Skärbearbetning av delar av pulvermetallurgi (P / M)

Publicera tid: 06 / 27 2021 Författare: Site Editor Besök: 13843

Användningen av pulvermetallurgiprocess (P / M) för att tillverka delar till bilkraftsystem fortsätter att växa. Delar tillverkade av P / M-process har många viktiga och unika fördelar. Den kvarvarande porösa strukturen avsiktligt kvar i dessa delar är bra för självsmörjning och ljudisolering. Komplexa legeringar som är svåra eller omöjliga att tillverka med traditionell gjutningsprocess kan tillverkas med P / M-teknik. Delar som tillverkas med denna teknik har vanligtvis liten eller ingen bearbetningskapacitet, vilket gör dem billigare och mindre avfall i material. Tyvärr, bakom attraktionerna hos dessa funktioner, är P / M-delar svåra att bearbeta.

Även om en av P / M-branschens ursprungliga avsikter är att eliminera all bearbetning har detta mål ännu inte uppnåtts. De flesta delar kan bara vara "nära den slutliga formen" och behöver fortfarande lite efterbehandling.

Men jämfört med gjutgods och smide är en liten mängd material som måste tas bort från P / M-delar ett typiskt slitstarkt material.

Porös struktur är en av de egenskaper som gör att p / M -delar har ett brett användningsområde, men verktygets livslängd kommer också att skadas av porös struktur. Porös struktur kan lagra olja och ljud, men det leder också till mikrointermittent skärning. Vid rörelse fram och tillbaka från hålet till de fasta partiklarna påverkas verktygsspetsen kontinuerligt, vilket kan leda till mycket liten utmattningsdeformation och finkantkollaps längs skärkanten. För att göra saken värre är partiklarna vanligtvis mycket hårda. Även om makrohårdheten för det uppmätta materialet är mellan 20 och 35 grader, är komponentens partikelstorlek så hög som 60 grader. Dessa hårda partiklar orsakar kraftigt och snabbt kantförslitning. Många p / M -delar kan värmebehandlas och materialets hårdhet och styrka är högre efter värmebehandling. Slutligen, på grund av sintrings- och värmebehandlingstekniken och de använda gaserna, kommer materialets yta att innehålla hårda och slitstarka oxider och / eller karbider.

Prestanda för P / M -delar

De flesta egenskaperna hos P / M -delar, inklusive bearbetbarhet, är inte bara relaterade till legeringens kemiska sammansättning, utan också till porositeten hos den porösa strukturen. Porositeten hos många konstruktionsdelar är upp till 15% - 20%. Porositeten hos delar som används som filtreringsanordningar kan vara så hög som 50%. I den andra änden av serien är porositeten hos smidda eller höftdelar endast 1% eller mindre. Dessa material blir särskilt viktiga i bil- och flygplanstillämpningar eftersom de kan uppnå högre hållfasthet.
Draghållfastheten, segheten och duktiliteten hos P / M -legeringen kommer att öka med ökad densitet, och bearbetbarheten kan också förbättras, eftersom porositeten är skadlig för verktygsspetsen.
Ökningen av porositeten kan förbättra ljudisoleringsprestandan hos delar. Dämpningssvängningen i standarddelar minskar avsevärt i P / M-delar, vilket är mycket viktigt för verktygsmaskiner, luftkonditioneringsblåsrör och pneumatiska verktyg. Hög porositet är också nödvändig för självsmörjande växlar.

Svårigheter vid bearbetning

Även om ett av målen för den kontinuerliga utvecklingen av P / M-industrin är att eliminera bearbetning, och en av P / M-processens huvudattraktioner är att endast en liten mängd bearbetning behövs, behöver många delar fortfarande efterbehandling för att få högre noggrannhet eller bättre ytfinish. Tyvärr är det extremt svårt att bearbeta dessa delar. De flesta problem som uppstår orsakas av porositet. Porositet leder till mikrotrötthet i framkant. Spetskanten skär ständigt in och ut. Den passerar mellan partiklar och hål. Upprepade små stötar leder till små sprickor i skäreggen.

Dessa trötthetssprickor växer tills framkanten kollapsar. Denna typ av mikrospånskant är vanligtvis mycket liten och uppvisar vanligt nötande slitage.
Porositet minskar också värmeledningsförmågan hos P / M -delar, vilket resulterar i hög temperatur på framkanten och orsakar slitage och deformation av kratern. Den internt anslutna porösa strukturen tillhandahåller en väg för tömning av skärvätska från skärområdet. Detta kan orsaka heta sprickor eller deformation, särskilt vid borrning.

