Demir Alaşımları Tozu: Eksiksiz Bir Kılavuz

Bu Gönderiyi Paylaş

İçindekiler

Demir alaşımları tozu nikel, krom, manganez ve karbon gibi alaşım elementleriyle karıştırılmış demirin toz metalurjisi formlarını ifade eder. Demir toz metalurjisi, demir bazlı toz karışımlarını sıkıştırarak ve sinterleyerek kontrollü yoğunluğa, gözenekliliğe, mukavemete, manyetik ve diğer özelliklere sahip parça ve bileşenlerin imalatına olanak sağlar.

Demir Alaşımları Tozuna Genel Bakış

Demir alaşımlı tozlar, geleneksel demir ve çelik formlarına göre çeşitli avantajlar sağlar:

  • Neredeyse net şekil yetenekleriyle yüksek boyutsal doğruluk ve tekrarlanabilirlik
  • Kontrollü gözeneklilik ve yoğunluklar elde etme yeteneği
  • Azaltılmış işleme nedeniyle daha düşük üretim maliyetleri
  • Daha düşük atık üretimi ile yüksek malzeme kullanımı
  • Karmaşık parçaların seri üretimi için yetenek

Demir alaşımlı toz, aşağıda özetlendiği gibi saf demir, düşük alaşımlı çelikler, takım çelikleri, paslanmaz çelikler ve yumuşak manyetik alaşımlarda yaygın olarak bulunur:

Demir Alaşımlı Toz Türleri

Toz TipiAlaşım ElementleriÖzelliklerUygulamalar
Saf DemirKarbon < %0,008, OksYüksek yeşil mukavemet, düşük maliyetOtomotiv, makine
DüşükC, Mn, Si, Cr, MoGeliştirilmiş mukavemet, sertleşebilirlikOtomotiv, petrol/gaz
Takım ÇelikleriC, W, Mo, V, CoYüksek sertlik, aşınma direnciKesici takımlar, kalıplar
Paslanmaz ÇeliklerCr, Ni, MoKorozyon direnci, mukavemetVanalar, denizcilik
Yumuşak ManyetikNi, Mo, Cu, NbYüksek geçirgenlik, düşük kayıpElektromıknatıslar, motorlar

Demir Alaşımlı Tozun Özellikleri

Demir alaşımlı tozun özellikleri, uygun alaşım elementleri ve işleme koşulları seçilerek uyarlanabilir:

ParametreÖzelliklerKontrol Yöntemi
KompozisyonAlaşım elementleri, kalıntılarToz üretim yöntemi
Parçacık boyutuİnce, ultra ince, mikro inceGaz/su atomizasyonu, öğütme
Parçacık şekliDüzensiz, küresel, pulsuGaz/su atomizasyonu, koşullar
SaflıkOksijen, azot, karbon seviyeleriTavlama, koruyucu atmosferler
Görünür yoğunlukYeşil yoğunluk, sinterlenmiş yoğunlukSıkıştırma basıncı, sinterleme
GözeneklilikAçık, kapalı gözeneklerSıkıştırma, alaşım bileşimi
Yüzey alanıÖzgül yüzey alanıParçacık boyutu dağılımı

Demir Alaşımlı Tozun Uygulamaları

Demir alaşımlı toz, aşağıdaki sektörlerde çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır:

EndüstriUygulamalarÖrnek Bileşenler
OtomotivDişliler, rulmanlar, filtreler, motor parçalarıBağlantı çubukları, eksantrik milleri, piston segmanları
Havacılık ve UzayYapısal parçalar, uçak ve türbin bileşenleriİniş takımları, türbin diskleri, bağlantı elemanları
MakineAşınma parçaları, takım bileşenleri, tahrik sistemleriBurçlar, miller, kamlar, kasnaklar
ElektrikYumuşak manyetik çekirdekler, rotorlar, elektrik motoru parçalarıTransformatörler, indüktörler, statörler, rotorlar
TüketiciKilit parçaları, jiletler, mıknatıslarAsma kilitler, manyetik tertibatlar
TıbbiCerrahi aletler, implantlar, cihazlarBisturiler, ortopedik implantlar, MR makineleri
demir alaşımları tozu
Demir Alaşımları Tozu: Eksiksiz Bir Kılavuz 3

