Czy możliwe jest wytwarzanie części metalowych przez kucie metalurgiczne?

W miarę jak coraz więcej producentów części metalowych dostrzega zalety metalurgii proszków, zaczynają oni poszukiwać nowych i ulepszonych metod wykorzystania tego procesu. Jednocześnie znają i orientują się w aktualnym procesie kucia.

A co, gdyby połączyć te dwie technologie i wytwarzać kute elementy metalowe o lepszych parametrach niż tradycyjne kucie proszków metali (PM)? To rzeczywiście możliwe. I ma nawet swoją nazwę: kucie proszków metali.

Przyjrzyjmy się bliżej zastosowaniu kucia metodą metalurgii proszków oraz tradycyjnej metalurgii proszków i kucia tradycyjnego. W nagrodę pokażemy nową alternatywę, która jest jeszcze bardziej wydajna niż kucie metodą PM…

Czym jest kucie proszków metali?

Kucie proszków metali to połączenie metalurgii proszków i kucia. Znane również jako kucie proszków, to kucie metali wykorzystuje materiały proszkowe, ponieważ mają one następujące zalety:

1 pojemność formowania

2. Zmniejszyć liczbę etapów procesu produkcji finalnych komponentów, co daje pewne potencjalne, wyjątkowe korzyści, takie jak odporność na pęknięcia i pęknięcia końcówki korbowodu

3 minimalne odpady

Reszta jest kuta w celu uzyskania części o wysokiej wytrzymałości, które będą trwalsze od tradycyjnych elementów wykonanych z proszków metali.

Proces kucia proszków metali rozpoczyna się od sprasowania surowego proszku, a następnie jego spiekania. Po spiekaniu, gdy element jest jeszcze w wysokiej temperaturze (powyżej 1800°F), manipulator natychmiast chwyta element i przenosi go do matrycy kuźniczej.

Jeśli nieruchomość jest związana z “lokalizacją”, to proces kucia proszków metali jest związany z “gęstością”. Celem jest wytwarzanie części o gęstości zbliżonej do pełnej. Zapewnia to wyższą wydajność i lepsze właściwości mechaniczne. Przy prawidłowej obsłudze, porowatość części można wyeliminować dzięki zastosowaniu ponad 99%.

Tradycyjne części kute z proszków metali a części spiekane

Decyzja o zastosowaniu kucia proszków wymaga zrozumienia, które metale nadają się do kucia i jaka jakość jest najważniejsza dla projektu. Metalurgia proszków pozwala na wytwarzanie skomplikowanych elementów z wyższą wydajnością niż kucie.

Materiały z proszków metali można poddać konwencjonalnej obróbce spiekania w celu poprawy wytrzymałości na rozciąganie i wytrzymałości zmęczeniowej przy zginaniu. Ze względu na naturalną zdolność metalurgii proszków do formowania netto, formowanie jest łatwiejsze niż tłoczenie i obróbka.

Niemniej jednak, gdy wytrzymałość jest absolutnie niezbędna, a PM nie wystarcza, lepszym wyborem może być proces kucia metalu. Kucie proszków zapewnia dobrą złożoność kształtu, ale metalurgia proszków jest nadal znacznie lepsza.

Mimo to wciąż istnieje wiele przykładów kucia metodą metalurgii proszków, które przyniosły imponujące rezultaty. Weźmy na przykład korbowód. Ma on unikalny kształt. Koniec sworznia wchodzi do wnętrza tłoka, a koniec korbowodu to duży otwór u dołu, który jest formowany na górnym wale. Dzięki kuciu metodą metalurgii proszków otwory te można wykonać w trakcie procesu kucia, co zmniejsza straty materiału i eliminuje konieczność stosowania zbyt dużej ilości “wypływki” do wypełnienia zatorów lub wgłębień po precyzyjnym kuciu.

Tradycyjną metodą kucia można wykuć 1,2 funta (ok. 0,5 kg) surowca, ale w przypadku kucia metodą metalurgii proszków, może zostać pozyskane tylko 1,02 funta (ok. 4,7 kg) taniego proszku żelaza, miedzi i węgla. Oznacza to ograniczenie przetwarzania wtórnego, co daje przewagę w grze.

A jeszcze lepiej: ultrawysoka temperatura jako alternatywa dla kucia proszkowego

Połączenie metalurgii proszków z kuciem brzmi jak rozwiązanie korzystne dla obu stron, prawda? To absolutna prawda… jeśli Twój budżet nie stanowi problemu.

Aby móc produkować wyroby z kutego metalu, producenci muszą:

1A zagęszczarka

2A specjalnie zaprojektowany piec do spiekania

Prasa kuźnicza 3A

4 inne urządzenia

Sprawienie, aby wszystkie te maszyny działały jest bardzo kosztowne i koszty te bezpośrednio poniesiesz.

Tradycyjna metalurgia proszków może nie zapewnić oczekiwanego poziomu wydajności, ale tradycyjne kucie może być bardzo drogie. Co więc możemy zrobić dla osób znajdujących się pomiędzy i na krawędzi?

Spiekanie w ultrawysokiej temperaturze może poprawić wytrzymałość i inne właściwości elementów z proszków metali, zbliżając je do kucia w metalurgii proszków. Spiekanie w ultrawysokiej temperaturze definiujemy jako nagrzewanie proszku żelaza do temperatury bliskiej 1360°C (2500°F).

To kompromis, który może w rzeczywistości przynieść więcej niż suma części. Tradycyjna metalurgia proszków może zapewnić wydajność kucia metodą metalurgii proszków na poziomie 50–70%. Spiekanie w ultrawysokiej temperaturze może zapewnić wydajność kucia metodą metalurgii proszków na poziomie 80–90%.

Dzięki zastosowaniu spiekania w bardzo wysokiej temperaturze można zachować większą dokładność wymiarową, jaką zapewniają proszki metali, a także uzyskać właściwości mechaniczne zbliżone do właściwości kucia uzyskiwanych w procesie metalurgii proszków.

Jednym z popularnych efektów ubocznych jest to, że zastosowanie ścisłego procesu obróbki plastycznej (PM) może zwiększyć efektywność wykorzystania materiału. Podczas kucia korbowodów producent musi usunąć powstałą “wypływkę”. Spiekanie w ultrawysokiej temperaturze pozwala uzyskać korbowód spełniający wymagania wytrzymałościowe bez konieczności ręcznego wykańczania, co czyni go gotowym do użycia w terenie.