Tagliu di Macchinari di Parti di Metallurgia in Polvere (P / M)

L'usu di u prucessu di metallurgia di a polvere (P / M) per fabricà parti per i sistemi di energia automobilistica continua à cresce. Parti fabbricate da u prucessu P / M anu assai vantaghji impurtanti è unichi. A struttura porosa residuale intenzionalmente lasciata in queste parti hè bona per l'auto lubrificazione è l'isolamentu acusticu. Leghe cumplesse chì sò difficiuli o impussibili da fabricà cù u prucessu tradiziunale di colata ponu esse prodotte aduprendu a tecnulugia P / M. E parti fabbricate da sta tecnulugia anu di solitu poca o nulla capacità di trasfurmazione, ciò chì li face più economici è menu sprechi di materiali. Sfurtunatamente, daretu à l'attrazione di queste caratteristiche, e parti P / M sò difficiule da usà.

Ancu se una di e intenzioni originali di l'industria P / M hè di eliminà tutte e trasfurmazioni, questu scopu ùn hè ancu statu rializatu. A maiò parte di e parte ponu esse solu "vicinu à a forma finale" è anu sempre bisognu di qualchì finitura.

Tuttavia, paragunatu cù u casting è i forgings, una piccula quantità di materiale chì deve esse rimossa da e parti P / M hè un materiale tipicu resistente à l'usura.

A struttura porosa hè una di e caratteristiche chì facenu chì e parti p / M anu una vasta gamma di usi, ma a vita di l'utensile sarà ancu danneggiata da a struttura porosa. A struttura porosa pò almacenà oliu è sonu, ma porta ancu à un tagliu micro intermittenti. Quandu si movi avanti è indietro da u foru à e particelle solide, a punta di l'utensile hè continuamente colpita, chì pò purtà à una deformazione di frattura da fatica assai chjuca è à un crollu finu di u bordu longu u tagliu. Per peghju, e particelle sò di solitu assai dure. Ancu se a durezza macro di u materiale misuratu hè trà 20 è 35 gradi, a dimensione di particella di u cumpunente hè alta cum'è 60 gradi. Queste particule dure causanu usura di bordu severa è rapida. Parechje parti p / M sò trattabili à u calore, è a durezza è a forza di u materiale sò più alte dopu u trattamentu termicu. Infine, per via di a tecnulugia di sinterizazione è di trattamentu termicu è di i gasi aduprati, a superficia di u materiale cuntene ossidi duri è resistenti à l'usura è / o carburi.

Prestazione di parti P / M

A maiò parte di e pruprietà di e parti P / M, cumpresa a machinabilità, sò rilatate micca solu à a cumpusizione chimica di a lega, ma ancu à u livellu di porosità di a struttura porosa. A porosità di parechje parti strutturali hè finu à 15% ～ 20%. A porosità di e parti aduprate cum'è dispositivi di filtrazione pò esse alta cum'è 50%. À l'altra parte di a serie, a porosità di e parti falsificate o anca hè solu 1% o menu. Questi materiali diventanu particularmente impurtanti in l'applicazioni automobilistiche è aeree perchè ponu ottene livelli più alti di forza.
A resistenza à a trazione, a durezza è a duttilità di a lega P / M aumenteranu cù l'aumentu di a densità, è a macinabilità pò ancu esse migliorata, perchè a porosità hè dannosa per a punta di l'utensile.
L'aumentu di u livellu di porosità pò migliurà e prestazioni di isolamentu acusticu di e parti. L'oscilazione di smorzamentu in e parti standard hè significativamente ridutta in e parti P / M, ciò chì hè assai impurtante per e macchine utensili, soffianti di aria condizionata è strumenti pneumatici. Una porosità alta hè ancu necessaria per ingranaggi autolubricanti.

Difficultà in machining

Ancu se unu di i scopi di u sviluppu continuu di l'industria P / M hè di eliminà l'usinamentu, è una di e principali attrazioni di u prucessu P / M hè chì solu una piccula quantità di trasfurmazioni hè necessaria, parechje parti anu sempre bisognu di post-trattamentu per ottene una precisione più alta o una migliore finitura superficiale. Sfortunatamente, l'usinamentu di queste parti hè estremamente difficiule. A maiò parte di i prublemi incontrati sò causati da a porosità. A porosità porta à una micro fatica di l'avanguardia. L'avanguardia hè in continuu tagliu in e fora. Passa trà e particelle è i buchi. Un picculu impattu ripetutu porta à piccule crepe nantu à u tagliu.

