Net şekilli parçaların karmaşık bir hale getirilmesinde demir tozu metalurjisi (ferrous powder metallurgy P/M) düşük maliyetli ve verimli bir işleme tekniği olarak görülmektedir.
Bu teknikle üretilen parçalar diğer tekniklere oranla;
•damgalama,
•döküm
•dövme
gibi geleneksel işleme teknikleriyle,
•maliyet,
•geri dönüşüm ortamı ve özellikleri
bakımından rekabet etmektedir.
Hatta ikincil işlemleri ortadan kaldırması ya da minimuma indirmesi nedeniyle (işleme gibi) demir tozu metalurjisi oldukça çekici bir işleme tekniği olmaktadır.Toz, tozun kimyasal bileşimi, sıkıştırma ve sinterleme, bileşenlerin mekanik özellikleri üzerinde büyük bir etkiye sahiptir
Otomotiv sektöründe metalürjinin uygulanması (göbekler, halkalar, kayan manşonlar, debriyaj konileri ) FeCrMoC, FeCrC, FeNiMoCuC gibi yeni yüksek performanslı malzemelerin gelişmesine yol açmıştır. Bu malzemelerin optimum kullanılması için en önemli kriter yorgunluk performansıdır. Mikro yapının çeşitli homojenliği, malzemenin yorulma performansını etkileyebilir.
Sinterleme koşulları da, mikro yapıyı iyileştirmek ve bu nedenle yorulma dayanımını iyileştirmek için değiştirilebilir.
Toz
Demir tozu
Demir tozu iki farklı toza ayrılabilir:
Sünger demir tozu
Bir magnetit kaygan (Fe3O4 ) ve kok ve kireçtaşı (Hoganas Süreci) indirgenmesinden oluşur.
•Bantlı fırında öğütme,
•eleme,
•tavlama ve
•dengeleme,
toz büyüklüğünün 150 um’nin altında bir partikül ile üretilmesinin farklı aşamalarıdır.
Toz güçlüdür ancak düşük bir sıkıştırılabilirliğe sahiptir ve <6.8 g / cm³ yoğunluğa sahip bileşen için kullanılır.
Su atomize toz
Su jetleri ile eritilip atomize edildikten sonra, tozlanma otomizasyon sırasında aşırı hızlı soğutma nedeniyle istenenden daha zordur. Susuzlaştırılmış, kurutulmuş, manyetik olarak ayrılmış, elenmiş, bir ısıl işlemden sonraki adımlar. Bunları yumuşatmak ve oksijen ve karbon içeriğini azaltmak için, tozlar kontrollü bir atmosferde tavlanır. Bu toz yaklaşık partikül büyüklüğü yaklaşık 85 um olan yüksek basınçtadır ve manşon kovanı, eşleyici göbeği, eşleyici halkası gibi > 6,8 g / cm³ yoğunluğa sahip bileşenler için kullanılır.
Alaşım Elementlerinin Etkisi
Sert etkin sinterlenmiş demirli malzemelerin elde edilmesi için,
•Bakır
•Nikel,
•Molibden,
•Krom,
•Manganez,
•Silisyum
•Karbon
Gibi diğer alaşım elementlerinin eklenmesi gerekir.
Preslenmiş ve sinterlenmiş P/M bileşenleri için, alaşım elemanlarının yanı sıra ekleme modunun (karıştırılmış, önceden alaşımlı veya difüzyon alaşımlı) karışım, sıkıştırma ve sinterleme adımlarının her biri üzerindeki etkisi çok önemlidir.
Karbon (ağırlıkça% 0.1-0.7)
Çelik ve PM çeliği için temel elemandır. Martensitik dönüşümün sıcaklığındaki artış nedeniyle karbon, gerilme mukavemetini ve sertliğini arttırır, ancak sonuç olarak uzamayı azaltır. Ağırlıkça> 0,8’lik bir konsantrasyon için. -% artık östenit oluşumu meydana gelir ve çekme dayanımı düşer.
Nikel (ağırlıkça% 1-4)
Darbe dayanımı, yorulma dayanımı ve iyi aşınma dayanımı vardır. Sinterleme sırasında bir büzülme gözlenebilir.
Molibden (ağırlıkça% 0.4-1.4), Krom (ağırlıkça% 0.5-3.0)
Krom, molibden gibi alaşım elementleri sertlik, kuvvet ve tokluk gibi özellikleri geliştirmek için karbonlu demire eklenir.
Bakır (ağırlıkça % 1.0-3.0)
Genellikle, diğer alaşım elementleri ile birlikte kullanılır. Bakır ve grafit ilaveleri sinterlenmiş kompaktda büyümeye neden olur.
Manganez (ağırlıkça% 0.1-2.0)
Molibden ile birlikte gücü ve sertliği arttırın.
Silisyum (ağırlıkça% 0.5-3.0)
Silisyumun demire eklenmesi, demirin manyetik özellikleri üzerinde etkilidir. Silikon, direnci arttırır ve doygunluk endüksiyonunu azaltır. Sinterleme sırasında sıvı faz gerçekleşir.
Fosfor (genellikle ağırlıkça% 0.45)
Ütüye fosfor eklenmesi yumuşak manyetik özellikler üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir. Elemanlar daha açık alfa fazını dengeler ve 1050 ℃ civarında bir sıvı faz oluşturur. Sinterleme, 1120 ℃ yaygın olarak kullanılan sıcaklıkta gerçekleşir. Fosfor doygunluk indüksiyonunda bir artışa, zorlayıcı alanda bir azalmaya ve dirençte bir artışa neden olur.
Alaşım teknolojisi
Saf demirin mekanik özelliklerini geliştirmek için alaşım elementlerinin eklenmesi, yani mukavemet, sertlik, süneklik, darbe dayanımı, yorulma dayanımı bileşenlerin üretimi için çok önemlidir.
Farklı alaşım teknolojisinin grafiksel gösterimi Şekil 1’de gösterilmektedir.
Toz karakterizasyonu
Metal tozlarının imalat sırasındaki davranışı büyük ölçüde, aşağıdaki gibi farklı özellik kategorisi ile karakterize edilebilen, tozun özelliklerine bağlıdır:
1. Metalurjik özellikler: kimyasal bileşim ve safsızlıklar, mikro sertlik
2. Geometrik özellikler: parçacık boyut dağılımı, parçacık şekli
3. Mekanik özellikler: akış süresi, sıkıştırılabilirlik, geri yay, görünür yoğunluk, doldurma faktörü
4. Tozun özellikleri, sıkıştırma ve sinterleme davranışına ve mekanik özelliklerine karar verir.
Sıkıştırma
Metal tozları yağlayıcılarla karıştırıldıktan sonra (örneğin ağırlıkça% 0,4 ila 1,4 arası balmumu ve grafit karışımı )Premix diye adlandırılır. Karışım hassas bir kalıba beslenir ve genellikle oda sıcaklığında sıkıştırılır
Normal olarak, istenen yeşil yoğunluğu elde etmek için 400 ila 700 MPa arasındaki basınçlar kullanılır.
Bir bileşenin yeşil yoğunluğu ve yeşil gücü;
•sıkıştırma basıncına,
•bileşen geometrisine
•toz bileşimine
bağlıdır. Önceden pürüzlendirilmiş tozlar, tamamen alaşımlı tozlara kıyasla yüksek bir sıkıştırılabilirliğe sahiptir.
Toz seçimi ve sinterleme koşulları, numunelerin mekanik özellikleri üzerinde büyük bir etkiye sahiptir.
Kaynak :
1-Scholarlypages
2-Vibgyorpublishers
