Mi az a porkohászat?

Mi az a porkohászat?

A porkohászat fémanyagok, kompozitok és különféle típusú termékek előállításának folyamattechnológiája fémporok készítésével vagy fémporok (vagy fémporok és nemfémporok keverékeinek) alapanyagként történő felhasználásával, alakításával és szinterezésével. A porkohászati ​​módszer hasonló a porszinterezési technológiához tartozó kerámiagyártáshoz. Ezért egy sor új porkohászati ​​technológia is alkalmazható kerámia anyagok előállítására. A porkohászati ​​technológia előnyeinek köszönhetően kulcsfontosságúvá vált az új anyagok problémájának megoldásában, és meghatározó szerepet játszik az új anyagok fejlesztésében.

A porkohászat magában foglalja a porgyártást és a termékeket. Közülük a porítás főként kohászati ​​eljárás, ami összhangban van a szóval. A porkohászati ​​termékek gyakran messze túlmutatnak az anyagok és a kohászat körén, és gyakran interdiszciplináris (anyag- és kohászat, gépek és mechanika stb.) technológiák. A modern fémporos 3D-nyomtatás különösen a gépészetet, a CAD-t, a reverse engineering technológiát, a réteges gyártástechnológiát, a numerikus vezérlési technológiát, az anyagtudományt és a lézertechnológiát integrálja, így a porkohászati ​​terméktechnológiát modern, átfogó technológiává teszi több tudományterületen.

Zhongwei Porkohászati ​​fröccsöntő alkatrészek precíziós gyártása

Határozza meg a Közleményeket

A porkohászat egy ipari technológia fémanyagok, kompozit anyagok és különféle típusú termékek előállítására fémporok készítésével vagy fémporok (vagy fémporok és nem fémporok keverékei) nyersanyagként történő felhasználásával, alakítással és szintereléssel. A porkohászati ​​technológiát széles körben alkalmazzák a közlekedésben, a gépiparban, az elektronikában, a repülésben, a fegyverekben, a biológiában, az új energiában, az információs és a nukleáris iparban, és az új anyagtudomány egyik legdinamikusabb ágává vált. A porkohászati ​​technológiának számos előnye van, például jelentős energiamegtakarítás, anyagtakarékosság, kiváló teljesítmény, nagy termékpontosság és jó stabilitás, és nagyon alkalmas tömeggyártásra. Emellett az iparban nagy figyelmet keltett porkohászati ​​technológiával is előállíthatók egyes hagyományos öntési módszerekkel és megmunkálási módszerekkel nem készíthető anyagok, összetett alkatrészek.

A szélesporkohászatA termékipar magában foglalja a vaskőszerszámokat, a keményötvözeteket, a mágneses anyagokat és a porkohászati ​​termékeket. A porkohászati ​​termékipar szűk értelemben csak a porkohászati ​​termékekre vonatkozik, ideértve a porkohászati ​​alkatrészeket (amelyek túlnyomó többségét teszik ki), az olajos csapágyakat és a fém fröccsöntő termékeket.

Funkcióközvetítés

A porkohászat egyedülálló kémiai összetétellel, mechanikai és fizikai tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek hagyományos olvasztási és öntési módszerekkel nem érhetők el. A porkohászati ​​technológiával porózus, félsűrű vagy teljesen sűrű anyagok és termékek közvetlenül előállíthatók, mint például olajos csapágyak, fogaskerekek, bütykök, vezetőrudak, szerszámok stb. Ez egyfajta kevésbé vagy egyáltalán nem vágási technológia.

(1) A porkohászati ​​technológia minimálisra csökkentheti az ötvözet összetételének szétválását, és kiküszöbölheti a durva és egyenetlen öntési szerkezetet. Fontos szerepet játszik nagy teljesítményű ritkaföldfém állandó mágneses anyagok, ritkaföldfém hidrogéntároló anyagok, ritkaföldfém lumineszcens anyagok, ritkaföldfém katalizátorok, magas hőmérsékletű szupravezető anyagok, új fémanyagok (például Al Li ötvözetek, hőálló Al) előállításában. ötvözetek, szuperötvözetek, poros korrózióálló rozsdamentes acélok, por alakú gyorsacélok, intermetallikus összetett magas hőmérsékletű szerkezeti anyagok stb.).

