مقاله 12 : متالورژی ( معرفی )

[negar*]

صنعت متالورژی پودر

متالورژی پودر P/M يک روش بسيار پيشرفته برای توليد قطعات آهنی و غيرآهنی با قابليت اعتماد بالاست. با مخلوط کردن پودرهای عناصر و يا آلياژهای مختلف و سپس فشرده کردن آنها در يک قالب بوسيله پرس، شکل نهايی قطعه بدست می آيد. در مرحله بعد، اين قطعه خام در يک کوره مخصوص با اتمسفر کنترل شونده گرما داده می شود (يا به اصطلاح سينتر می شود) و به اين ترتيب ذرات پودر به هم می چسبند. از آنجا که در اين فرآيند هيچ براده ای توليد نمی شود، در قطعه نهايی بيش از 97% مواد خام اوليه مورد استفاده قرار می گيرد. به همين خاطر در متالورژی پودر صرفه جويی زيادی در مصرف انرژی و مواد اوليه صورت می گيرد.فرآيند متالورژی پودر يک فرآيند کم هزينه در توليد قطعات ساده و يا پيچيده در تعداد چندصدتايی تا چندهزارتايی در ساعت، با ابعادی با دقت بالاست. در نتيجه در بدترين حالت، يک فرآيند ماشينکاری جزئی بر روی قطعه مورد احتياج است. همچنين قطعات توليد شده ممکن است تحت عمليات سايزينگ )Sizing) برای دقيق تر کردن ابعاد و کوينينگ (Coining برای دقيق تر کردن( ابعاد، افزايش چگالی و استحکام قطعه قرار بگيرد.بيشتر قطعات توليد شده بوسيله متالورژی پودر کمتر از 2.3 کيلوگرم (5 پوند) وزن دارند، اگرچه می توان قطعاتی با وزن 16 کيلوگرم (35 پوند) را هم بوسيله ماشين آلات متعارف متالورژی پودر توليد کرد. بسياری از قطعات اوليه ای که بوسيله متالورژی پودر توليد می شدند، مانند بوش ها و ياتاقان ها، شکل های ساده ای داشتند، اما امروزه به دلايل اقتصادی بيشتر قطعات چند سطحی و با کانتورهای پيچيده به کمک فرآيند متالورژی پودر توليد می شوند.

[negar*]