Queste crepe di fatica crescenu finu à u colpu di punta. Stu tipu di micro chipping edge hè di solitu assai chjucu, è di solitu mostra usura abrasiva normale.
A porosità riduce dinò a cunduttività termica di e parti P / M, chì si traduce in alta temperatura à l'avanguardia è provoca l'usura è a deformazione di i crateri. A struttura porosa cunnessa internamente furnisce un percorsu per u scaricamentu di u fluidu di tagliu da l'area di taglio. Chistu pò causà crepe calde o deformazioni, in particulare in a perforazione.

L'aumentu di a superficia causata da a struttura porosa interna porta ancu à l'ossidazione è / o carbonizazione durante u trattamentu termicu. Cum'è l'accennatu prima, questi ossidi è carburi sò duri è resistenti à l'usura.

A struttura porosa dà ancu u fiascu di a lettura di durezza di a parte, chì hè estremamente impurtante. Quandu a macro durezza di una parte P / M hè misurata intenzionalmente, include u fattore di durezza di u foru. A struttura porosa porta à u crollu di a struttura è dà l'impressione sbagliata di parti relativamente morbide. E particelle sò assai più dure. Cumu hè descrittu sopra, a differenza hè drammatica.

L'esistenza di inclusioni in parti PM hè ancu svantaghju. Durante l'usinamentu, queste particelle saranu tirate da a superficie, è u scratch o u scratch seranu furmati nantu à a superficia di a parte quandu hè strufinata davanti à l'utensile. Queste inclusioni sò generalmente grandi, lascendu fori visibili nantu à a superficie di a parte.

A differenza di cuntenutu di carbonu porta à l'inconsistenza di a lavorabilità. Per esempiu, u cuntenutu di carbone di a lega fc0208 va da 0.6% à 0.9%. Un lotu di materiali cun 0.9% di contenutu di carbonu sò relativamente duri, dendu à una vita di l'utile scarsa. L'altru batch di materiali cun 0.6% di contenutu di carbonu hà una vita d'uttellu eccellente. E duie leghe si trovanu in a gamma permissibile.

U prublema finale di lavorazione hè in relazione cù u tippu di tagliu chì si faci nantu à a parte P / M. Cum'è a parte hè vicina à a forma finale, a prufundità di tagliu hè di solitu assai bassa. Questu richiede un tagliu liberu. L'accumulazione di chip nantu à l'avanguardia porta spessu à micro chipping.

Tecnulugia di prucessu

Per superà questi prublemi, parechje tecnulugie (uniche per l'industria) sò applicate. A struttura porosa di a superficia hè spessu sigillata da infiltrazione. U tagliu gratuitu addizionale hè di solitu necessariu. Recentemente, sò state aduprate tecniche migliorate di produzzione di polveri pensate per aumentà a pulizia di a polvere è riduce l'ossidi è i carburi durante u trattamentu termicu.

A struttura porosa di a superficia chjusa hè realizata da metallo (generalmente rame) o infiltrazione di polimeri. Hè statu speculatu chì l'infiltrazione agisce cum'è lubrificante. A maiò parte di i dati sperimentali mostranu chì u veru vantaghju risiede in a chjusura di a struttura porosa di a superficia è cusì impedisce a micro fatigue di l'avanguardia. A riduzzione di chjachjarate migliora a vita di l'uttellu è a finitura superficiale. L'usu più drammaticu di l'infiltrazzioni mostra un 200% di crescita di a vita di l'uttellu quandu a struttura porosa hè chjusa.

Additivi cume MNS, s, MoS2, MgSiO3 è BN sò cunnisciuti per aumentà a vita di l'utensili. Sti additivi migliuranu a machinabilità facilitendu a separazione di i chips da u pezzu di travagliu, rompendu i chips, impedendu l'accumulazione di chip è lubrificendu l'avanguardia. Aumentà a quantità di additivi pò migliurà a lavorabilità, ma riduce a forza è a durezza.

A tecnulugia di atomizazione in polvere per cuntrullà a sinterizazione è u gasu di u fornu di trattamentu termicu permette di pruduce pulveri puliti è parti, chì minimizeghja a presenza di inclusioni è di carburi di ossidu superficiale.

