مقالات
متالورژی پودر استیل چیست؟
مهر
متالورژی پودر استیل یکی از نوآوری‌های فولاد در قرن 21 برای تولید و ساخت قطعات با پیچیدگی و دقت ابعادی بالاست. فرآیندهای مختلفی مانند ریخته گری، فورج، تراشکاری و … برای تولید قطعات وجود دارند اما متالورژی پودر را می‌توان یکی از دقیق‌ترین روش‌های تولید قطعات دانست. در این مقاله قصد داریم شما را با تکنولوژی متالورژی پودر استیل بیشتر آشنا کنیم.
متالورژی پودر استیل چیست؟
متالورژی پودر استیل یا اصولاً متالورژی پودر از روش‌های تولید قطعات فلزی و سرامیکی است که قدمت بسیار زیادی به شکل تجاری در صنعت ندارد. برای این فرآیند از پودر استنلس استیل یا سایر مواد استفاده می‌شود. مبنای متالورژی پودر استیل بر اساس فشردن و پدیده تف‌جوشی پودر استنلس استیل است. به شکل ساده می‌توان گفت: این پدیده در زیر نقطعه ذوب صورت می‌گیرد و طی این فرآیند ذرات پودر استنلس استیل با تشکیل پیوند‌هایی به یکدیگر جوش خورده و ساختار همگن و مستحکمی را پدید می‌آورند.
پودر استیل
متالورژی پودر استیل چگونه انجام می‌شود؟
فولادهای پودر از طریق یک فرآیند تولیدی خاص انجام می‌شود که منجر به ایجاد ساختار بسیار ریزدانه فلز شده و به خواص متالورژیکی برجسته و ترکیب شیمیایی غنی‌تر منجر می‌شود. تولید قطعات به روش متالورژی پودر استیل در چهار مرحله صورت می‌گیرد که طی این مراحل پودر استنلس استیل به قطعه نهایی تبدیل می‌شود. در ادامه به تشریح این مراحل می‌پردازیم:
1- آماده سازی پودر استنلس استیل: برای تولید پودر استنلس استیل غالبا از روش اتمیزه کردن استفاده می‌شود. در این روش ابتدا آلیاژ استیل مورد نظر را ذوب می‌کنند. سپس با سرد کردن آهسته آن را به قطرات یا ذرات کوچک کروی تبدیل می‌کنند. سپس با استفاده از جریان آب و یا بخار با فشار بسیار بالا، این ذرات را پودر کرده و برای استفاده آماده می‌کنند. روش‌های دیگری نیز برای تولید پودر فلزات وجود دارد اما برای تولید پودر استنلس استیل از این روش استفاده می‌شود.
2- مخلوط کردن پودرها: در این مرحله از متالورژی پودر استیل پودرهای تولید شده را با یکدیگر مخلوط می‌کنند. پودر استنلس استیل به همراه برخی افزودنی‌ها و روان کننده‌ها ترکیب می‌شوند. نسبت ترکیب پودرها با یکدیگر برای بهبود آلیاژها اهمیت بسیار زیادی دارد چرا که می‌تواند بر انجام بهتر فرایند و خواص نهایی قطعات تولید شده اثر گذار باشد.
3- فشرده سازی پودرها: در این مرحله پودرهای مخلوط شده در قالب‌های مورد نظر تحت فشار قرار می‌گیرند تا شکل مورد نظر حاصل شود. در این مرحله پس از وارد شدن پودر استنلس استیل به درون قالب، به کمک ارتعاش، منافذ درون قالب پر می‌شوند. سپس فشار نهایی به پودر وارد می‌شود. در صنعت بسته به نوع و هندسه قطعه فشرده سازی تحت فشاری بین 80 تا 1600 مگاپاسکال انجام می‌شود که پس از فشرده سازی فضای خالی درون قطعه باقی نماند.
4- تف‌جوشی یا زینترینگ: مکانیزم اصلی در تولید قطعات به روش متالورژی پودر استیل، پدیده تف‌جوشی است. در مرحله فشرده سازی پیوند بین ذرات پودر استنلس استیل دائمی نیست و قطعات برای استفاده آماده نیستند. در این مرحله قطعات تحت فشار و دمای بالا قرار می‌گیرند. در این مرحله قطعات تحت دمایی پایین‌تر از دمای ذوب استیل قرار می‌گیرند. طی این مرحله پیوند جدیدی بین ذرات پودر استنلس استیل برقرار می‌شود که استحکام بسیار زیادی دارد.
چهار مرحله فوق را می‌توان اساسی‌ترین مراحل روش متالورژی پودر استیل دانست. پارامترهای هر مرحله اعم از دما و فشار برای فلزات و آلیاژهای مختلف، متفاوت است.