(2) Számos nagy teljesítményű nem egyensúlyi anyag, például amorf, mikrokristályos, kvázikristályos, nanokristályos és túltelített szilárd oldat állítható elő. Ezek az anyagok kiváló elektromos, mágneses, optikai és mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek.

(3) Könnyen megvalósítható többféle kompozit, és teljes játékot biztosít az egyes komponensek jellemzőinek. Ez egy alacsony költségű technológia nagy teljesítményű fémmátrix és kerámia kompozitok előállítására.

(4) Olyan különleges szerkezetű és tulajdonságú anyagokat és termékeket tud előállítani, amelyeket szokásos olvasztási módszerekkel nem lehet előállítani, például új porózus biológiai anyagokat, porózus elválasztó membrán anyagokat, nagy teljesítményű szerkezeti kerámia csiszolóanyagokat és funkcionális kerámia anyagokat.

(5) Közeli nettó kialakítást és automatikus szakaszos gyártást képes megvalósítani, így hatékonyan csökkenti a termelés erőforrás- és energiafogyasztását.

(6) Nyersanyagként teljes mértékben felhasználhatja az ércet, zagyot, acélgyártási iszapot, acélhengerlési skálát és újrahasznosítható fémhulladékot. Ez egy új technológia, amely hatékonyan képes regenerálni és átfogóan hasznosítani az anyagokat.

Sok elterjedt megmunkáló szerszámunk és vasalat csiszolóanyagunk porkohászati ​​technológiával készül.

Előkészítési módszer adás

(1) Készítsen port. A por gyártási folyamata magában foglalja a porkészítés, a porkeverés stb. lépéseit. A por alakíthatóságának és plaszticitásának javítása érdekében általában lágyítószereket, például motorolajat, gumit vagy paraffint adnak hozzá.

(2) Présformázás. A port 15-600MPa nyomás alatt a kívánt formára préselik.

(3) Szinterezés. Magas hőmérsékletű kemencében vagy védőatmoszférával rendelkező vákuumkemencében kell végrehajtani. A szinterezés különbözik a fémolvasztástól. Legalább egy elem még szilárd állapotban van a szinterezés során. A szinterezés során a porszemcsék bizonyos porozitású kohászati ​​termékekké válnak fizikai és kémiai folyamatok sorozata révén, mint például diffúzió, átkristályosítás, fúziós hegesztés, kombinálás, oldás stb.

(4) Utófeldolgozás. Általában a szinterezett alkatrészek közvetlenül használhatók. De bizonyos nagy méretpontosságú, nagy keménységű és kopásállóságú alkatrészek esetében szinterezés utáni kezelés is szükséges. Az utókezelés magában foglalja a finomsajtolást, a hengerlést, az extrudálást, a kioltást, a felületi edzést, az olajbemerítést és az infiltrációt.

A por elkészítési módja

A porkészítés a porkohászat első lépése. A porkohászati ​​anyagok és termékek folyamatos gyarapodásával, minőségének folyamatos javításával egyre több porfajta beszerzése szükséges. Például az anyagválasztékból nemcsak fémport, hanem ötvözetport és fémvegyület port is használnak; A porforma szempontjából különböző formájú porok használata szükséges. Például ha szűrőt hozunk létre, akkor por formálására van szükség; A porszemcseméret szempontjából megköveteljük, hogy a különböző szemcseméretű por durva részecskemérete 500-1000 mikron legyen, és ultrafinom részecskemérete 0,5 mikronnál kisebb legyen.

A porral szemben támasztott különféle követelmények teljesítése érdekében különféle módszerek is léteznek a por előállítására. Ezek a módszerek nem mások, mint fémet, ötvözetet vagy fémvegyületet szilárd, folyékony vagy gáz halmazállapotú por alakúvá alakítanak. Különféle eljárások porok és különféle módszerekkel előállított porok előállítására.

A fémek és ötvözetek vagy fémvegyületek szilárd halmazállapotú porrá alakítására szolgáló módszerek a következők:

(1) A mechanikai aprítási módszert és az elektrokémiai korróziós módszert fém- és ötvözetpor szilárd fémből és ötvözetből történő előállítására használják:

(2) Redukciós módszer fém- és ötvözetporok előállítására szilárd fémoxidokból és -sókból Redukciós kémiai módszer fémvegyületporok előállítására fém- és ötvözetporokból, fémoxidokból és nemfémes porokból

A fém és ötvözet vagy fémvegyület folyékony halmazállapotú porrá alakításának módszere a következőket tartalmazza:

(1) Ötvözetpor előállítása folyékony fémből és ötvözetből porlasztással

(2) Léteznek kiszorítási módszerek és oldatos hidrogénredukciós módszerek fémötvözet és bevont por előállítására fémsóoldat pótlásából és redukciójából; A fémpor olvadt fémsóból történő kicsapással történő előállításának módszere magában foglalja az olvadt só öregítési módszerét; A fémfürdős módszert a fémvegyületpor és a segédfémfürdő elkülönítésére használják.