قطعات متالورژي پودر در كمك فنر



شکل دادن
در فرآیند شکل دادن ، روشهای مختلفی برای تهیه محصول به‌صورت شکل نهایی بکار برده می‌شوند. این روشها شامل نورد ، آهنگری ، اکستروژن ، کشیدن ، پرس‌کاری ، چرخشی ، چرخشی برشی ، انفجاری ، الکترومغناطیسی ، الکتروهیدرولیکی و غیره می‌باشند که برخی از مهمترین این روشها در زیر بررسی می‌گردند.
نورد کاری (غلتک کاری)
قسمت اعظم فولادی که در کارخانه‌های فولادسازی به‌صورت شمش تهیه می‌گردد، توسط دستگاههای نورد به ورق ، تیرآهن ، تسمه‌های فولادی ، ریل ، انواع پروفیل ، لوله و سیم تبدیل می‌شود. دستگاه نورد بطور ساده و ابتدایی از دو غلتک استوانه‌ای که روی هم قرار گرفته‌اند، تشکیل شده است. استوانه‌های مذکور بوسیله موتورها در جهت عکس یکدیگر حرکت دورانی نموده ، بدین ترتیب اگر شمش بین آنها هدایت گردد، استوانه‌ها آن را گرفته و از شکاف بین خود عبور می‌دهند.در اثر این عمل ، جسم پهن و طویل می‌شود. با انجام این عمل به دفعات و نزدیکتر کردن استوانه‌ها به یکدیگر ، سیم پهن تر ، نازکتر و طویل‌تر خواهد شد. محصولات نورد شامل میل گرد ، میل چهار و گوش ، تسمه باریک ، تیرآهن ، ناودانی ، ریل ، ورق و صفحه‌های فولادی با ضخامت‌های متفاوت ، لوله‌های بدون درز و با درز و با مقاطع دایره‌ای ، بیضی و چندضلعی می‌باشند.
آهنگری (پتک‌کاری)
عملیات آهنگری توسط ضربه چکش یا دستگاه پرس انجام می‌پذیرد. این روش ، شامل کار بر روی فلز توسط چکش‌کاری یا پرس‌کاری تا حصول شکل نهایی با قالب یا بدون قالب است. چکش‌کاری به دو روش دستی و ماشینی قابل انجام است که امروزه اکثرا چکش‌های ماشینی بکار گرفته می‌شوند. این چکش‌ها با بخار یا هوای فشرده کار می‌کنند و با اعمال ضربه‌های سنگین ، چکش‌کاری قطعات را انجام می‌دهند.
برای ساخت قطعاتی چون محور کشتی‌ها ، میل‌لنگ‌ها ، لوله‌های توپ ، دیگ‌های بخار و غیره توسط پرس‌کاری تهیه می‌گردند. امروزه برای خم کردن وشکل دادن ورق در صنایع کشتی‌سازی و ماشین‌سازی نیز از پرس استفاده می‌شود.
اکستروژن (حدیده کاری)
اکستروژن ، فرآیندی است که بوسیله آن می‌توان قطعات و اشکالی را تولید نمود که تقریبا با هر روش ساخت دیگری غیر ممکن می‌باشد. در این روش ، فلز را تحت تاثیر نیروی زیاد وارد قالبی نموده ، به شکل مورد نظر (نظیر لوله ، سیم و مقاطع مخصوص) بیرون می‌آورند. آلومینیوم ، سرب ، روی ، قلع و برخی از فولادها از جمله موادی هستند که تحت فرآیند اکستروژن قرار می‌گیرند.
کشیدن
کشیدن ، عبارت است از امتداد دادن و کشیدن ورق برای تولید اشکال با سطوح مختلف. در این روش ، ورق فلزی حداقل در یک جهت فشرده می‌شود. این فرآیند می‌تواند به‌صورت کشیدن قطعه از درون قالب (بر خلاف روش اکستروژن) انجام پذیرد و قطعاتی نظیر لوله‌های بدون درز ، قطعات سقف اتومبیل ، پوکه‌های فشنگ ، ظروف حلبی و ماهی‌تابه‌ها به این روش تهیه می‌شوند.
جوشکاری
بطور کلی ، جوشکاری عمل اتصالات دادن قطعات فلزی به یکدیگر توسط گرم کردن محل‌های تماس تا حالت ذوب یا خمیری است که اتم‌های هر دو قطعه فلز در منطقه جوش در هم نفوذ کرده ، پس از سرد شدن اتصال محکم ایجاد می‌نمایند. برای ایجاد حالت ذوب یا خمیری ، انرژی‌های الکتریکی و شیمیایی به‌عنوان منابع حرارت بکار برده می‌شوند.برای تامین این انرژی‌ها از ژنراتور یا اشتعال مخلوطی از گازهای سوختنی نظیر استیلن ، هیدروژن ، گازهای طبیعی ، بخار بنزین ، بنزول و اکسیژن استفاده می‌گردد. بسته به نوع جوشکاری ، به ابزار دیگری نظیر الکترود ، انبر جوشکاری ، ماسک ، مشعل ، کپسول گاز ، میز کار ، پرده‌های حفاظتی و غیره نیاز می‌باشد. الکترود ، مفتول فلزی می‌باشد که جنس آن به نوع فلز جوش‌دادنی بستگی دارد.اطراف این مفتول ، از ترکیبات شیمیایی مختلف پوشیده شده است تا از نفوذ اکسیژن ، ازت ، هیدروژن به منطقه ذوب یا خمیری جلوگیری کنند. فلزات مصرفی در الکترودها عموما انواع فولادها ، چدن‌ها و فلزات غیر آهنی مانند مس ، برنج ، برنز و آلومینیم می‌باشند. جوشکاری و لحیم‌کاری از هنرهای قدیمی محسوب می‌شوند و در زمانهای گذشته توسط رومیان برای اتصال ذرات طلا در زیور آلات بکار گرفته می‌شدند.امروزه روشهای جوشکاری متعددی در صنعت بکار برده می‌شود که به چهار گروه جوشکاری فشاری ، جوشکاری ذوبی ، جوشکاری زرد و لحیم‌کاری تقسیم می‌شوند. برخی از مهمترین این روشها عبارتند از: جوش با قوس الکتریکی ، جوش گاز ، جوش آهنگری ، جوش القایی ، جوش مقاومتی ، جوش سیلانی و لحیم سخت و نرم.



