پاورپوینت متالورژی پودر

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

متالورژی پودر

اسلاید 2 :

فهرست
1 – تعریف فرآیند
2 – تاریخچه فرایند
3 – کاربردها
4 – مزایا
5 – معایب
– تشریح فرآیند
6 – تهیه پودر
7 – مخلوط کردن و آمیختن
8 – فشردن
9 – تف جوشی
10 – فشردن ایزو استاتیک گرم
11 – طراحی قطعات متالورژی پودر
12 – محصولات متالورژی پودر

اسلاید 3 :

تعریف متالورژی پودر
متالورژی پودر ( گرد فلز کاری ) نام فرآیندی است که در آن پودر نرم فلزات با یکدیگر مخلوط ، و پس از فشردن به شکل دلخواه در محیط کنترل شده حرارت داده ( تف جوشی ) می شود تا سطوح ذرات پودر به یکدیگر متصل شوند و ماده ای با خواص مورد نظر به وجود آید . بهترین تعریف برای متالورژی پودر شاید در مقایسه آن با ” متالورژی ذوب ” حاصل شود . در متالورژی ذوب فلز یا الیاژ ذوب و سپس در قالب ریخته می شود . شکل قالب ممکن است مثل محصول مورد نظر باشد که در این حالت یک قطعه ریختگی تولید می شود ، در غیر این صورت یک شمش ریختگی به دست می آید . با نورد کردن ، آهنگری ، اکستروژن ، کشش ، تراشکاری و سایر عملیات می توان چنین شمشی را به قطعات کار شده تبدیل کرد . ماده اولیه در متالورژی پودر به جای مذاب فلز ، ذرات ریز فلزی است . بنابراین مراحل اصلی روش متالوژی پودر مشتمل بر تولید پودرو منسجم سازی پودر است . نمودار (1) طرح کلی فرآیند را نمایش می دهد .

اسلاید 4 :

نمودار (1)

اسلاید 5 :

تاریخچه متالورژی پودر
با این که ظاهراٌ در 3000 سال پیش از میلاد مسیح ، یا استفاده از دانه های آهن اسفنجی نوع بسیار ابتدایی متالورژی پودر در مصر باستان وجود داشته است ،لیکن تولید انبوه فرآورده های متالورژی پودر تا اواسط یا اواخر قرن نوزدهم آغاز نشد. در اوایل قرن بیستم ، فرآیند گردفلز کاری برای تولید سکه و مدال های مسی ، شمش های پلاتین و سیم های تنگستنی که ماده اصلی فیلامان لامپ روشنایی بودند ، به کار می رفت . در سال های دهه ی 1920 نوک های تراش از جنس کاربید تنگستن و بوش های غیر آهنی تولید می شدند. یاتاقان های خود روغن کار و فیلترهای فلزی از دیگر محصولات اولیه بودند . در یک دوره پس از جنگ جهانی دوم ، عامل پیشرفتو گسترش سریع این صنعت تولید قطعات مختلف اتومبیل بوده است که طی آن آهن و فولاد جایگزین مس به عنوان ماده پر مصرف تر متالورژی پودر شدند.

اسلاید 6 :

دیگر پیشرفت های دهه ی 1980 تولید تجاری پودرهای بی شکل ( غیر بلورین ) و انجماد سریع و تکامل تکنولوژی قالب گیری تزریقی بوده است . سال های اخیر دوران گسترش سریع صنعت متالورژی پودر بوده است ، به طوریکه در فاصله سال های 1960 تا 1980 مصرف پودر آهن ده برابر شده است و این رشد سریع همچنان ادامه دارد سرانجام در سال 1990 در یک اتومبیل متوسط آمریکائی حدود 21 پوند ( 10 کیلوگرم ) قطعه متالورژی پودر وجود داشت . در سال 1992 این رقم به 26 پوند افزایش یافت . و در سال 1995 اتومبیل های جدید بیشتر از 30 پوند ( 13.6 کیلوگرم ) قطعه متالورژی پودر در خود داشتند .فولاد زنگ نزن ، فولادهای پرآلیاژ، آلومینیوم ، و پودرهای مس از مواد پرمصرف در این صنعت می باشد . برخی از قطعات اولیه صنعت متالورژی پودر در شکل (1) آورده شده است.

