлургии. Это означает, что это передовая технология, не столь развитая, как классическое прессование и спекание, а постоянно и динамично развивающаяся, что подтверждают многочисленные ссылки.

google картинки
google картинки

Следует отметить, что сравнение расхода порошка в тоннах для технологии MIM с другими методами производства не является лучшим показателем популярности этого метода, так как он применяется для производства мелких элементов. Продажи деталей, изготовленных таким способом, очень резко выросли, в Европе и выросли с менее чем 150 до более чем 250 млн. евро в 2003-2013 годах.

Технология развивается в направлении micro-MIM, т. е. производства очень маленьких деталей для миниатюрных устройств.