Ökningen av ytarean orsakad av inre porös struktur leder också till oxidation och / eller karbonisering under värmebehandlingen. Som nämnts tidigare är dessa oxider och karbider hårda och slitstarka.

Den porösa strukturen ger också fel i avläsningen av hårdheten, vilket är extremt viktigt. När makrohårdheten för en P / M -del mäts avsiktligt inkluderar den hålhårdhetens faktor. Den porösa strukturen leder till att konstruktionen kollapsar och ger fel intryck av relativt mjuka delar. Partiklarna är mycket hårdare. Som beskrivits ovan är skillnaden dramatisk.

Förekomsten av inkluderingar i PM -delar är också ofördelaktigt. Under bearbetningen kommer dessa partiklar att dras upp från ytan, och repor eller repor bildas på ytan av delen när den gnids framför verktyget. Dessa inneslutningar är vanligtvis stora och lämnar synliga hål på ytan av delen.

Skillnaden i kolinnehåll leder till inkonsekvensen av bearbetbarhet. Exempelvis varierar kolhalten i fc0208 -legeringen från 0.6% till 0.9%. Ett parti material med 0.9% kolhalt är relativt hårda, vilket resulterar i dålig livslängd. Den andra satsen material med 0.6% kolinnehåll har utmärkt verktygslivslängd. Båda legeringarna ligger inom det tillåtna området.

Det slutliga bearbetningsproblemet är relaterat till den typ av skärning som sker på P / M -delen. Eftersom delen är nära den slutliga formen är skärdjupet vanligtvis mycket grunt. Detta kräver en fri spets. Chipsuppbyggnad i framkant leder ofta till mikroflis.

Bearbetningsteknik

För att övervinna dessa problem tillämpas flera tekniker (unika för industrin). Den porösa ytstrukturen tätas ofta genom infiltration. Ytterligare fri skärning krävs vanligtvis. Nyligen har förbättrad pulverproduktionsteknik avsedd att öka pulverrenheten och minska oxider och karbider under värmebehandling.

Den porösa strukturen med sluten yta åstadkommes genom metall (vanligtvis koppar) eller polymerinfiltrering. Det har spekulerats om att infiltration fungerar som ett smörjmedel. De flesta experimentella data visar att den verkliga fördelen ligger i att stänga den porösa ytan och därigenom förhindra mikroutmattningen i skäreggen. Minskningen av chatter förbättrar verktygets livslängd och ytfinish. Den mest dramatiska användningen av infiltration visar en 200% ökning av verktygslivslängden när den porösa strukturen är stängd.

Tillsatser som MNS, s, MoS2, MgSiO3 och BN är kända för att öka livslängden. Dessa tillsatser förbättrar bearbetbarheten genom att göra det lättare för chips att separera från arbetsstycket, bryta spån, förhindra spånbildning och smörja skäreggen. Att öka mängden tillsatser kan förbättra bearbetbarheten, men minska styrkan och segheten.

Pulverförstoftningsteknik för att kontrollera sintring och värmebehandlingsugnsgas gör det möjligt att producera rent pulver och delar, vilket minimerar förekomsten av inneslutningar och ytoxidkarbider.

Verktygsmaterial

De mest använda verktygen i P / M-industrin är de material som är slitstarka, kantsprickresistenta och spånfria under förutsättning av god ytfinish. Dessa egenskaper är användbara för alla bearbetningar, särskilt för P / M -delar. Verktygsmaterialen som ingår i denna kategori är kubiska bornitridverktyg (CBN), obelagda och belagda kermeter och förbättrade belagda sintrade hårdmetaller.

CBN -verktyg är attraktiva på grund av deras höga hårdhet och slitstyrka. Detta verktyg har använts i många år vid bearbetning av stål och gjutjärn med Rockwell -hårdhet på 45 och högre. På grund av de unika egenskaperna hos P / M -legering och den signifikanta skillnaden mellan mikrohårdhet och makrohårdhet kan CBN -verktyg användas för P / M -delar med Rockwell -hårdhet på 25. Nyckelparametern är partiklarnas hårdhet. När partiklarnas hårdhet överstiger Rockwell 50 grader finns CBN -verktyg tillgängliga oavsett makrohårdhetsvärdet. Den uppenbara begränsningen av dessa verktyg är deras brist på seghet. Vid intermittent skärning eller hög porositet är kantförstärkning inklusive negativ fasning och kraftig slipning nödvändig. Enkel lätt skärning kan göras med slipad skärkant.