مراحل تولید قطعه با متالورژی پودر
روش‌های متالورژی پودر استیل
متالورژی پودر استیل به روش معمولی: در این روش چهار مرحله ذکر شده به روش سنتی انجام می‌شوند. تنها تفاوت آن با روش سنتی، مکانیزه شدن هر یک از این مراحل است.
متالورژی پودر استیل به روش قالب گیری تزریقی: این روش برای تولید قطعات با هندسه پیچیده در تیراژ بالا استفاده می‌شود. در این روش در مرحله اختلاط پودرها از نوعی چسب استفاده می‌شود که در مرحله آخر با اعمال حرارت از بین می‌رود و اثری از آن باقی نمی‌ماند.
متالورژی پودر استیل به روش پرس ایزواستاتیک: در این روش فشاری یکسان به پودر استنلس استیل وارد می‌شود و ساختار قطعه کاملا یکپارچه خواهد بود. پرس ایزواستاتیک به دو روش گرم و سرد انجام می‌شود که اتخاذ روش مناسب به جنس و هندسه قطعه بستگی دارد.
متالورژی پودر استیل به روش افزودن فلز: با توجه به مزایا و معایب متالورژی پودر استیل به روش‌های معمول، این روش کمی متمایز است. این روش نوین را می‌توان با فرآیند پرینت سه بعدی مشابه دانست که پودر فلز لایه لایه هندسه نهایی را تشکیل می‌دهد. روش افزودن فلز معمولا برای نمونه سازی سریع قطعات استفاده می‌شود و برای تولید انبوه اقتصادی نیست. در این روش برای مرحله تف‌جوشی از فناوری لیزر استفاده می‌شود. دقت ابعادی در این روش بسیار زیاد است و ضایعات تولیدی بسیار اندک است.
متالورژی پودر استیل روشی است که تولید با ضایعات بسیار کمی همراه است. ضمن اینکه با پیشرفت روز افزون تکنولوژی میزان تولید ضایعات نیز بسیار کمتر شده است. همچنین با این روش می‌توان قطعات را در تیراژ و با دقت ابعادی بسیار بالا تولید کرد.
از محدودیت‌ها و معایب متالورژی پودر استیل می‌توان به محدودیت در اندازه قطعات تولیدی اشاره کرد. همچنین هزینه مواد اولیه و تهیه پودر استنلس استیل در مقایسه با سایر روش‌ها بالاتر است. علاوه بر این امکان ایجاد تخلخل و آخال در درون قطعات تولیدی وجود دارد.
ساخت قطعات پیچیده با متالورژی پودر
کاربرد متالورژی پودر استیل
متالورژی پودر استیل در صنایع مختلف کاربرد فراوانی دارد. استنلس استیل به دلیل مقاومت خوبی که در برابر خوردگی و اکسیداسیون دارد، بیشتر از سایز فلزات برای قطعات تولیدی به روش متالورژی پودر استفاده می‌شود. از متالورژی پودر استیل برای تولید قطعات مورد استفاده در تجهیزات هوایی، دیسک توربین موتور جت، تولید چرخ دنده‌ها، قطهات خوردو، ابزار پزشکی و … استفاده می‌شود.
برای انتخاب آلیاژ مورد استفاده درتولید به روش متالورژی پودر استیل، باید 5 فاکتور مهم را بررسی کنیم. این 5 ویژگی عبارتند از:
مقاومت در برابر خوردگی
سختی
استحکام کششی
استحکام خستگی
اگر آلیاژ انتخاب شده در 5 ویژگی ذکر شده متناسب با نیازمندی‌های فنی طرح باشد، می‌توان از آن برای تولید قطعه به روش متالورژی پودر استیل استفاده کرد.
استفاده از متالورژی پودر در ساخت چاقو
کاربرد متالورژی پودر استیل در چاقو سازی:
از متالورژی پودر استیل برای ساخت چاقو نیز استفاده می‌شود. علت این کاربرد آن است که چاقوی تولید شده به این روش نسبت به ورش‌های سنتی مدت زمان طولانی‌تری تیزی خود را حفظ می‌کند. همچنین مقاومت به اکسیداسیون و خوردگی پودر استنلس استیل سبب شده است تا این روش برای تولید چاقو مورد استفاده قرار گیرد. البته باید در نظر داشت چاقوهای تولید شده به روش متالورژی پودر استیل کمیاب و گران قیمت هستند.
سخن آخر
متالورژی پودر استیل از روش‌های پیشرفته برای ساخت قطعات فولادی است که کاربرد وسیعی در تولید قطعات صنعتی دارد. در این روش از پودر استنلس استیل برای تولید قطعات استیل استفاده می‌شود. متالورژی پودر استیل شامل چهار مرحله می‌باشد که طی آن پودر استنلس استیل به قطعه نهایی با پیچیدگی و ابعادی دقیق تبدیل می‌شود.