Özellikler ve Tasarım Standartları

Demir alaşımlı toz parçalar, bileşim, mekanik özellikler, boyutlar, yüzey kalitesi ve test yöntemleri için özelliklere uygun olmalıdır. Önemli standartlar şunlardır:

StandartAçıklama
ISO 4492Metalik tozlar – Esneklik ve sertlik testleri
ISO 2738Sinterlenmiş metal malzemeler – Çekme test parçaları
ISO 3995Metalik tozlar – Yeşil mukavemetin belirlenmesi
ISO 4490Metalik tozların görünür yoğunluğunun ölçümü
MPIF StandartlarıMetal Tozları Endüstrileri Federasyonu tarafından yayınlanan malzeme standartları, test yöntemleri
ASTM B783Demir bazlı toz metalurjisi (PM) parçaları özellikleri

Tedarik edilen toz için minimum standartlar saflık, partikül boyutu dağılımı, görünür yoğunluk ve akış hızıdır. Bitmiş bileşenler için yoğunluk, mekanik özellikler, darbe enerjisi, sertlik, işlenebilirlik, korozyon direnci ve manyetik özellikler için özellikler mevcuttur.

Tasarım standartları, boyutsal toleranslar, yüzey kalitesi, flaş payı, kesit kalınlığı, pah yarıçapları, nervür yerleşimi ve duvar kalınlığı gibi faktörler hakkında yönergeler sağlar. Toz metal parça tasarımı için kurallar MPIF Standardı 35'te belirtilmiştir.

Toz Üretimi ve İşlemi

Demir alaşımlı toz için üretim süreci aşağıdaki temel adımlara sahiptir:

Toz Üretimi

Demir alaşımlı toz, şu yollarla üretilebilir:

  • Atomizasyon – Alaşımı eriterek ve erimiş akımı gaz veya su jetleri kullanarak ince damlacıklara ayırmak. Gaz atomize toz, presleme için ideal küresel parçacıklara sahiptir.
  • Mekanik Öğütme – Yüksek enerjili bilyalı değirmenlerde beslemenin tekrarlanan soğuk kaynak, kırılma ve yeniden kaynağı. Düzensiz şekle sahip ince toz üretir.
  • Elektroliz – Sulu çözeltilerden demir tozlarının elektrolitik birikimi.
  • İndirgeme – Demir oksit tozlarının hidrojen veya karbon monoksit gazı kullanılarak demire kimyasal indirgenmesi.
  • Diğer yöntemler – Karbonil ayrışması, döner atomizasyon, plazma atomizasyonu, buharın yoğunlaşması.
YöntemParçacık ŞekliParçacık BoyutuSaflıkMaliyet
Gaz AtomizasyonuKüresel15 – 150 μmYüksekYüksek
Su AtomizasyonuDüzensiz150 – 300 μmOrtaDüşük
Mekanik ÖğütmePulsu1 – 100 μmDüşükOrta

Toz Karıştırma

Temel demir tozu, gerekli nihai alaşım bileşimine göre alaşım elementleri, yağlayıcılar ve akış ajanları ile karıştırılır. Toz karışımı, homojen bir bileşim için bir karıştırıcıda homojenleştirilir.

Sıkıştırma

Sıkıştırma, istenen şekli elde etmek için toz karışımını yüksek basınç altında bir kalıp boşluğuna bastırarak yeşil bir sıkıştırma üretir. Yaygın sıkıştırma yöntemleri şunlardır:

  • Tek Etkili Presleme: Basit, düşük maliyetli, düşük üretim oranları için uygundur. 600 MPa'ya kadar basınçlar.
  • Çift Etkili Presleme: Toz, üst ve alt zımbalardan sıkıştırılır. 1000 MPa'ya kadar basınçlar. Daha iyi parça tekdüzeliği.
  • İzostatik Presleme: Bir sıvıda tüm yüzeylere uygulanan tekdüze basınç. Karmaşık şekiller, tekdüze yoğunluklar. Kapsülleme gerektirir.
  • Rulo Sıkıştırma: Toz, bir levha oluşturmak için iki rulo arasında sıkıştırılır. Levha, presleme için granüle edilir. Toz akışını iyileştirir.

