متالورژی پودر روشی تولیدی است که با استفاده از پودر فلز، در صنعت در حال توسعه امروزی، مورد استفاده قرار گرفته و فرآیندهای زیادی را طی کرده است. متالورژی پودر ، که یک روش تولید پیشرفته است، امکان تولید تمام قطعات فن آوری را فراهم می کند ، با استفاده از قطعات بسیار کوچک ، می توان آن را خیلی سریع به کار برد ، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است و تولید قطعات با انواع اشکال را تسهیل می کند. متالورژی پودر امروزه به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد و جایگزین مناسبی برای روش های قدیمی آن است. گردش مالی سالانه متالورژی پودر در بازار اروپا بیش از شش میلیارد یورو است ، حتی تولید جهانی پودر فلز بیش از یک میلیون تن است. جدا از روش ریخته گری  که فقط در فلزات زود گداز قابل استفاده است ، روش متالورژی پودر تقریباً در همه مواد قابل اجرا است. بیشتر محصولاتی که با استفاده از روش متالورژی پودر تولید می شوند ، نمی توانند با روش ریخته گری تولید شوند.

فرآیند متالورژی پودر

متالورژی پودر شامل فرایندی است که با انتخاب ماده اولیه آغاز می شود و تا زمانی که به محصول نهایی تبدیل شود ادامه می یابد. فرآیند متالورژی پودر تولید محصولات بسیار پیچیده را امکان پذیر می کند. مرحله اول با انتخاب پودر شروع می شود. پودر انتخاب شده با توجه به نیاز قطعه تولید می شود. خواص پودر برای خصوصیات قطعه ای که باید تولید شود مهم است.

الف – مخلوط کردن یا ترکیب کردن

پودر خام با برخی از عناصر آلیاژ و با افزودن روان کننده یا برخی مواد افزودنی خاص مخلوط می شود. مخلوط کردن تا زمانی که مخلوطی همگن حاصل شود انجام می شود. این ترکیب در تعیین خصوصیات ماده از اهمیت زیادی برخوردار است.

ب- تراکم (Compaction)

هدف از این مرحله قرار دادن مخلوط پودر بدست آمده در قالب ها و رساندن آنها به شکل و اندازه لازم است. شکل دهی با تراکم و مقاومت کافی با فشارهای مکانیکی یا هیدرولیکی انجام می شود.

ج – پخت (Sintering)

این مرحله فرآیند شامل قطعات گرم شده در جو محافظ با دمای کمتر از دمای ذوب است. در نتیجه فرآیند، ساختار متخلخل در قطعه از بین می رود و به طور پایدار قدرت و سفتی پیدا می کند. علاوه بر این، تشکیل پیوند  تبلور و رشد در ساختار ذرات پودر دیده می شود.

پروسه متالورژی پودر
پروسه متالورژی پودر

مزایا و معایب متالورژی پودر

در صنعت امروز تولید با کیفیت بالا، کارایی خوب و عدم نیاز به ماشین کاری بسیار مهم است. تکنیک متالورژی پودر در کنار مزایای بسیار، معایبی نیز دارد. با وجود این ، متالورژی پودر یک روش تولیدی است که به دلیل مزایای آن اغلب استفاده می شود آما در کنار آن کمبودهایی نیز وجود دارد. قالب های مورد استفاده در متالورژی پودر بسیار پرهزینه است ، بنابراین اگر از این روش در تولید انبوه استفاده نشود از نظر اقتصادی ناخوشایند است. اگرچه در این مقاله به مزایا و معایب متالورژی پودر پرداخته می شود ، اما مزایای آن بیشتر مورد توجه قرار خواهد گرفت.

مزایای متالورژی پودر

  • با به حداقل رساندن یا حذف تراشه، ضایعات قراضه کاهش می یابد.
  • محصول نهایی با دقت بالا و کیفیت سطح مطلوب قابل تولید است.
  • متالورژی پودر توانایی کاهش یا حتی از بین بردن فرایندهای اعمال شده در ساخت های متداول را دارد.
  • امکان تولید ترکیبات آلیاژهای بسیار مخلوط را فراهم می کند که با متالورژی پودر غیرممکن محسوب نمی شوند ولی با روش های دیگر تولید نمی شوند.
  • تولید مواد با نقطه ذوب بسیار بالا را امکان پذیر می کند ، تولید آنها با ریخته گری بسیار دشوار است و بسیار شکننده هستند.
  • در قطعات پخته شده ، می توان محصولی تولید کرد که به سطح کاملا پر و تخلخل رسیده باشد و ممکن است دارای ویژگی های روغن کاری خود باشد.
  • می توان با ایجاد قالب در متالورژی پودر فرصت تولید انبوه را فراهم کرد، این از نظر تهیه اقتصادی و تولید سریع یک مزیت مهم است.

