De ce este importantă terminologia metalurgică
Sinterizarea și familia mai largă de procese de metalurgie a pulberilor sunt descrise de un vocabular specializat, iar confuzia în acest vocabular se transformă direct în risc comercial. O comandă de achiziție care citează densitatea fără a spune dacă înseamnă densitate relativă sau absolută sau un desen care necesită duritate fără a distinge duritatea aparentă de solidă, poate fi produs, respins și produs din nou înainte ca cineva să identifice cauza reală. ISO 3252 oferă vocabularul standardizat pentru metalurgia pulberilor, iar termenii de mai jos sunt grupați așa cum apar în discuțiile tehnice, testele și documentele de inspecție.
Pentru un furnizor sau cumpărător de materiale metalurgice, valoarea practică a acestei liste este că fiecare termen poate fi atașat unei variabile măsurabile și unei condiții de testare specificate. Termenii fără o condiție de măsurare sunt de puțin folos atunci când o comandă trebuie să fie acceptată sau respinsă.
Fundamentele sinterizării
Sinterizarea este tratarea termică a unei pulberi sau a unui compact la o temperatură sub punctul de topire al constituentului său principal, realizat astfel încât legarea metalurgică între particule să mărească rezistența piesei. În jurul acestei definiții de bază se află mai mulți termeni care descriu modul în care se rulează un ciclu și ce se întâmplă în interiorul acestuia.
Sinterizarea:lipirea termică a particulelor într-o pulbere sau compactă, la o temperatură mai mică decât punctul de topire al componentului principal.
Presintering (pre-ardere):încălzirea compactului la o temperatură sub temperatura finală de sinterizare, de obicei pentru a îndepărta lubrifiantul sau pentru a conferi rezistență la manipularea piesei.
Material de ambalare:un pat de pulbere în care compactele sunt încorporate în timpul presinterizării sau sinterizării, astfel încât acestea să fie separate și protejate.
Sinterizarea sub presiune:un proces de sinterizare în care se aplică presiune uniaxială în timp ce piesa este la temperatură.
Sinterizarea cu pulbere liberă (sinterizarea gravitațională):pulberea este sinterizată direct, fără un pas de presare.
Sinterizarea- în fază lichidă:o pulbere sau un compact de cel puțin două componente este sinterizat în condiții care formează o fază lichidă.
Infiltrare:porii unei piese nesinterizate sau sinterizate sunt umpluți, în stare topită, cu un metal sau aliaj al cărui punct de topire este mai mic decât cel al piesei.
Deparafinarea (ardere-):folosind căldura pentru a elimina aditivi organici, cum ar fi lianți și lubrifianți din compact.
Merită subliniată distincția dintre presinterizarea și sinterizarea finală, deoarece un ciclu descris doar ca „sinterizare” poate fi de fapt o etapă de-înlăturare a liantului urmată de un tratament separat la temperatură-înaltă, iar cele două etape implică riscuri de calitate diferite.
Procese de sinterizare și tipuri de cuptor
Cuptoarele continue domină sinterizarea de producție deoarece mențin un profil termic stabil și oferă un randament previzibil. Cele trei configurații comune sunt:
| Tipul cuptorului | Principiul transportului | Utilizare tipică |
|---|---|---|
| Cuptor cu centură de plasă | Piesele sunt transportate continuu pe o centura de plasa protejata de o mufa | Piese mici și medii cu volum mare- |
| Cuptor cu grinzi mobile{0} | Piesele plasate în tăvi de sinterizare sunt avansate printr-un sistem de-grinzi mobile | Sarcini mai grele și atmosfere controlate |
| Cuptor împingător | Piesele încărcate în bărci sunt avansate printr-un mecanism de împingere | Piese mari și temperaturi de sinterizare mai ridicate |
Selecția depinde de masa părții, debitul și atmosfera necesară. Când un astfel de termen apare pe o fișă de date sau într-un raport de testare, cerința măsurabilă este profilul termic pe care îl experimentează de fapt piesa, astfel încât următoarele proprietăți pot fi comparate pe o bază similară-pentru-.
Defecte și abateri de proces
Abaterile de la ciclul intenționat produc propriul vocabular, iar fiecare dintre acești termeni indică o anumită acțiune corectivă.
Suprasinterizarea:temperatura de sinterizare prea mare sau timpul prea lung, astfel încât performanța finală a produsului se deteriorează.