Det finns flera material av CBN som är effektiva. Materialet med bästa seghet består huvudsakligen av hela CBN. De har utmärkt seghet, så de kan användas för grovbearbetning. Deras begränsningar är vanligtvis relaterade till ytfinishen. Det bestäms till stor del av de enskilda CBN -partiklarna som utgör verktyget. När partiklarna faller av från skäreggen påverkar de ytan på arbetsstyckets material. Det är dock inte så allvarligt att verktyget för fina partiklar faller av en partikel.

Det CBN-material som vanligtvis används har högt innehåll av CBN och medelstor partikelstorlek. CBN-efterbehandlingsbladet är finkornigt och CBN-innehållet är lågt. De är mest effektiva när lätt skärning och ytbehandling krävs eller när legeringen som bearbetas är särskilt hård.

I många skärapplikationer är livslängden oberoende av materialtyp. Med andra ord kan vilket CBN-material som helst uppnå en liknande livslängd. I dessa fall baseras materialvalet huvudsakligen på den lägsta kostnaden för varje framkant. Ett runt blad har en hel CBN-toppyta och kan ge fyra eller fler skärkanter, vilket är billigare än fyra inlagda CBN-blad.

När hårdheten hos P / M -delar är lägre än Rockwell 35 grader och partiklarnas hårdhet ligger inom intervallet är cermet vanligtvis ett av alternativen. Cermets är mycket hårda, kan effektivt förhindra chipuppbyggnad och tål hög hastighet. Eftersom cermets alltid har använts för höghastighets- och finishbearbetning av stål och rostfritt stål, har de dessutom vanligtvis idealiska geometriska spår som är lämpliga för nära formade delar.

Dagens cermets är invecklade inom metallurgi, med upp till 11 legeringselement. De sintras vanligtvis från TiCN -partiklar och Ni Mo -lim. TiCN ger hårdhet, motstånd mot chipuppbyggnad och kemisk stabilitet som är viktiga för framgångsrik användning av cermets. Dessutom har dessa verktyg vanligtvis ett högt liminnehåll, vilket innebär att de har god seghet. Med ett ord har de alla egenskaper för att bearbeta P / M -legeringar effektivt. Flera sorters kermeter är effektiva, precis som volframkarbid sintrad hårdmetall, ju högre innehåll av bindemedel desto bättre seghet.

En känd relativt ny utveckling är att kemisk ångavsättning vid medium temperatur (mtcvd) också ger en fördel för P / M-industrin. Mtcvd behåller all slitstyrka och kraterförslitningsbeständighet hos den traditionella kemiska ångavsättningen (CVD), men förbättrar också segheten objektivt. Ökningen av segheten kommer främst från minskningen av sprickor. Beläggningen avsätts vid hög temperatur och kyls sedan i ugnen. Beläggningen innehåller sprickor när verktyget når rumstemperatur på grund av inkonsekvent termisk expansion. I likhet med repor på platt glas minskar dessa sprickor skärkraftens hållfasthet. Den lägre avsättningstemperaturen för mtcvd leder till lägre sprickfrekvens och bättre seghet vid framkant.

När substratet för CVD -beläggning och mtcvd -beläggning har samma egenskaper och kantförband kan skillnaden i deras seghet demonstreras. När den används i applikationer där kanthårdhet krävs är prestandan hos mtcvd -beläggning bättre än för CVD -beläggning. Genom analys, vid bearbetning av P / M -delar med porös struktur, är kanthårdheten viktig. Mtcvd-beläggning är bättre än CVD-beläggning.

Den fysiska ångavsättning (PVD) beläggningen är tunnare och mindre slitstark än mtcvd eller CVD beläggning. PVD -beläggning tål emellertid betydande påverkan vid applicering. PVD -beläggning är effektiv när skärning är slipande, CBN och cermets är för spröda och kräver utmärkt ytfinish.

Till exempel kan skärkanten för hårdmetall C-2 bearbetas fc0205 med en linjehastighet på 180 m / min och en matningshastighet på 0.15 mm / varv. Efter bearbetning av 20 delar kan chipuppbyggnaden orsaka mikrokollaps. När PVD-titanitrid (TIN) -beläggning används begränsas spånbildning och verktygslivslängden förlängs. När tennbeläggning används för detta test, förväntas slitageegenskaperna för P / M -delar vara mer effektiva med TiCN -beläggning. TiCN har nästan samma motstånd mot chipuppbyggnad som tenn, men det är svårare och mer slitstarkt än tenn.

