Qu'est-ce que le frittage et le pressage à chaud?

Le frittage est le chauffage d'une poudre à une certaine température pendant une certaine période de temps, puis le refroidissement du matériau pour obtenir un produit aux propriétés souhaitées. Tout ce processus de traitement thermique spécial est appelé frittage.

Le frittage permet aux compacts de poudre poreux de devenir le produit d'une certaine texture et propriétés. Bien que les attributs du produit soient liés à de nombreux facteurs avant le frittage, dans de nombreux cas, le processus de frittage a une influence significative, voire dominante, sur l'organisation et les propriétés du produit final.

Selon le principe de classification de la métallurgie des poudres sur frittage, le frittage de carbure cémenté appartient au frittage liquide multiphase. Du point de vue des caractéristiques de procédé du procédé de frittage, le frittage du carbure cémenté peut se faire par protection contre l'hydrogène, frittage sous vide, frittage par pressage à chaud, pressage isostatique à chaud, etc.

Après le frittage du comprimé en carbure cémenté, le changement le plus facilement observé est que le retrait volumique du bloc compact, la résistance accrue et la surface de l'alliage présentent un éclat métallique. Typiquement, le comprimé a une porosité d'environ 501 TP2T, tandis que l'article doit généralement être inférieur à 0,21 TP2T, ce qui est presque complètement dense. Avant le frittage, le bloc de pressage doit également être manipulé légèrement pour éviter qu'il ne soit endommagé pendant le processus de production. Alors que les produits frittés ont la force de résister à diverses conditions de travail.

Différent du processus de formation de poudre, le changement des propriétés de frittage indique qu'il y a des changements qualitatifs entre les particules de poudre dans le processus de frittage, c'est-à-dire que la liaison des grains d'alliage remplace le contact entre les particules de poudre qui font que l'alliage forme un corps entier solide, formant ainsi d'excellentes propriétés physiques et mécaniques.

Plusieurs étapes du processus de frittage

Le processus de frittage de carbure cémenté peut être divisé en quatre étapes de base.

Dans la première étape, le cerceau de frittage change comme suit :

1) Élimination de l'agent de formage. Au stade initial du frittage, à mesure que la température augmente, l'agent de formation se fissure progressivement (comme le caoutchouc) ou se vaporise (comme la paraffine) et exclut le corps fritté. En même temps, l'agent de mise en forme est plus ou moins Le corps fritté est carbonisé.

2) Réduction d'oxyde de surface de poudre. Lorsqu'il est fritté dans de l'hydrogène, l'hydrogène peut réduire les oxydes de cobalt et de tungstène. Lors du frittage sous vide, la réduction du carbone à cette température n'est pas forte.

3) L'état des particules de poudre change les unes avec les autres. A cette température, la contrainte de contact entre les particules de poudre est progressivement éliminée, la poudre métallique liée commence à récupérer et à recristalliser, les particules commencent à diffuser sur la surface et la résistance du compact est améliorée.

La température eutectique fait référence à une température à laquelle une phase liquide eutectique commence à apparaître dans le corps fritté lorsque la température est progressivement élevée, et pour le WC-Co, la température eutectique au moment du frittage à l'équilibre est de 1340%.

A la température précédant l'apparition de la phase liquide, en plus du processus qui se poursuit à l'étape précédente, certaines réactions en phase solide dans le corps fritté sont intensifiées, la vitesse de diffusion est augmentée et le flux plastique des particules est renforcé, de sorte que le corps fritté présente un retrait important.

Lorsque la phase liquide du corps fritté apparaît, le retrait du corps fritté est achevé rapidement et les grains de carbure se développent et forment un squelette, établissant ainsi la structure de base de l'alliage.

A ce stade, la microstructure et la composition de la phase liante de l'alliage changent quelque peu en fonction des conditions de refroidissement. Après refroidissement, un alliage de la microstructure finale est obtenu.

Le pressage à chaud est un processus dans lequel le pressage et le frittage sont effectués simultanément. En plus de l'utilisation habituelle de la technologie de chauffage par résistance et de chauffage par induction, il existe également de nouveaux procédés et équipements tels que le pressage à chaud sous vide, le pressage à chaud par vibration, le pressage à chaud d'égalisation, le pressage isostatique.

Le processus dans lequel la poudre de l'agent d'addition finale est placée dans un poinçon en graphite de manière à ce que le frittage et le pressage soient effectués simultanément est appelé pressage à chaud.

Bien que le pressage à chaud soit effectué simultanément avec les deux processus de pressage et de frittage, il n'y a aucune différence de principe par rapport au formage et au frittage par pression à froid ordinaires. Du point de vue de l'effet, le pressage à chaud raccourcit fortement la transition de phase et le temps de formation de l'alliage. Par conséquent, on peut dire que le processus de pressage à chaud est un processus de frittage activé. Le processus de densification des alliages produits par les deux méthodes de production a été comparé. D'après la courbe densité de l'alliage-temps de frittage, on peut voir que le processus de frittage prend 1 à 2 heures pour se terminer et qu'il ne prend que 3 à 10 minutes pour le pressage à chaud.