معایب متالورژی پودر

  • قالب ها می توانند محدود کننده پودرهای فلزی باشند، بنابراین ممکن است محدودیتی برای شکل قطعه ای که تولید می شود، ایجاد شود.
  • ممکن است تراکم قطعات پیچیده در محصولاتی که به روش متالورژی پودر تولید می شوند، به صورت همگن توزیع نشود، بنابراین ممکن است این شرایط برای تولید قطعات پیچیده محدود باشد.
  • بدون تولید انبوه ، ممکن است از نظر اقتصادی سودمند نباشد زیرا قالبهای مورد استفاده در متالورژی پودر هزینه های بالایی دارند. تولید یک محصول واحد یا تعداد کم باعث افزایش هزینه ها می شود.
  • ممکن است برای بهبود خواص قطعات ساخته شده ، مراحل ثانویه طی شود.
  • محصولات تولید شده با متالورژی پودر تلرانس زبری بیشتری نسبت به سایر روش ها دارند.

برنامه های کاربردی

بسیاری از بخشها به دلیل مزایا ، سهولت و پایداری این روش ، از این روش در تولید استفاده کرده اند.

برخی از بخشهایی که از این روش استفاده می کنند، به شرح زیر است:

  • هوافضا
  • محافظت در برابر سایش
  • سلول سوختی
  • پردازش مواد
  • الکترونیک ، مانند مایکروویو RF

ساخت پودر فلز

پودرهای فلزی مواد بسیار ریز تهیه شده ای هستند که معمولاً در روش های تولید استفاده می شوند. به عنوان مثال ، برخی از انواع فلزات متداول شامل آهن، آلومینیوم ، کبالت ، تنگستن ، مس ، برنز ، کاربید فلز و غیره هستند.

پودر فلزات پس از انجام برخی فرآیندها در متالورژی پودر استفاده می شود.

اولین مرحله در فرآیند متالورژی پودر با تولید فلز پودر آغاز می شود. روش های مختلفی برای تولید فلز پودر وجود دارد. از آنجا که پودر فلزات خصوصیات مختلفی دارند ، روشهای تولید مختلف وجود دارد. برخی از این موارد در زیر شرح داده شده است.

الف. احیا حالت جامد

روش احیا حالت جامد روشی است که به طور مکرر در تولید پودر استفاده می شود. در روشی که از اسفنج آهنی تشکیل شده و در انتهای آن الک می شود ، مواد اولیه عبوری از درون کوره ، خرد شده و با کربن مخلوط می شود و یک واکنش ایجاد می شود. خلوص گرد و غبار تشکیل شده به کیفیت ماده اولیه بستگی دارد. ذرات شبیه اسفنج نامنظم، نرم و به راحتی فشرده می­شوند که می تواند به خوبی پخته شود.

ب – الکترولیز

در ترکیب الکترولیتی ساخته شده با اعمال شرایطی مانند دما و چگالی جریان ، بسیاری از فلزات مانند اسفنج یا به صورت پودر تشکیل می شوند. فرایندهایی مانند خشک کردن، شستشو، احیا، خرد کردن را می توان اعمال کرد و در نتیجه ، پودرهای با چگالی بالا و خلوص بالا تشکیل می شوند. مس مهمترین نمونه تولید شده توسط این روش است. پودرهای آهن ، منیزیم و کروم نیز نمونه هایی از پودرهای تولید شده توسط این روش هستند.

ج- اتمایزه

در روش اتمیزه ، فلز مذاب با افشاندن به قطرات ریز تبدیل می شود ، انجماد قبل از برخورد با یکدیگر یا سطح جامد انجام می شود. عمدتا ، فلز مذاب با استفاده از گازهای پر انرژی یا جت های مایع تجزیه می شود. مهمترین نمونه های این روش می تواند قلع ، برنج ، مس ، آلومینیوم ، کادمیوم ، روی باشد.

د. شیمیایی

روش شیمیایی یکی از پرکاربردترین روشهای تولید فلز پودر است ، در این روش احیای اکسید، رسوب و تجزیه اساسی است. این فرآیند اولین بار با تصفیه نیکل آغاز شد. پودرهای کاهش یافته (احیا شده) اکسید به دلیل داشتن منافذ، ساختاری اسفنجی دارند. پودرهای رسوبی ذرات باریک با خلوص بالایی دارند. از تجزیه حرارتی اغلب برای کربونیل ها استفاده می شود. در نتیجه این فرآیند می توان به خلوص 95.5٪ دست یافت.

کاربردهای متالورژی پودر در صنعت خودرو

صنعت خودرو یکی از مهمترین بخشهای صنعتی در جهان است. متالورژی پودر سهم زیادی در صنعت خودرو و همچنین در بسیاری از بخشهای صنعتی در جهان دارد. تولید با متالورژی پودر در مقایسه با روشهای ریخته گری و ساخت متداول، کاربردی تر است. به طور کلی، قطعاتی که تولید آنها با ریخته گری و روش های ساخت کلاسیک دشوار یا غیرممکن است، می توانند توسط متالورژی پودر تولید شوند. اتومبیل های اروپایی شامل 7 کیلوگرم ، ماشین های ژاپنی 5 کیلوگرم ، اتومبیل های آمریکایی حاوی بیش از 16 کیلوگرم متالورژی پودر هستند.

قطعات تولید شده توسط متالورژی پودر در اتومبیل ، موتور ، شاسی ، سیستم انتقال قدرت و سایر قطعات است. قطعات قابل تولید با متالورژی پودر در خودروها در شکل نشان داده شده است

قطعات خودرو
قطعات خودرو

منابع:

https://www.researchgate.net/publication/344884511_Powder_Metallurgy_Processes_and_Making_Metal_Powderhttps

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

11 − هفت =