Porös struktur är viktig och det påverkar bearbetbarheten hos fc0208-legeringen. När den porösa strukturen och egenskaperna ändras ger olika verktygsmaterial motsvarande fördelar. När densiteten är låg (6.4 g / cm3) är makrohårdheten låg. I detta fall ger mtcvd -belagd hårdmetall den bästa livslängden. Mikrotröttheten i skäreggen är mycket viktig, och kantsegheten är mycket viktig. I det här fallet ger en bra seghetskärblad maximal livslängd.

Vid tillverkning av samma legering med en densitet på 6.8 g / cm3 blir slipande slitage viktigare än kantsprickor. I det här fallet ger mtcvd-beläggning den bästa verktygslivslängden. PVD-belagd hårdmetall används för att testa de två typerna av extremt hårda delar, och den går sönder när den vidrör skärkanten.

När hastigheten ökar (den linjära hastigheten är mer än 300 meter per minut) kommer cermets och till och med belagda cermets att producera kratslitage. Belagd hårdmetall är mer lämplig, särskilt när den hårdaste hårdheten hos belagd hårdmetall är bra. Mtcvd -beläggning är särskilt effektiv för hårdmetall med koboltrikt område.

Cermets används oftast vid svarvning och tråkning. PVD-belagda hårdmetaller är idealiska för trådbearbetning eftersom lägre hastigheter och större uppmärksamhet på uppbyggnad kan förväntas.

Behåll källan och adressen till den här artikeln för omtryck:Skärbearbetning av delar av pulvermetallurgi (P / M)

Minghe Casting Company är dedikerade till att tillverka och tillhandahålla högkvalitativa och högpresterande gjutningsdelar (metallgjutningsdelar omfattar främst Gjutning av tunn vägg,Gjutning av het kammare,Gjutning av kall kammare), Round Service (Die Casting Service,Cnc-bearbetning,Mold MakingYtbehandling). Alla anpassade gjutgods av aluminium, magnesium eller Zamak / zinkgjutning och andra gjutningskrav är välkomna att kontakta oss.

ISO90012015 OCH ITAF 16949 CASTING COMPANY SHOP

Under kontroll av ISO9001 och TS 16949 utförs alla processer genom hundratals avancerade gjutmaskiner, 5-axliga maskiner och andra anläggningar, allt från blaster till Ultra Sonic tvättmaskiner.Minghe har inte bara avancerad utrustning utan har också professionell team av erfarna ingenjörer, operatörer och inspektörer för att förverkliga kundens design.

KRAFTFULL ALUMINIUMGJUTNING MED ISO90012015

Kontraktstillverkare av gjutgods. Funktioner inkluderar gjutgods av kallkammar aluminium från 0.15 kg. till 6 kg, snabbinställning och bearbetning. Mervärdestjänster inkluderar polering, vibrering, avgradning, sprängning, målning, plätering, beläggning, montering och verktyg. Material som bearbetas inkluderar legeringar som 360, 380, 383 och 413.

Designhjälp för zinkgjutning / samtidiga tekniska tjänster. Anpassad tillverkare av precisionsgjutgods av zink. Miniatyrgjutgods, gjutgods med högt tryck, gjutgods med flera glider, konventionella gjutgods, gjutgods och oberoende gjutgods och hålrumsförseglade gjutgods kan tillverkas. Gjutgods kan tillverkas i längder och bredder upp till 24 tum i +/- 0.0005 tum tolerans.

ISO 9001 2015 certifierad tillverkare av gjuten magnesium- och mögeltillverkning

ISO 9001: 2015 certifierad tillverkare av pressgjutet magnesium, kapacitet inkluderar högtrycksgjutform för magnesium upp till 200 ton varmkammare & 3000 ton kallkammare, verktygsdesign, polering, gjutning, bearbetning, pulver- och vätskefärgning, full QA med CMM-funktioner , montering, förpackning & leverans.

Minghe Casting Ytterligare gjutning Service-investering gjutning etc.

ITAF16949 certifierad. Ytterligare gjutningstjänster inkluderar investering gjutning,sandgjutning,Gravity Casting, Förlorat skumgjutning,Centrifugal gjutning,Vakuumgjutning,Permanent gjutning, .Kapacitet inkluderar EDI, teknisk assistans, solid modellering och sekundär bearbetning.

Casting Industries Delar Fallstudier för: Bilar, Cyklar, Flygplan, Musikinstrument, Vattenfarkoster, Optiska apparater, Sensorer, Modeller, Elektroniska apparater, Kapslingar, Klockor, Maskiner, Motorer, Möbler, Smycken, Jigg, Telekom, Belysning, Medicinsk utrustning, Fotografiska apparater, Robotar, skulpturer, ljudutrustning, sportutrustning, verktyg, leksaker och mer.