فرآیند تولید قطعات خودرو متالورژی پودر

I. بررسی اجمالی فرآیند و دامنه کاربرد
قطعات خودروهای متالورژی پودر از پودرهای فلزی به عنوان ماده اولیه اصلی استفاده می کنند. از طریق شکل‌دهی، تف جوشی و{1}}پست پردازش، شکل‌دهی نزدیک به-شبکه-شکل‌دهی و ساخت{4}}با عملکرد بالا به دست می‌آید. این فرآیند جمع و جور است، با استفاده از مواد بالا، و آن را به ویژه برای قطعات خودرو با حجم بالا، از نظر ساختاری پیچیده و هزینه{7} مناسب می‌سازد. محصولات معمولی موتورها، گیربکس ها، شاسی و لوازم جانبی بدنه را پوشش می دهند. مصرف هر خودرو در بازارهای اروپا و آمریکا تقریباً 20 کیلوگرم است و این روند به طور مداوم در حال افزایش است. مسیرهای فرآیند اصلی عبارتند از: تهیه پودر مواد خام، اختلاط، پرس، تف جوشی، تکمیل/ماشینکاری، عملیات حرارتی و عملیات سطحی، بازرسی و تحویل بسته بندی.

 

II. پودر مواد خام و مخلوط کردن

• آماده سازی پودر: عمدتاً از پودرهای{0} بر پایه آهن استفاده می شود که معمولاً با اتمیزه کردن آب/گاز تهیه می شود و به دنبال آن خشک کردن، الک کردن، بازپخت و کاهش برای کاهش محتوای اکسیژن/کربن و بهبود تراکم پذیری و قوام است. عناصر آلیاژی را می توان از طریق مخلوط کردن پودر قبل از آلیاژسازی یا متعاقب آن معرفی کرد.

• مخلوط کردن و پیش تصفیه: پودر پایه به طور یکنواخت با پودرهای آلیاژی (مانند مس، نیکل، مو)، گرافیت (C) و روان کننده های جامد (مانند استئارات روی و موم آمید) مخلوط می شود تا از ترکیب پایدار و توزیع اندازه ذرات اطمینان حاصل شود. پودر مخلوط باید از جداسازی و اکسیداسیون برای اطمینان از قوام دسته ای جلوگیری کند.

 

III. پرس و تف جوشی

• پرس کردن: پودر مخلوط در قالب سفارشی بارگیری می شود و به صورت یک طرفه یا دو طرفه روی یک پرس هیدرولیک پرس می شود. فشار پرس واحد معمولی تقریباً 80-10 مگاپاسکال است که با طرح کلی قطعه یک رنگ خالی سبز رنگ به دست می‌آید. شکل دهی باید یکنواختی چگالی، دقت ابعادی و دقت شکل را متعادل کند.

• تراکم تف جوشی: قسمت خالی سبز در یک اتمسفر محافظ (مانند N2/H2) تا 70 تا 90 درصد زیر نقطه ذوب اجزای اصلی گرم می شود. محدوده دمای متداول تف جوشی تقریباً 1100-1250 درجه است. رشد گردن و انقباض تخلخل از طریق انتشار سطحی، انتشار مرز دانه و جریان پلاستیک حاصل می شود. چگالی معمولی می تواند به 90 تا 95 درصد چگالی تئوری برسد و استحکام و چقرمگی را با هم ترکیب کند.

• روش‌های افزایش فرآیند: برای بهبود چگالی و عملکرد، فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند قالب‌گیری با فشار گرم (100-300 درجه) و قالب‌گیری فشاری با سرعت بالا (HVC) را می‌توان معرفی کرد تا چگالی قطعات پایه آهن را به حدود 7.4-7.5 گرم بر سانتی‌متر افزایش دهد. این برای اجزای بار بحرانی- مانند صندلی سوپاپ، چرخ دنده ها، چرخ دنده ها و میله های اتصال مناسب است.

 

IV. مسیر قالب گیری تزریقی (MIM) (مناسب برای قطعات کوچک پیچیده)

• تهیه خوراک: پودر فلز ریز (<20 μm) is mixed with polymer binder in an internal mixer, followed by cooling, crushing, and granulation to form a uniform feed.

• قالب گیری تزریقی: قالب گیری در یک پنجره تنظیم شده دما/فشار/فشار نگهداری انجام می شود. کنترل پر کردن قالب، تهویه و فشار نگه داشتن برای جبران انقباض، از شات های کوتاه، خطوط جوش و تمرکز تنش داخلی جلوگیری می کند.

• جداسازی و تف جوشی: بایندر به تدریج از طریق مراحل حلال/حرارتی/کاتالیزوری حذف می شود و به دنبال آن متراکم شدن از طریق تف جوشی در خلاء یا اتمسفر بی اثر انجام می شود. قطعات MIM دقت ابعادی بالایی دارند، با تلورانس‌های معمولی قابل کنترل در ±0.3٪ و برخی از ابعاد بحرانی به ±0.1٪ می‌رسند.

• نکات کاربردی: MIM (مجموعه تزریق فلز) برای اشکال پیچیده سه بعدی و ویژگی های کوچک مناسب است، اما برای سرمایه گذاری قالب، یکنواختی ضخامت دیواره و تولید دسته ای نیازمندی های بالایی دارد. معمولاً برای محفظه های سنسور، نازل ها، گیره ها و اجزای انتقال کوچک استفاده می شود.

 

V. پردازش، بازرسی و کنترل تولید انبوه ارسال-

• پس از{0}}پردازش: بسته به شرایط کار و الزامات عملکردی، تکمیل/شکل دادن، ماشینکاری (مناطق جفت گیری بحرانی)، عملیات حرارتی (کربورسازی، خاموش کردن، تمپرینگ، سخت شدن تف جوشی)، و عملیات سطحی (پوشش، آبکاری، فسفاته، سیاه شدن) برای دستیابی به سختی و مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر سایش، انجام می شود. یاتاقان‌های آغشته به روغن/قطعات روغن‌کاری خود-را می‌توان در روغن غوطه‌ور کرد-.

• بازرسی و کنترل کیفیت: قطعات متخلخل معمولاً انقباض خطی تقریباً 20% را تجربه می‌کنند که نیاز به کنترل از طریق اندازه‌گیری‌های ابعادی و موقعیتی، آزمایش سختی/چگالی، و آزمایش‌های غیرمخرب دارند. برای نقص‌های پنهان مانند سوراخ‌های شن، خراش‌ها و فرورفتگی‌ها در دیواره‌های داخلی سوراخ‌ها، می‌توان از ترکیب آنلاین آزمایش جریان گردابی و بازرسی سوراخ داخلی فیبر نوری برای بهبود نرخ تشخیص و کارایی استفاده کرد.

• تولید انبوه و کنترل فرآیند: مونتاژ قطعات خودرو معمولاً از فرآیندهای IATF 16949 و APQP/PPAP پیروی می کند، FMEA، برنامه های کنترل، SPC/MSA و سایر اسناد سیستم را ایجاد می کند. تأیید حلقه بسته از نمونه ابزارسازی (OTS) تا تولید آزمایشی تا تولید انبوه (SOP) برای اطمینان از پایداری فرآیند و قابلیت ردیابی اجرا می‌شود.