ماشین‌کاری
فرآیند ماشین‌کاری عبارت از شکل دادن مواد توسط تراوش و برش می‌باشد. این عمل بوسیله ابزارها و ماشین‌های تراوش و برش انجام می‌گیرد. مقدار قشری که از قطعه اولیه برداشته می‌شود تا قطعه صیقلی و نهایی ایجاد گردد، اصطلاحا تراوش خور می‌نامند. به‌منظور رعایت مسائل اقتصادی ، مقدار تراوش خور باید حداقل باشد تا مصرف فلز و هزینه‌های تراشکاری کاهش یابد.در برش‌کاری )قیچی‌کاری) نیز برای برش و جدا کردن فلز از دو نیروی متقابل استفاده می‌شود. این نیروها ، توسط دو تیغه (با فاصله از یکدیگر) اعمال می‌شوند که با نیروی کافی موجب از هم‌گسیختگی و شکسته شدن فلز می‌گردند. در ماشین‌کاری قطعات ، بر حسب نوع کار از ماشین‌های تراوش ، فرز ، مته صفحه تراش ، کله‌زنی ، سنگ زنی ، تیز کاری و سوراخ‌کن استفاده می‌شود که معمولا این قطعات ، خود محصول فرآیندهای ریخته‌گری ، آهنگری ، نورد و غیره می‌باشند.ماشین‌کاری فلز با وسایل تخلیه الکتریکی پر فرکانس نیز فرآِیند نسبتا جدید است که به میزان وسیعی بکار گرفته می‌شود. این روش ، برای ماشین‌کاری اشکال پیچیده و بریدن مقاطع نازک از نیمه‌هادی‌ها و آلیاژهای وسایل فضایی بکار می‌رود.

[negar*]

عمليات ثانويه
مذاب خوراني
تخلخلهاي پيوسته درون قطعات PM با استفاده از فلزي كه نقطه ذوب پايينتري از دماي زينتر فلز اصلي دارد با مذاب خوراني پر مي شوند. براي مثال در مورد قطعات آهني از مس براي اين منظور بهره گيري مي شود. مذاب خوراني خواص مكانيكي و دقت ابعادي قطعه نهايي را افزايش مي دهد.
تزريق روغن
قطعات زينتر شده كه به محافظت بيشتري در برابر محيط نياز دارند با تزريق روغن و يا ساير مواد غيرفلزي مقاوم مي شوند. علاوه بر اين ياتاقانهاي خودروغنكار كه با تزريق روغن در داخل تخلخلهاي ياتاقان متخلخل توليد مي شوند نيز نمونه اي از اين عمليات مي باشند. اين نوع ياتاقانها تنها توسط روش متالورژي پودر قابل توليد هستند.
سايزينگ و كوينينگ
سايزينگ و كوينينگ فرآيندهاي پرسي اضافي هستند كه پس از زينتر روي قطعه انجام مي شود. هدف اصلي از انجام اين دو فرآيند رسيدن به دقت ابعادي و كيفيت سطحي بالا در قطعات توليدي مي باشد. فشارهاي متوسط براي انجام عمليات سايزينگ استفاده مي شود. كوينينگ علاوه بر افزايش دقت ابعادي وظيفه افزايش چگالي قطعه را نيز برعهده دارد. از يك پرس مي توان براي دو منظور فوق بهره گيري نمود.
عمليات بخار
در مورد قطعات آهني استفاده مي شود. با حرارت دادن اين قطعات تا دماي 550oC و سپس قرار دادن آنها در بخار آب لايه نازكي از Fe3O4 بر روي سطح خارجي و تخلخلهاي پيوسته دروني شكل مي گيرد. اين عمليات مقاومت به خوردگي، سختي و استحكام فشاري و سايشي قطعه را مي افزايد.
پرس مجدد
اين عمليات جهت كاهش ميزان تخلخلهاي موجود در ساختار قطعه و افزايش چگالي نهايي آن روي قطعه انجام مي شود. به تبع آن خواص مكانيكي و يا مغناطيسي قطعه بهبود مي يابد.
ماشينكاري
عملياتي نظير سوراخكاري، بند كشي و ماشينكاري سطحي براي اهدافي كه توسط قالب پرس ميسر نيست استفاده مي شوند.
پليسه زدايي
اين عمليات به منظور حذف پوسته ها و پليسه هاي ناشي از عمليات پرسكاري يا ماشينكاري مورد استفاده قرار مي گيرد.
اتصال دهي
قطعات بزرگ و پيچيده با اتصال قطعات كوچكتر قابل توليد هستند. روشهاي مختلف براي اتصال دهي عبارتند از پيوند نفوذي، لحيمكاري زينترشده و جوشكاري با ليزر.
عمليات حرارتي
عمليات سختكاري توسط كوئنچ و تمپر قطعه باعث افزايش استحكام و مقاومت سايشي قطعه مي شود اما چقرمگي آنرا كاهش مي دهد. عمليات كربورايزينگ و كربونيتريدينگ براي سختكاري سطحي نيز جزء اين دسته قرار دارند.
آبكاري سطحي
در مواقع لازم محافظت در برابر خوردگي توسط عمليات آبكاري روي قطعه صورت مي گيرد. قطعات با چگالي پايين قبل از آبكاري بايد مذاب خوراني شده و چگال گردند تا از ورود ماده الكتروليت به درون تخلخلها و حفرات قطعه و خوردگي ناشي از آن جلوگيري شود