Sinterleme

Sinterleme, parçacıklar arasındaki bağı oluşturmak için erime noktasının altında ısıtarak sıkıştırmayı yoğunlaştırır. Sinterleme, gözenekleri ortadan kaldıran ve mukavemeti artıran difüzyon süreçlerini etkinleştirir. Sinterleme, oksidasyonu önlemek için kontrollü atmosferlerde yapılır.

İkincil İşlemler

Nihai parça geometrisini ve uygulama tarafından talep edilen özellikleri elde etmek için kumlama, yeniden presleme, infiltrasyon, işleme, yüzey işlemi gibi ek işlemler kullanılır.

Kurulum, İşletme ve Bakım

Aşağıdaki yönergeler toz presleri ve sinterleme fırınları için geçerlidir:

  • Ekipmanı üretici özelliklerine göre düz, titreşimsiz temellere kurun
  • Eşitsiz sıkıştırmayı önlemek için presleme ekipmanındaki ram ve takviyeyi düzleştirin
  • Çalışma kılavuzuna göre preslerin ve zımbaların yeterli yağlanmasını sağlayın
  • Uygun egzoz havalandırma ve soğutma sistemleri kurun
  • Fırınlardaki sıcaklık sensörlerini, kontrolörleri ve kayıt cihazlarını kalibre edin
  • Oksidasyonu en aza indirmek için azot veya ayrışmış amonyak gibi inert gazlar kullanın
  • Ekipmanın önleyici bakımı için programlar ve prosedürler geliştirin
  • Presleme aletlerini ve zımbaları aşınma, çatlak veya hasar açısından düzenli olarak inceleyin
  • Fırın yalıtımını ve ısıtma elemanlarını periyodik olarak kontrol edin
  • Tekdüze ısıtma ve standartlara uygunluğu sağlamak için süreçleri rutin olarak doğrulayın
  • Operatörleri uygun çalışma prosedürleri, güvenlik önlemleri ve kalite kontrolleri konusunda eğitin
  • Ekipman incelemeleri, yağlama, ayarlamalar ve onarımlar için üretici yönergelerini izleyin
  • Tüm ekipman bakım faaliyetleri ve parça üretim verileri için kayıt tutun

Bir Demir Alaşımlı Toz Tedarikçisi Seçme

Bir demir alaşımlı toz tedarikçisi seçerken temel faktörler şunlardır:

ParametreAçıklama
Toz kalitesiKimya, partikül şekli, boyut dağılımı, saflık
Bileşim aralığıÇeşitli malzeme kaliteleri ve alaşım sistemleri
Üretim yetenekleriAtomizasyon, öğütme, karıştırma, eleme, kurutma
Test tesisleriKimyasal analiz, partikül boyutu, yeşil yoğunluk, sinterlenmiş özellikler için
Kalite sertifikalarıISO 9001, IATF 16949, AS9100, ISO 13485
Teknik uzmanlıkAlaşım bilgisi, parça tasarım girdileri, uygulama mühendisliği
Müşteri desteğiTaleplere duyarlılık, proje yönetimi
TeslimatZamanında teslimat kaydı, miktar esnekliği
Konumİşlemlere yakınlık, daha kısa teslim süreleri için
FiyatlandırmaRekabet gücü, hacim indirimleri, istikrar

Tedarikçiler, bileşimi, partikül boyutu dağılımını, görünür yoğunluğu ve elek analizini detaylandıran analiz sertifikaları sağlamalıdır. Parça tasarımı ve toz seçimi konusunda işbirliği yapmak için teknik ekiplere sahip olmalıdırlar. Tedarikçinin süreç ve kalite kontrolleri, toz partiden partiye tutarlılığı sağlamalıdır.