Le processus de frittage lors du pressage à chaud est un processus très déséquilibré. Lorsque le mélange de poudre est chauffé en continu sous pression, le film d'oxyde à la surface de la poudre est rompu sous pression et peut être réduit par du carbone. Cependant, contrairement au processus de frittage, le pressage à chaud n'a pas assez de temps pour équilibrer la solubilité de WC dans Co, et le processus de recristallisation à travers la phase liquide ne se produit pas pendant le processus de pressage à chaud. Par conséquent, le retrait du produit pressé à chaud est différent de la méthode de frittage ordinaire.

En outre, certaines études ont montré que le rétrécissement des produits pressés à chaud est causé par le processus d'écoulement. Avant l'apparition de la phase liquide, celle-ci reposait principalement sur l'écoulement plastique. Lorsque la phase liquide apparaît, le réalignement des particules de carbure sous l'action de la pression est aussi appelé écoulement de la phase liquide, de sorte que le compact se contracte. Le temps de pressage à chaud étant court, la diffusion et la recristallisation sont difficiles à réaliser.

En plus de la température et de la pression favorisant le retrait du processus de frittage, le temps de maintien a également un effet sur la densité du produit pressé à chaud. Plus la température est élevée, plus la force oculaire est importante, plus le retrait du compact dans le temps est intense au début du pressage à chaud et plus le temps nécessaire pour que la densité cesse presque complètement de changer est court. Lorsqu'un certain temps de maintien est atteint, la densité des briquettes ne continuera plus à augmenter, et il n'aura plus de sens de prolonger le temps de maintien.

De plus, les poudres présentant des défauts cristallins peuvent atteindre une plus grande densité d'alliage car la présence de défauts peut activer le processus de pressage à chaud.

Le processus de pressage à chaud confère à ses produits un ensemble unique d'avantages. Par conséquent, ce processus joue un rôle majeur dans la production de carbure cémenté. La principale caractéristique de ce processus est.

a.Le produit pressé à chaud a une densité élevée et de bonnes performances. La porosité du produit pressé à chaud est extrêmement faible et la densité atteint presque la valeur théorique. Dans le même temps, comme le temps de pressage à chaud est court, les grains de carbure ne se développent pas en raison du processus de recristallisation, de sorte que le carbone du produit est plus fin que les grains de cristal de tungstène, ce qui confère au produit pressé à chaud une dureté plus élevée et une meilleure résistance à l'usure. , en particulier, il convient à la fabrication d'outils de précision tels que des rouleaux de précision et des pièces d'usure de haute précision.

b.La pression de pressage est faible et peut produire des produits à grande échelle. La pression unitaire de pressage requise pour le pressage à chaud n'est que d'environ un dixième de la pression à froid. De plus, la taille du produit peut être agrandie par soudage, et par conséquent, la taille du produit pressé à chaud est limitée par la capacité de la presse à être inférieure à la pression à froid.

A l'heure actuelle, le poids des produits en carbure cémenté obtenus par pressage à chaud peut atteindre plusieurs dizaines de kilogrammes voire plusieurs centaines de kilogrammes.

c.Il peut produire des produits aux formes compliquées. En raison du pressage à chaud, les matériaux en poudre ont une thermoplasticité et une bonne fluidité, de sorte qu'ils peuvent être transformés en produits façonnés aux formes compliquées, tels que des tubes à paroi mince et des produits tels que des cylindres à billes. Cependant, pour les pièces longues, il existe toujours un cas où la densité est inégale et les pièces longues soudées sont souvent soudées de manière inégale.

ré. Il peut produire des produits de grande taille et non déformés. La méthode de pressage à chaud surmonte les inconvénients de la déformation par pressage à froid et par frittage, et permet d'obtenir des pièces longues sans flexion et des produits creux aux dimensions relativement précises. Cependant, en raison du pressage à chaud, le cobalt est extrudé de la surface du produit, ce qui non seulement provoque une perte de cobalt (1 à 3%), mais rend également la surface du produit pressé à chaud rugueuse, ce qui est difficile à nettoyer et à traiter.

e. Convient pour la production d'une seule pièce. Les outils de pressage à chaud sont faciles à fabriquer et ont un cycle de production court, ils sont donc particulièrement adaptés à la production en une seule pièce ou en petit volume qui est nécessaire de toute urgence.

f.Faible productivité et coût élevé. La méthode de pressage à chaud ne peut produire qu'un à plusieurs produits à la fois. Le coût du moule est élevé et la durée de vie est courte. Par conséquent, il n'est pas adapté à une production à grande échelle. Il est généralement utilisé pour la production de la méthode de frittage à froid. produit.

g. Une haute technologie d'exploitation est nécessaire. Au cours du processus de pressage à chaud, la combinaison de la température et de la pression, de la montée en température et de la vitesse de refroidissement, et du contrôle du retrait joue un rôle décisif dans les performances et les défauts du produit. Par conséquent, l'opérateur doit avoir un haut niveau de compétence.

Il convient de noter que le développement du pressage à chaud à l'équilibre et du pressage à chaud isostatique surmonte certaines des lacunes du processus de pressage à chaud.