Strumentu materiale

L'utili più largamente aduprati in l'industria P / M sò quelli materiali chì sò resistenti à l'usura, resistenti à i crack crack è senza chip in cundizione di bona finitura superficiale. Queste caratteristiche sò utili per ogni operazione di lavorazione, in particulare per e parti P / M. I materiali di l'utensili inclusi in sta categuria sò strumenti di nitruru di boru cubicu (CBN), cermetti senza rivestimentu è rivestiti, è carburi cimentati sinterizzati rivestiti migliorati.

I strumenti CBN sò attraenti per via di a so alta durezza è resistenza à l'usura. Questu strumentu hè statu adupratu da parechji anni in a trasformazione di l'acciaiu è di u ghisa cù a durezza Rockwell di 45 o più. Tuttavia, à causa di e pruprietà uniche di a lega P / M è di a differenza significativa trà microhardness è macrohardness, strumenti CBN ponu esse aduprati per e parti P / M cù durezza Rockwell di 25. U parametru chjave hè a durezza di e particelle. Quandu a durezza di e particelle supera i gradi 50 di Rockwell, l'attrezzi CBN sò dispunibili indipendentemente da u valore di durezza macro. A limitazione evidente di sti strumenti hè a so mancanza di durezza. In casu di tagliu intermittente o alta porosità, hè necessariu un rinfurzamentu di u bordu cumpresi smussatura negativa è levigatura pesante. Un tagliu chjaru simplice pò esse fattu cù tagliu tagliatu.

Ci sò parechji materiali di CBN chì sò efficaci. U materiale cù a migliore tenacità hè principalmente cumpostu da tuttu u CBN. Anu una resistenza eccellente, cusì ponu esse aduprati per sgrossà. E so limitazioni sò di solitu liate à a finitura superficiale. Hè largamente determinatu da e particelle CBN individuali chì formanu u strumentu. Quandu e particelle cadenu da u tagliu, influenzeranu a superficie di u materiale di u travagliu. Tuttavia, ùn hè micca cusì seriu chì u strumentu di particella fina cade da una particella.

U materiale CBN di solitu adupratu hà un elevatu cuntenutu di CBN è una dimensione media di particella. A lama di finitura CBN hè di granu finu, è u cuntenutu CBN hè bassu. Sò più efficaci quandu u tagliu leggeru è a finitura superficiale sò richiesti o quandu a lega chì hè trattata hè particularmente dura.

In parechje applicazioni di tagliu, a vita di l'utensili hè indipendente da u tippu di materiale. In altre parolle, qualsiasi materiale CBN pò uttene una vita simile di l'uttellu. In questi casi, a selezzione di materiale hè basata principalmente nantu à u costu più bassu di ogni tagliu. Una lama tonda hà una superficie intera CBN intera è pò furnisce quattru o più taglienti, chì hè più prezzu di quattru lame CBN intarsiate.

Quandu a durezza di e parti P / M hè inferiore à u gradu Rockwell 35, è a durezza di e particelle hè in u campu, u cermet hè di solitu una di e scelte. I Cermets sò assai duri, ponu impedisce efficacemente l'accumulazione di chip è ponu suppurtà à grande velocità. Inoltre, perchè i cermetti sò sempre stati aduprati per l'usinatura à alta velocità è finitura di l'acciaiu è di l'acciaio inossidabile, di solitu anu scanalature geometriche ideali adatte per vicinu à e parti furmate.

I cermetti d'oghje sò intricciati in a metallurgia, cù finu à 11 elementi in lega. Di solitu sò sinterizati da particelle TiCN è adesivu Ni Mo. TiCN furnisce durezza, resistenza à l'accumulazione di chip è stabilità chimica chì sò impurtanti per l'usu riesciutu di cermets. Inoltre, sti strumenti anu generalmente un elevatu cuntenutu adesivu, chì significa chì anu una bona durezza. In una parolla, anu tutte e caratteristiche di trasfurmazioni in lega P / M in modo efficace. Parechji tippi di cermetti sò efficaci, cum'è u carburu di tungstenu sinterizatu di carburu cementatu, più u cuntenutu di legante hè elevatu, megliu serà a durezza.