اسلاید 7 :

شکل (1)

اسلاید 8 :

کاربردها
عموماٌ این فرآیند به آسانی برای تولید انبوه قطعات کوچک ، ظزیف ، پیچیده و با دقت بالا که اغلب نیازی به ماشین کاری و عملیات پرداخت بعدی ندارند ، به کار گرفته می شوددر این فرآیند اتلاف ماده ناچیز است و می توان از مواد و مخلوط های غیر معمول استفاده کرد . همچنین میزان تخلخل و نفوذ پذیری قطعه قابل کنترل است . زمینه کاربرد عمده این فرایند در تولید قطعاتی است که نسبت به دیگر روش ها از سودآوری بیشتری برخودار بوده و یا ایجاد خواص و ویژگی های مطلوببا روش های دیگر تولید دشوار است . فرایند متالوژی پودر یک راه عملی است برای حل مساله تولید فلزات دیر گداز که اخیرا پایه واساس ساخت مواد مقاوم دربرابرحرارت وابزارهای تراش بسیار سخت راتشکیل میدهد.کاربردهای دیگر متالورژی پودر عبات است از : وسایل خانگی ، وسایل تفریحی ، ابزارهای دستی ، سخت افزار ، ماشین های اداری ، موتورهای صنعتی و قطعات هیدرولیکی است .

اسلاید 9 :

اساس فرایند
فرآیند متالورژی پودر شامل چها مرحله اساسی زیر است :
1 – تهیه پودر
2 – مخلوط کردن یا آمیختن
3 – فشردن
4 – تف جوشی
غالباٌ برای تحصیل خواص ویژه و یا زیاد کردن دقت انواع عملیات ثانویه نیز به کار می روند . نمودار 2 نشان دهنده این فرآیند به صورت ساده است .

اسلاید 10 :

نمودار 2

اسلاید 11 :

مزایای متالورژی پودر
1– حذف یا کاهش ماشین کاری : دقت ابعاد و پرداخت خوب محصولات به گونه ای است که در اکثر موارد می توانم بدون ماشین کاری و پرداخت از آن ها استفاده نمود . در شریطی که دقت فوق العاده زیاد ابعاد لازم باشد می توان با یک عمل ساده تاب گیری و یا تصحیح اندازه به نتیجه مطلوب رسیده و قطعاتی با دقت ابعاد قابل تولید با بیشتر روش های ماشین کاری تهیه نمود .
2 – آهنگ تولید بالا : تمام مراحل این فرایند ساده اند و انجام آنها به صورت خودکار امکان پذیر است . احتیاج چندانی به کارگر ورزیده نیست و از نظر تولید و یکنواختی قطعات و قابلیت تولید مجدد ، این روش از بهترین روش های تولید است .
3 – تهیه شکل های پیچیده : با توجه به محدودیت های بحث شده قبلی ، امکان تولید شکل های کاملاٌ پیچیده از قبیل چرخ دنده مرکب ، بادامک ها و خارهای داخلی وجود دارد . غالباٌ تولید اقتصادی برخی قطعات که ساخت آنها به وسیله ریختگری یا ماشین کاری با صرفه نیست ، به روش گرد فلز کاری میسر است .

اسلاید 12 :

4 – امکان تهیه قطعات از مواد اولیه با طیف وسیع ترکیبات : قطعاتی با خلوص هر اندازه زیاد را می توان یه آسانی تهیه کرد . فلز و سرامیک را می توان به خوبی با یکدیگر مخلوط کرد . اختلاط مواد غیر قابل اختلاط امکان پذیر است و می توان از حد حلالیت فراتر رفت . در تمام حالات یکنواختی تولیدات بیش از سایر روش های رقیب است .
5 – امکان تحصیل طیف وسیعی از خواص : با این روش می توان محصولاتی از چگالی پائین و تخلخل کنترل شده گرفته تا قطعاتی با چگالی بالا که خواص آنها مساوی یا حتی فراتر از انواع کار شده آنها است ، تهیه کرد . خاصیت استهلاک صدا یا ارتعاش را می توان به دلخواه در قطعه ایجاد کرد . همچنین می توان خواص مغناطیسی ، مقاومت سایشی و سایر خواص و یا ترکیب دلخواهی از آنها را که در کاربردهای خاص مورد نیاز است ایجاد کرد .
6 – کاهش یا حذف ضایعات : گردفلز کاری تنها روش تولیدی است که در آن می توان ضایعات را به صفر رسانید . در روش های دیگر از قبیل ریختگری ، ماشین کاری و یا شکل دادن در قالب ، ممکن است تا 50 درصد مواد اولیه از بین برود . اهمیت این ویژگی در مورد مواد اولیه گران قیمت کاملاٌ قابل توجه است ، و غالباٌ می توان با این روش قطعات را با مخارج مساوی از مواد اولیه گران تر ساخت . نمونه چنین محصولاتی مغناطیس های تهیه شده از عناصر قلیایی خاکی است .