(3) Vizes oldatos elektrolízis módszer fém- és ötvözetpor előállítására fémsó-oldatból elektrolízissel; Az olvadt só elektrolízis módszerét fém és fémvegyület por előállítására használják olvadt fémsó elektrolízisből.

A fém vagy fémvegyület gázhalmazállapotú porrá alakításának módszere:

(1) A gőzkondenzációs módszert fémpor előállítására használják fémgőz kondenzációjából;

(2) Szén alapú anyagok termikus disszociációja gáznemű fém szénalapú anyagokból fémek, ötvözetek és bevont porok előállítására

(3) A gázhalmazállapotú hidrogén-redukciós módszer fém, ötvözetpor és fémötvözet bevonat előállítására gázhalogenidből; A kémiai gőzfázisú leválasztásos módszert fémvegyületpor és bevonat előállítására használják gáznemű fémhalogenid leválasztásból.

Az eljárás lényegéből adódóan azonban a meglévő porítási módszerek általánosságban két kategóriába sorolhatók, nevezetesen mechanikai módszerre és fizikai kémiai módszerre. A mechanikai módszer a nyersanyagok mechanikai aprításának technológiai eljárása, miközben a kémiai összetétel alapvetően változatlan; A fizikai-kémiai módszer por előállítására szolgáló eljárás a nyersanyagok kémiai összetételének vagy aggregációs állapotának megváltoztatásával kémiai vagy fizikai hatások segítségével. Számos porgyártási módszer ipari méretű, és a legszélesebb körben alkalmazott módszerek, mint például a Hans-redukciós módszer, a porlasztásos módszer és az elektrolízis módszer, mint például a gőzleválasztási módszer és a folyékony leválasztási módszer, szintén fontosak speciális alkalmazásokban. [1]

A porkohászati ​​eljárás alapvető folyamatai a következők:

1. Nyersanyag por készítése. A meglévő porlasztási módszerek nagy vonalakban két csoportra oszthatók: mechanikai módszerre és fizikai kémiai módszerre. A mechanikai módszer a következőkre osztható: mechanikus porítás és porlasztás; A fizikai-kémiai módszer elektrokémiai korróziós módszerre, redukciós módszerre, kémiai módszerre, redukciós kémiai módszerre, gőzleválasztásos módszerre, folyékony leválasztási módszerre és elektrolízis módszerre osztható. Ezek közül a legszélesebb körben a redukciós, a porlasztásos és az elektrolízises módszert alkalmazzák.

2. A porból a kívánt alakú tuskót formázzuk. Az alakítás célja, hogy a tömörítmény egy bizonyos alakú és méretű legyen, és bizonyos sűrűségű és szilárdságú legyen. Az alakítási módszerek alapvetően nyomásos alakításra és nyomás nélküli alakításra oszlanak. A présöntést a legszélesebb körben alkalmazzák a présöntéshez. Emellett 3D nyomtatási technológia is használható az embrióblokk elkészítéséhez.

3. A tuskó szinterezése. A szinterezés kulcsfontosságú folyamat a porkohászatban. A kialakított tömörítmények szinterezéssel érhetik el a szükséges végső fizikai és mechanikai tulajdonságokat. A szinterezés egységrendszerű szinterezésre és többelemes rendszerszinterelésre osztható. Egyrendszerű és többkomponensű rendszer szilárd fázisú szinterezésekor a szinterezési hőmérséklet alacsonyabb, mint a felhasznált fémek és ötvözetek olvadáspontja; Többkomponensű rendszerek folyadékfázisú szinterezésekor a szinterezési hőmérséklet általában alacsonyabb, mint a tűzálló komponensek olvadáspontja, de magasabb, mint az olvadó komponensek olvadáspontja. A szokásos szinterezés mellett léteznek speciális szinterezési eljárások is, mint a laza szinterezés, olvadék kilúgozás, melegsajtolás stb.