Un sviluppu relativamente novu cunnisciutu hè chì a deposizione di vapore chimicu à media temperatura (mtcvd) fornisce ancu un vantaghju per l'industria P / M. Mtcvd conserva tutta a resistenza à l'usura è a resistenza à l'usura di i crateri di a deposizione chimica tradiziunale à vapore (CVD), ma migliora dinò a durezza di modu obiettivu. A crescita di a durezza vene principalmente da a diminuzione di e crepe. U revestimentu hè depositu à alta temperatura è poi raffreddatu in u fornu. U rivestimentu cuntene crepe quandu l'utensile ghjunghje à a temperatura di l'ambiente per via di espansione termica inconsistente. Simuli à i graffi nantu à u vetru pianu, ste crepe riducenu a forza di l'avanguardia. A temperatura di deposizione più bassa di mtcvd porta à una frequenza di crepa più bassa è una migliore durezza di u tagliu.

Quandu u substratu di u rivestimentu CVD è di u rivestimentu mtcvd anu e stesse caratteristiche è vestimentu di u bordu, a differenza di a so durezza pò esse dimustrata. Quandu hè adupratu in applicazioni induve a durezza di u bordu hè necessaria, e prestazioni di u rivestimentu mtcvd sò megliu di quella di u rivestimentu CVD. Attraversu l'analisi, quandu si usanu parti P / M cù struttura porosa, a durezza di u bordu hè impurtante. U revestimentu Mtcvd hè megliu cà u rivestimentu CVD.

U rivestimentu fisicu di deposizione di vapore (PVD) hè più sottile è menu resistente à l'usura di u rivestimentu mtcvd o CVD. Tuttavia, u rivestimentu PVD pò sopportà un impattu significativu in l'applicazione. U revestimentu PVD hè efficace quandu u tagliu hè abrasivu, CBN è cermets sò troppu fragili è richiedenu una ottima finitura superficiale.

Per esempiu, a punta di carburu cementatu C-2 pò esse machinata fc0205 à una velocità di linea di 180 m / min è una velocità di avanzamentu di 0.15 mm / rivoluzione. Dopu avè lavoratu 20 parti, l'accumulazione di chip pò causà un micru crollu. Quandu u rivestimentu in PVD nitruru di titaniu (TIN) hè adupratu, l'accumulazione di chip hè limitata è a vita di l'utensili hè prolungata. Quandu u rivestimentu di stagnu hè adupratu per sta prova, e caratteristiche di usura abrasiva di e parti P / M sò attese di esse più efficaci cù u rivestimentu TiCN. TiCN hà guasgi a stessa resistenza à l'accumulazione di chip chì u stagnu, ma hè più duru è più resistente à l'usura cà u stagnu.

A struttura porosa hè impurtante è affetta a macinabilità di a lega fc0208. Quandu a struttura porosa è e caratteristiche cambianu, diversi materiali di l'uttellu furniscenu vantaghji currispondenti. Quandu a densità hè bassa (6.4 g / cm3), a macro durezza hè bassa. In questu casu, u carburu cimentatu rivestitu mtcvd furnisce a migliore vita di l'utensili. A micro fatigue di punta hè assai impurtante, è a durezza di a punta hè assai impurtante. In questu casu, una bona lama di cermet di durezza furnisce a vita massima di l'utensile.

Quandu si produce a stessa lega cù una densità di 6.8 g / cm3, l'usura abrasiva diventa più impurtante di a crepa di u bordu. In questu casu, u revestimentu mtcvd furnisce a migliore vita di l'utensili. U carburu cementatu rivestitu in PVD hè adupratu per pruvà i dui tippi di parti estremamente dure, è si rompe quandu tocca u tagliu.

Quandu a velocità aumenta (a velocità lineare hè più di 300 metri à u minutu), i cermetti è ancu i cermetti rivestiti produrranu usura di crateri. U carburu cimentatu rivestitu hè più adattu, soprattuttu quandu a tenacità di punta di u carburu cimentatu rivestitu hè bona. U revestimentu Mtcvd hè specialmente efficace per u carburu cimentatu cù zona ricca di cobalt.

I Cermets sò più cumunimenti aduprati per girà è noia. I carburi cementati rivestiti in PVD sò ideali per l'usinamentu di i fili perchè si pò aspettà velocità inferiori è più attenzione à l'accumulazione.

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