demir alaşımları tozu
Hazırlanmış Metal Tozları

Toz Metalurjisinin Artıları ve Eksileri

AvantajlarDezavantajlar
Neredeyse net şekil, minimum işlemeHadde alaşımlarına kıyasla sınırlı malzeme mukavemeti
İyi boyutsal hassasiyetPres kapasitesine bağlı boyut sınırlamaları
Karmaşık geometriler mümkünŞekil karmaşıklığı, duvar kalınlığı üzerindeki kısıtlamalar
Seri üretim için ekonomikİkincil işlemler, daha düşük hacimler için maliyeti artırır
Geniş alaşım yelpazesi mevcutturPreslemeden kaynaklanan anizotropik özellikler
İşlemeye kıyasla minimum atıkKontrollü atmosfer sinterleme gereklidir
Metal işlemeden daha düşük enerji tüketimiToz üretimi için sermaye yatırımı
Filtreler, rulmanlar için gözeneklilik kontrolüToz işleme ve karıştırma uzmanlığına ihtiyaç duyulur

SSS

S: Mevcut demir tozunun farklı kaliteleri nelerdir?

C: Ana kaliteler arasında saf demir, düşük alaşımlı çelikler, takım çelikleri, paslanmaz çelikler ve yumuşak manyetik alaşımlar bulunur. Her biri, mekanik, manyetik veya diğer özellikler için uyarlanmış belirli bileşimlere sahiptir.

S: Demir tozu presleme için ideal partikül boyutu dağılımı nedir?

C: 15-150 μm'lik bir partikül boyutu aralığı tercih edilir, çoğunluğu 45-75 μm arasındadır. Daha ince toz daha iyi paketlenir, ancak kalıp dolumu için düşük akışa sahip olabilir. Daha kaba toz iyi akışa sahiptir ancak yoğunlaşmayı etkiler.

S: Presleme için toz akış özelliklerini nasıl iyileştirebilirsiniz?

C: %0,5-1 oranında çinko stearat veya etilen bis-stearamid gibi yağlayıcılar eklemek toz akış hızını iyileştirir. Tozu tavlamak veya küresel atomize toz kullanmak da akışı artırır.

S: Sinterlenmiş demir parçalarda çatlaklara ne sebep olur?

C: Büyük parçacıklar, geniş partikül dağılımı, yüksek alaşım içeriği, yüksek ısıtma/soğutma oranları ve kalın kesitler, sinterleme sırasında çatlak kusurlarına neden olabilir. Bileşimin, toz özelliklerinin, parça tasarımının ve sinterleme döngüsünün optimizasyonu gereklidir.

S: Toz metal parçaların boyutsal toleransını ne etkiler?

C: Temel faktörler arasında kalıp aşınması, preslemeden sonra elastik geri yaylanma, sinterleme sıcaklığı tekdüzeliği, parça geometrisi, ikincil işlemler ve son işleme yer alır. Süreç kontrolleri ve kalıp tasarımı kritiktir.

S: Demir tozu metalurjisi bileşenlerinin aşınma direncini nasıl iyileştirebilirsiniz?

C: Karbon, krom, molibden, vanadyum, tungsten ile veya emprenye ederek sertliği artırın. Daha düşük gözeneklilik ve daha yüksek yoğunlaşma da aşınma direncini artırır.

S: Demir parçalarda bakır infiltrasyonunun faydası nedir?

C: Erimiş bakır, kılcal etki yoluyla iç gözenekliliği doldurarak mukavemeti, elastik modülü, darbe enerjisini, yorulma ömrünü ve elektriksel iletkenliği iyileştirir.

S: Paslanmaz çelik tozları takım çeliği tozları gibi işlenebilir mi?

C: Hayır, paslanmaz ç

S: Sinterleme sırasında boyutsal değişime ne sebep olur?

C: Başlıca nedenler, gözeneklerin kapanmasıyla oluşan büzülme, hacim değişikliklerine neden olan faz dönüşümleri ve bozulmaya yol açan düzensiz sıcaklık dağılımıdır. Boyutsal değişimi en aza indirmek için uygun fırın kurulumu ve sinterleme döngüsü seçimi gereklidir.

daha fazla 3D baskı süreci öğrenin

Bültenimize Abone Olun

Güncellemeleri alın ve en iyilerden öğrenin

Keşfedilecek Daha Fazla Şey

Scroll to Top