Subsinterizarea:temperatura de sinterizare prea scăzută sau timpul prea scurt, astfel încât produsul nu reușește să atingă performanța cerută.
Apariție de vezicule:degajare violentă de gaz care formează bule pe suprafața piesei sinterizate.
Transpiraţie:fază lichidă exudată din compact în timpul tratamentului termic.
Pielea sinterizată:un strat de suprafață format în timpul sinterizării ale cărui proprietăți diferă de cele ale interiorului piesei.
Formarea gatului:gâtul-ca punți care cresc între particule pe măsură ce se realizează legătura; aceasta descrie mecanismul dorit mai degrabă decât un defect.
În practică, subsinterizarea și suprasinterizarea sunt adesea raportate ca plângeri de densitate, motiv pentru care densitatea trebuie să fie calificată înainte de a putea fi folosită ca dovezi.
Proprietățile măsurate și modul în care sunt exprimate
Termenii de proprietate necesită aceeași precizie ca și termenii de proces, deoarece mulți dintre ei au sens doar atunci când condiția de măsurare este menționată alături de valoare.
| Termen | Definiţie |
|---|---|
| Densitatea relativă | Raportul dintre densitatea corpului poros și densitatea aceleiași compoziții într-o stare-liberă de pori, exprimat ca procent |
| Porozitate | Raportul dintre volumul tuturor porilor din corp și volumul total |
| Porozitate de difuzie | Porii formați atunci când o componentă se difuzează în alta, așa cum este descris de efectul Kirkendall |
| Distribuția mărimii porilor | Proporția porilor la fiecare nivel de dimensiune, calculată după număr sau volum |
| Rezistența la strivire radială | Rezistența la rupere a unei probe cilindrice sinterizate măsurată prin aplicarea unei presiuni radiale |
| Duritate aparentă | Duritatea materialului sinterizat măsurată în condiții specificate, inclusiv influența porilor |
| Duritate solidă | Duritatea unei faze, particule sau zone specificate, măsurată în condiții specificate și excluzând influența porilor |
Consecința practică este că duritatea aparentă și duritatea solidă măsurate pe același eșantion pot diferi substanțial și nicio cifră nu este greșită; ei răspund la diferite întrebări. Densitatea relativă se comportă în același mod, deoarece este comparabilă numai atunci când este menționată densitatea de referință utilizată în calcul. Pentru orice piesă achiziționată, specificația utilă denumește, prin urmare, proprietatea, condiția de testare și limita de acceptare împreună.
Verificarea combină în mod normal o măsurare a densității sau porozității cu testarea durității și o evaluare metalografică a structurii porilor, susținută de verificări dimensionale ale piesei sinterizate, deoarece o microstructură corectă în dimensiuni greșite este încă un lot respins.
Întrebări frecvente
Î: Care este diferența dintre duritatea aparentă și duritatea solidă?
Duritatea aparentă este măsurată pe materialul sinterizat în condiții specificate și include efectul porilor, în timp ce duritatea solidă este măsurată pe o anumită fază, particule sau zonă și exclude acest efect.
Î: De ce suprasinterizarea reduce performanța?
Temperatură sau timpul excesive îngroșează microstructura și pot determina creșterea nedorită a boabelor sau mișcarea-fazelor lichide, astfel încât proprietățile mecanice scad sub cele ale unei piese sinterizate corect.
Î: Este formarea gâtului un defect?
Nu. Formarea gâtului este legătura metalurgică între particule pe care sinterizarea este destinată să o producă; devine o problemă doar atunci când este măsurată în locul greșit sau într-un stadiu greșit.
Î: Cum ar trebui să fie menționată densitatea relativă într-o specificație?
Întotdeauna cu densitatea de referință utilizată pentru calcul și metoda de testare aplicată, deoarece aceeași parte poate fi raportată cu densități relative diferite de la linii de bază diferite.
Î: Ce legătură are efectul Kirkendall cu porozitatea?
Atunci când o componentă difuzează în alta în ritmuri diferite, locurile libere se acumulează și se condensează în pori; acestea sunt descrise ca porozitate de difuzie și sunt distincte de defecte de presare.
Î: Care este diferența dintre infiltrare și sinterizarea în-fază lichidă?
În sinterizarea în fază lichidă, lichidul se formează din constituenții pulberii în sine, în timp ce infiltrarea introduce un material de umplutură cu topire inferioară- separată care curge în porii existenți.
