粉末冶金学中的烧结 |
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定义 让我们从一本值得信赖的意大利词典中的定义开始。 "烧结是一个过程，在这个过程中，粉末状的固体材料的颗粒在受热后接近并焊接在一起，从而形成一块紧凑的材料。它是粉末冶金学中广泛使用的一个过程[...]通常，烧结是在略低于材料熔化温度的温度下进行的。" - 特雷卡尼 烧结是为了给特定的材料提供强度和坚实的结构，其目的是将金属粉末塑造为最终用户的材料。烧结是在一个独特的、具有不同温度区的长炉中进行的。
粉末冶金学的烧结过程。4个阶段的简单解释 我们已经对什么是金属粉末冶金中的 "烧结 "以及与之相关的目标提供了一个快速定义。现在，让我们以简单、非技术性的方式深入了解这个过程，但要彻底。 这个过程包括以下四个阶段。 合金的选择压制阶段烧结阶段精加工阶段 让我们分析一下每个阶段。合金的选择 烧结过程的第一阶段取决于我们所选择的合金，它包括将这些选定的成分以粉末形式混合。 这个过程取决于我们想要实现的委托产品的特性。混合物可以是标准的，也可以是特殊的。 标准：用于棒材和板材拉拔产品的最常见的合金。特殊：为客户想要生产的产品量身定做的合金。 但是，制造这些特殊的混合料需要什么呢？ 良好的冶金学知识。对最终产品的行为的经验。(各成分之间平衡和研究关系的结果)。即使需要对产品进行全面的了解和规划，大多数时候也需要进行经验性的测试以获得正确的特性。 但这并不是什么大问题。为什么呢？ 让我们一起经历这个过程。 你可以在内部混合各种成分，形成一个 "试验和错误 "的过程。你创造了一个大的由芯片组成的具有不同机械特性的混合物样品。你可以测试它们中的每一个，并选择哪一个是满足你的需求的。定义最合适的混合物，在档案中与你的零件编号相连接。压制阶段 烧结过程的第二阶段被称为 "压制阶段"，这是使工件成形的时刻。 压制阶段的关键因素是。 双动式液压机。模具。模具。双作用液压机的作用是提供具有所需几何特征的 "绿色 "零件。 压制的吨位是根据零件的尺寸来衡量的，而压力则是从上面和下面施加的。 但是，首先，必须制作一个模具。烧结工艺中使用的模具比其他制造工艺中使用的模具更简单、更便宜，例如。M.I.M.（我们将在后面定义）、塑料注射、模塑、Zamak或铝压铸及其他。 塑造零件外部的模具部分被称为 "模具"。举个例子：如果你的零件有一个五角形的外轮廓，模具将是一个外圆内方的钢块，有一个五角形的通腔。与压力机的上下气缸相连的上下冲头完成模具。 这个阶段的结果将是一个具有五角形的块状物。即使这种情况很少发生，但通过对冲头的冲程进行加工，也可以改变工件的高度。 粉末冶金中烧结的一个关键优势是可以创造非常复杂的外部形状，也可能是内部形状。这是由于反映外部形状的基体和放置在内部的可能的移动冲头都是由线切割加工制成的，公差为厘米级。
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烧结阶段 压制阶段之后会发生什么？在压制阶段之后，根据批次的大小，我们可以有三种不同的情况。 小批量（x20.000件）：有可能使用机器人将工件卸到箱子里。 然而，我们谈论的仍然是压缩粉末（易碎且尚未烧结），这意味着即使在中等规模的批次中也需要一个物理操作者。在这种情况下，成本就会增加。 回到生产阶段，木块已经到达盒子里。这里的定位取决于形状、重量和其他因素。 标准选项有三个。 散装。排成一排，一个比一个高。靠在平板上的行。 就我们的五角形块而言，鉴于其不精确的形状，第一种选择是可以想象的。 一旦完成，真正的烧结阶段就会发生，将所有装有零件的盒状物移到炉内。这些零件在炉子里通过时，气氛是可控的，并经历不同的温度。时间也因零件的特性而不同。 即使有一个冷却阶段，部件在离开炉子时仍然非常热。因此，在下一阶段之前，要保持几个小时的时间。 如果公差非常严格，则需要一个校准步骤。 1. 将工件放回压机中。 2. 通过校准模具对工件进行压制和调整。 校准也可以在手动压力机上进行，因此这个步骤可能比零件本身更昂贵。 现在，生产过程已经结束。精加工阶段 经过以上章节描述的3个步骤后，烧结件可以进行各种精加工。 油浸。树脂浸渍。镀锌。电镀镍。镀铬。蒸汽氧化。简而言之，粉末冶金中的烧结是一种热处理，通过4个主要步骤，对金属粉末进行塑造，目的是提高其内在强度和结构完整性，创造和提供最终使用的零件。
粉末冶金术与金属注射成型术VS选择性激光烧结术 我们上面所描述的粉末冶金学中的烧结，与选择性激光烧结相比，是一种古老而又非常不同的工艺。 选择性激光烧结的优点和缺点 主要区别在于这两点。 三维打印机不需要用模具来塑造物体。三维打印机通常不适合低成本、大规模生产。 粉末冶金中的烧结是一种比3D打印机更精确、更便宜的工艺，然而我们在未来都会需要一个。 现在让我们用一个表格来总结一下选择性激光烧结与粉末冶金相比的优缺点。粉末冶金法 选择性激光烧结法 更适合于大规模、中等复杂的形状。粉末冶金零件广为人知，价格便宜。不需要熟练的操作员。由于粉末和工具之间的摩擦，最终部件不均匀。SLS可以制造非常复杂的功能性形状，这在烧结工艺中是很难做到的。SLS非常昂贵，一台机器的成本可能超过25万美元，而且材料也不便宜。机器需要一个熟练的操作者。最终部件不均匀，需要进行后处理
金属注射成型与粉末冶金学 除了上节定义的模糊性，我们现在将定义粉末冶金烧结和金属注射成型（也称为M.I.M.）的主要区别。 最终的烧结过程不同。与烧结技术，特别是成型技术相比，该过程有很大的不同。 该过程分为3个步骤。 最初的金属合金与聚合物结合剂混合后被 "注入 "到模具中。 粘合剂被消除，留下一些孔隙。零件趋于 "收缩"，关闭孔隙。这就是为什么模具要做大的原因。 现在让我们用表格来总结一下金属注射成型与粉末冶金相比的优势和劣势。 粉末冶金技术金属注射成型 更适合于大规模、中等复杂的形状。粉末冶金零件广为人知，价格便宜。由于粉末和工具之间的摩擦，最终部件不均匀。MIM可以做出复杂的形状，这在烧结工艺中是困难的。金属注射成型的零件很小，工艺比较昂贵。最终部件是均匀的。 烧结的优势和劣势 我们已经通过与粉末冶金中烧结作为一种制造工艺的2种主要替代方法进行了比较。 现在，我们将强调这一工艺的优点和局限性。 优点 多孔性(常年润滑) 大系列的可重复性中等复杂的形状（但与其他工艺相比，简单）绿色技术由于我们不熔化，所以规格小，能耗低良好的表面光洁度对多孔性进行减震 缺点 多孔性使烧结件的强度降低。由于错过了粉末压制的复杂性，导致最终使用的部件 "不完整"。 我们希望这篇文章对你有用，我们以逐步咨询的方式跟踪我们的客户，这就是为什么我们认为了解他们的日常工作，以及他们所面临的优势和问题，是造成差异的因素。 想了解更多关于这个主题的信息，请下载我们关于烧结的电子书。
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