Produktionsprocess av pulvermetallurgi bildelar

I. Processöversikt och tillämpningsområde
Bildelar i pulvermetallurgi använder metallpulver som kärnråvara. Genom formning, sintring och efter-bearbetning uppnås nära-net-formning och hög-tillverkning. Processen är kompakt, med högt materialutnyttjande, vilket gör den särskilt lämplig för-volymer, strukturellt komplexa och kostnadskänsliga-bildelar. Typiska produkter omfattar motorer, transmissioner, chassier och karosstillbehör. Användningen per fordon på den europeiska och amerikanska marknaden är cirka 20 kg, och denna trend ökar kontinuerligt. De huvudsakliga processvägarna inkluderar: beredning av råmaterialpulver, blandning, pressning, sintring, efterbehandling/bearbetning, värmebehandling och ytbehandling, inspektion och förpackningsleverans.

 

II. Råmaterial pulver och blandning

• Pulverberedning: Använder primärt järn-baserade pulver, vanligtvis framställda genom vattenförstoftning/gasförstoftning, följt av torkning, siktning, glödgning och reduktionsbehandlingar för att minska syre/kolhalten och förbättra kompressibiliteten och konsistensen. Legeringselement kan införas genom för-legering eller efterföljande pulverblandning.

• Blandning och förbehandling: Baspulvret blandas jämnt med legeringspulver (som Cu, Ni, Mo), grafit (C) och fasta smörjmedel (som zinkstearat och amidvax) för att säkerställa stabil sammansättning och partikelstorleksfördelning. Det blandade pulvret måste undvika segregering och oxidation för att säkerställa satsens konsistens.

 

III. Pressning och Sintring

• Pressning: Det blandade pulvret laddas i en anpassad form och pressas enkelriktat eller dubbelriktat på en hydraulisk press. Typiskt enhetspresstryck är cirka 10–80 MPa, vilket ger ett grönt ämne med delens kontur. Formningen måste balansera densitetslikformighet, dimensionsnoggrannhet och formprecision.

• Sintringsförtätning: Det gröna ämnet värms upp i en skyddande atmosfär (som N₂/H₂) till 70 %–90 % under huvudkomponenternas smältpunkt. Det vanliga sintringstemperaturintervallet är cirka 1100–1250 grader. Nacktillväxt och porositetskrympning uppnås genom ytdiffusion, korngränsdiffusion och plastiskt flöde. Den konventionella densiteten kan nå 90%–95% av den teoretiska densiteten, vilket kombinerar styrka och seghet.

• Processförbättringsmetoder: För att förbättra densiteten och prestanda kan avancerad teknik som varm formpressning (100–300 grader) och hög-höghastighetsformpressning (HVC) introduceras för att öka densiteten hos järn-baserade delar till cirka 7,4–7,5 g/cm³, vilket avsevärt förbättrar hållfastheten. Detta är lämpligt för kritiska lastbärande komponenter som ventilsäten, kedjehjul, växlar och vevstakar.

 

IV. Formsprutningsväg (MIM) (lämplig för komplexa smådelar)

• Foderberedning: Fint metallpulver (<20 μm) is mixed with polymer binder in an internal mixer, followed by cooling, crushing, and granulation to form a uniform feed.

• Formsprutning: Formning utförs inom ett inställt temperatur/tryck/hålltrycksfönster. Genom att kontrollera formfyllning, ventilering och hålltryck för krympkompensering undviks korta skott, svetslinjer och inre spänningskoncentration.

• Avbindning och sintring: Bindemedlet avlägsnas gradvis genom lösningsmedel/termiska/katalytiska steg, följt av förtätning genom sintring i vakuum eller inert atmosfär. MIM-delar har hög dimensionsnoggrannhet, med typiska toleranser som kan kontrolleras inom ±0,3 %, och vissa kritiska dimensioner når ±0,1 %.

• Anmärkningar om tillämplighet: MIM (Metal Injection Moulding) är lämplig för komplexa 3D-former och små detaljer, men den har höga krav på forminvesteringar, enhetlig väggtjocklek och satsproduktion. Det används vanligtvis för sensorhus, munstycken, klämmor och små transmissionskomponenter.

 

V. Efter-bearbetning, inspektion och massproduktionskontroll

• Efter-bearbetning: Beroende på arbetsförhållandena och funktionskraven utförs ytbehandling/formning, bearbetning (kritiska passningsområden), värmebehandling (förkolning, härdning, härdning, sintringshärdning) och ytbehandling (beläggning, galvanisering, fosfatering, svärtning) för att uppnå målhårdhet, korrosionsbeständighet och slitstyrka. Olje-impregnerade lager/själv-smörjande delar kan nedsänkas i olja-.

• Inspektion och kvalitetskontroll: Sintrade delar upplever vanligen linjär krympning på cirka 20 %, vilket kräver kontroll genom dimensions- och positionsmätningar, hårdhets-/densitetstestning och icke-förstörande testning. För dolda defekter som sandhål, repor och bucklor i hålens innerväggar kan en onlinekombination av virvelströmstestning och fiberoptisk inre hålinspektion användas för att förbättra detekteringshastigheten och effektiviteten.

• Massproduktion och processkontroll: Montering av fordonsdelar följer vanligtvis IATF 16949 och APQP/PPAP-processer, upprättande av FMEA, kontrollplaner, SPC/MSA och andra systemdokument. Verifiering med sluten-loop implementeras från verktygsprov (OTS) till pilotproduktion till massproduktion (SOP) för att säkerställa processstabilitet och spårbarhet.