4. Termékek utófeldolgozása. A szinterezés utáni kezelés különféle módszereket alkalmazhat a különböző termékkövetelményeknek megfelelően. Ilyen például a kikészítés, az olajmerítés, a megmunkálás, a hőkezelés és a galvanizálás. Emellett az elmúlt években néhány új eljárást, például hengerlést és kovácsolást is alkalmaztak szinterezett P/M anyagok feldolgozására, és kielégítő eredményeket értek el.

A por tulajdonságai

Általános kifejezés a por összes tulajdonságára. Tartalmazza: a por geometriai tulajdonságait (szemcseméret, fajlagos felület, pórusméret és -forma stb.); A por kémiai tulajdonságai (kémiai összetétel, tisztaság, oxigéntartalom, savban oldhatatlan anyagok stb.); A por mechanikai tulajdonságai (laza sűrűség, folyékonyság, alakíthatóság, összenyomhatóság, halmozási szög, nyírási szög stb.); A por fizikai tulajdonságai és felületi jellemzői (valós sűrűség, csillogás, hullámelnyelés, felületi aktivitás, ze százalék 26mdash; ta (százalék 26ccedil;) Potenciál, mágnesesség stb.). A portulajdonságok gyakran nagymértékben meghatározzák a porkohászati ​​termékek tulajdonságait.

A legalapvetőbb geometriai tulajdonságok a por szemcsemérete és alakja.

(1) Szemcseméret. Befolyásolja a por feldolgozását és formálását, a szinterezés során bekövetkező zsugorodást és a termék végső teljesítményét. Egyes porkohászati ​​termékek teljesítménye szinte közvetlenül összefügg a szemcsemérettel. Például a szűrőanyagok szűrési pontossága empirikusan meghatározható, ha az eredeti porszemcsék átlagos részecskeméretét elosztjuk 10-zel; A cementált keményfém termékek tulajdonságai szorosan összefüggenek a wc fázis szemcseméretével. A gyártási gyakorlatban használt por részecskemérete több száz nanométertől több száz mikronig terjed. Minél kisebb a részecskeméret, annál nagyobb az aktivitás, és annál könnyebben oxidálódik és abszorbeálódik a felület. Több száz nanométeres por tárolása és szállítása nem egyszerű. És amikor egy bizonyos mértékig kicsi, a kvantumhatás elkezd működni, és fizikai tulajdonságai nagymértékben megváltoznak. Például a ferromágneses por szuperparamágneses porrá válik, és az olvadáspont is csökken a részecskeméret csökkenésével.

(2) A por részecske alakja. Ez a porítási módszertől függ, például az elektrolízissel nyert portól, és a részecskék dendritesek; A redukciós módszerrel kapott vaspor részecskék szivacspehely; A gömb alakú port alapvetően gázporlasztással nyerik. Ezenkívül egyes porok tojás alakúak, korong alakúak, tű alakúak, hagyma alakúak stb. A porszemcsék alakja befolyásolja a por folyékonyságát és laza sűrűségét. A részecskék közötti mechanikai érintkezésnek köszönhetően a szabálytalan por tömörítései is erősek, különösen a dendrites por, amely a legnagyobb tömörítési szilárdsággal rendelkezik. De porózus anyagokhoz a gömb alakú por a legjobb.

Mechanikai tulajdonságok A porok mechanikai tulajdonságai a porok technológiai tulajdonságai, amelyek fontos technológiai paraméterek a porkohászati ​​alakítási folyamatban. A por laza csomagolási sűrűsége a tömörítés során a térfogat szerinti mérés alapja; A por folyékonysága határozza meg a por töltési sebességét a szerszámba és a prés gyártási kapacitását; A por összenyomhatósága határozza meg a préselési folyamat nehézségét és az alkalmazott nyomást; A por alakíthatósága határozza meg a tuskó szilárdságát.

A kémiai tulajdonságok elsősorban a nyersanyagok kémiai tisztaságától és a porítási módtól függenek. A magasabb oxigéntartalom csökkenti a szinterezett termékek tömöríthetőségét, tömör szilárdságát és mechanikai tulajdonságait. Ezért a porkohászat legtöbb műszaki feltétele rendelkezik erre vonatkozó rendelkezésekkel. Például a por megengedett oxigéntartalma 0,2% ~1,5% , ami megegyezik az 1% ~10% oxidtartalommal.