اسلاید 13 :

معایب
1 – خواص استحکامی کم تر : به دلیل تخلخل جا مانده ، در اکثر موارد استحکام قطعه تولید شده به روش گردفلزکاری از استحکام قطعه ای از جنس مشابه که به روش دیگری مثل ریخته گری و یا کار شده تهیه شده باشد کم تر است . در نتیجه کاربرد آنها در محل های پر تنش محدود است . لیکن اگر هزینه اضافی قابل توجیه باشد ، استحکام لازم را می توان با استفاده از مواد گران تر و یا انجام عملیات بعدی به دست آورد .
2 – مخارج نسبتاٌ زیاد تهیه قالب: به سبب نیروهای زیاد هنگام قالبگیری و هم چنین فرسایش زیاد ، باید قالب های نسبتاٌ حجیم از مواد گران قیمت ساخت . معمولاٌ تولید کم تر از 10000 قطعه یکسان به صرفه نیست .
3 – گرانی مواد اولیه : گرد فلزات در مقیاس وزنی به میزان چشم گیری از شمش آنها گران تر است . اما در عوض نداشتن ضایعات و حذف ماشین کاری می تواند جبران کننده این مخارج باشد . بهعلاوه این روش بیشتر در مورد قطعات کوچک که قیمت مواد اولیه چندان نقشی ندارد به کار گرفته می شود .

اسلاید 14 :

4 – محدودیت طراحی ( شکل ) : روش گردفلزکاری برای تهیه بسیاری از شکل ها مناسب نیست ، قطعات حتماٌ باید قابلیت خارج شدن از قالب را داشته باشند . در نسبت ضخامت به قطر ( یا ضخامت به پهنا ) نیز محدودیت وجود دارد . ایجاد مقاطع نازک مشکل است و اندازه کلی قطعه نیز باید در محدوده ظرفیت پرس های موجود باشد . تعداد کمی قطعه با مساحت فشردن بیشتر از 150 سانتی متر مربع ( 25 اینچ مربع ) تولید می شوند .
5 – تغییر چگالی موجب پدید آمدن خواص متفاوت می شود : قطعاتی که در اثر فشردت غیر یکنواخت دارای چگالی های ناهمگن می شوند ، معمولاٌ دارای خواص مختلفی در قسمت های مختلف خود هستند . برای برخی قطعات این ناهمگنی مطلوب نیست .
6 – خطرات سلامتی و ایمنی : پودر بسیاری فلزات مانند آلومینیوم ، تیتانیوم ، منیزیم و آهن خطر آتشگیری دارند( در حالت پودر به علت سطح زیاد در واحد حجم خطر احتراق و انفجار دارند ) . ذرات بسیار ریز همچنین برای مدت ها در هوا معلق می مانند و ممکن است توسط کارگران استنشاق شوند . به حداقل رساندن خطر بهداشتی و ایمنی در جابجائی پودرهای فلزی مستلزم استفاده از محیط هائی خنثی و اتاقک های هواکش دار و رعایت نظافت محیط کار است .

اسلاید 15 :

قطعاتی که با این روش زده شده اند در اشکال زیر آمده است شکل (2)

اسلاید 16 :

شکل ( 3)

اسلاید 17 :

Porous Metal Shapes شکل (4)

اسلاید 18 :

شکل (5)

اسلاید 19 :

تهیه پودر
خواص محصولات گردفلزکاری به میزان زیادی به خصوصیات پودر فلز یا ماده مورد استفاده بستگی دارد .
مهم ترین این خصوصیات و خواص عبارنتد از : ترکیب شیمیایی و درجه ی خلوص ، اندازه دانه ، توزیع اندازه دانه ، شکل دانه و نوع بافت سطوح آن . فرایندهای متعددی برای تولید گرد فلزات به کار می روند که هر کدام به تولید پودرها و در نهایت قطعات با خواص و ویژگی های متمایز از یکدیگر منتهی می شود . بیش از 80 درصد پودرهای تجاری به یکی از روش های افشانش مذاب تولید می شوند . در این روش مذاب به قطرات مجزائی که پس از آن به صورت ذرات پودر منجمد می شوند متفرق می شود . برای تشکیل قطرات از شکل های مختلف انرژی استفاده می شود . همان طور که در شکل (6)الف - نشان داده شده است ، در این روش فلز مذاب چمچه جاری می شود و توسط گاز یا مایعی که از یک افشانک خارج می شود ، اتمیزه می گردد . در روش نمایش داده شده در شکل (6) ب – عمل افشانش در اثر برخورد قوس الکتریکی به یک الکترود چرخان ( با سرعت زیاد ) صورت می گیرد . در این روش تمام تجهیزات در محفظه ای حاوی گاز بی اثر قرار دارند . نیروی گریز از مرکز باعث پرتاب شدن قطرات مذاب از سطح الکترود و منجمد شدن در حین پرواز می شود .

اسلاید 20 :

شکل (6) الف-