سخن آخر

با جمع بندی مطالب ذکر شده می‌توان چنین نتیجه گرفت که تقریبا غیر ممکن است تصور کنیم هر شیئی که در زندگی روزمره بکار می‌بریم، حاوی فلز نبوده ، یا نیازی به فلز برای ساخت و تولید آن نباشد. کلیه اشکال حمل و نقل ، شامل اتومبیل ، کشتی ، هواپیما و قطار برای حرکت فلزات یا اجزا فلزی نیازمند می‌باشند و تقریبا همه چیز از آسمان‌خراش‌ها ، ابزارها ، ماشین‌آلات و غیره تا توزیع الکتریسیته به فلزات وابسته است. به‌عبارت دیگر ، امروزه متالوژی در کلیه صنایع نقش ایفا می‌کند. لذا برای پیشرفت در تمامی صنایع ، کسب دانش وسیع و عمیقی از مواد ، فرآیندها و ابزارهای لازم برای تبدیل مواد به محصولات تمام شده ، ضروری است.

[negar*]

منبع : [برای مشاهده لینک و عکس ها ابتدا باید عضو شوید سپس از تمامی امکانات استفاده نمایید. ]

[H aghaei]

نوشته اصلی توسط zeinab68

متالوژی پودر
با آنکه از نظر تاریخی ، متالوژی پودر از قدیمی‌ترین روشهای شکل دادن فلزات می‌باشد، اما تولید در مقیاس تجارتی با این روش ، از جدیدترین راههای تولید قطعات فلزی است. در دوران باستان ، از روشهای متالوژی پودر برای شکل دادن فلزاتی با نقطه ذوب بالاتر از آنچه در آن زمان می‌توانستند بوجود آورند، استفاده می‌کردند. اولین بار در اوایل قرن نوزدهم بود که پودر فلزات با روشی مشابه آنچه امروزه بکار می‌رود، با متراکم نمودن به‌صورت یکپارچه در آورده شد.
متالوژی پودر (متالوژی گرد) ، فرآیند قالب‌گیری قطعات فلزی از پودر در فلز (یا مخلوط پودر فلزات) توسط اعمال فشارهای بالا می‌باشد. پس از عمل فشردن و تراکم پودرهای فلزی ، عمل تف جوشی (سینتر کردن) در دمای بالا در یک اتمسفر کنترل شده ( گاز هیدروژن ، ازت ، هلیم ) انجام می‌گیرد که در آن ، فلز متراکم ، جوش خورده ، به‌صورت ساختمان همگن محکمی پیوند می‌خورد.از جمله قطعاتی که بوسیله متالوژی پودر تولید می‌شوند، می‌توان به ابزار برش ، قطعات اتومبیل و قطعاتی در وسایل خانگی نظیر ماشین لباسشویی ، کمپرسور یخچال و کولر ، تلویزیون ، ضبط وصوت و غیره اشاره نمود. امروزه موارد استمعال اصلی متالوژی پودر را به پنج قسمت تقسیم می‌کنند:
آلیاژ کردن فلزهای غیر قابل آلیاژ ، مثلا ساخت نقاط اتصال و جاروبک‌های موتور از پودرهای مس و گرافیت در صنعت برق
ترکیب کردن فلزها و غیر فلزها ، نظیر مواد اصطکاکی ساخته شده از مس ، آهن و آزبست
ترکیب کردن فلزهای دارای نقطه ذوب بالا با یکدیگر برای ریخته گری ، نظیر تنگستن ، تانتالیم و مولیبدن
ساخت قطعات فلزی با خواص عالی ، نظیر یاتاقانهای خود روانکار که به‌علت وجود شبکه ای از خلل و فرج پیوسته (توسط روغن پر شده در آنها) به خودی خود روغنکاری می‌شوند
تولید قطعات ظریف و دقیق ، نظیر بوش‌ها ، بادامک‌ها و چرخ دنده ها