A metalurgia do pó, como um dos principais processos de "formação quase líquida", apresenta um fluxo de produção caracterizado por "controle preciso de matérias-primas e processamento colaborativo de múltiplos processos". Através de processos como mistura, moldagem e sinterização, consegue-se uma produção eficiente em lotes de componentes complexos.
Passo 1: Pré-tratamento de matérias-primas e mistura precisa
O ponto de partida do processo é a preparação de matérias-primas - geralmente, pós metálicos (como pós de ligas à base de ferro e cobre) são usados como matérias-primas básicas, e algumas peças de alta qualidade adicionarão pós modificados, como carboneto de tungstênio e grafite. As empresas precisam primeiro peneirar e remover impurezas das matérias-primas para garantir que o tamanho das partículas do pó seja uniforme (geralmente controlado entre 50 e 200 mesh).
Posteriormente, entra no ** estágio de mistura **, onde as matérias-primas são misturadas uniformemente por meio de um misturador profissional de metalurgia do pó: pó de metal base, pó de elemento de liga e lubrificantes (como estearato de zinco) são adicionados ao misturador de acordo com a proporção da fórmula e, em seguida, agitados em baixa velocidade por 1-2 horas em um ambiente fechado para dispersar completamente os pós de diferentes componentes. A uniformidade da mistura afeta diretamente o desempenho das peças subsequentes - dados de um determinado fabricante mostram que quando o desvio da mistura ultrapassa 2%, a flutuação da dureza das peças aumentará em 15%.
Etapa 2: Moldagem, que envolve “pressionar” o pó em uma peça bruta
Após a conclusão da mistura, o pó é enviado para a ** máquina de moldagem ** para modelagem: De acordo com o formato e tamanho das peças, os moldes correspondentes (incluindo o molde superior, o molde inferior e a cavidade do molde) são personalizados. O pó misturado é preenchido quantitativamente na cavidade do molde. Através do sistema hidráulico, uma pressão de 100-500 mpa é aplicada para fazer com que as partículas de pó sofram deformação plástica e se combinem estreitamente, formando um “corpo verde” (isto é, a forma inicial da parte não sinterizada).
A chave para esta etapa é o "controle de pressão": se a pressão for muito baixa, isso levará a uma densidade insuficiente do corpo verde (que pode rachar mais tarde), enquanto se a pressão for muito alta, poderá danificar o molde. Tomemos como exemplo o anel da sede da válvula de um carro. A pressão de moldagem é geralmente ajustada em 350MPa, e a densidade do corpo verde precisa atingir mais de 80% da densidade teórica para garantir a estabilidade da sinterização subsequente.
Etapa 3: Sinterização: Solidifique a peça bruta em uma peça de metal
O corpo verde após a moldagem precisa passar por um forno de sinterização contínua para completar o "processo de sinterização" do núcleo - esta é uma etapa fundamental na metalurgia do pó para transformar o pó solto em metal denso.
O processo de sinterização é dividido em três etapas:
1. Seção de pré-aquecimento (200-400°C): Remova o lubrificante e a umidade do corpo verde para evitar a formação de bolhas em altas temperaturas subsequentes;
2. ** Seção de sinterização de alta temperatura (800-1200 ℃) ** : Defina a temperatura de acordo com a composição do material (por exemplo, 1120 ℃ é geralmente definido para peças à base de ferro), fazendo com que a superfície das partículas de pó derreta e se difunda, formando ligações metalúrgicas;
3. ** Seção de resfriamento **: O gás inerte é introduzido através de dispositivos de proteção de gás (como equipamentos de produção de hidrogênio para decomposição de amônia e equipamentos de produção de nitrogênio com separação de ar) para evitar a oxidação das peças. Ao mesmo tempo, a taxa de resfriamento é controlada (geralmente ≤5℃/min) para evitar deformação causada por estresse térmico.
Nesta etapa, os empreendimentos serão equipados com **dispositivos de proteção de gases** (decomposição de amônia + proteção combinada de geração de nitrogênio por separação de ar) para garantir a pureza do ambiente de sinterização - a prática de um determinado fabricante mostra que quando o teor de oxigênio é controlado abaixo de 50ppm, a resistência à corrosão das peças pode ser aumentada em 30%.
Etapa 4: Modelagem e pós-processamento para aumentar a precisão e o desempenho
Após a sinterização, as peças podem apresentar pequenos desvios dimensionais ou superfícies ásperas, que precisam ser corrigidas com precisão por uma máquina de modelagem: coloque as peças no molde de modelagem e aplique uma certa pressão (geralmente 60% -80% da pressão do molde antes da sinterização) para fazer com que as dimensões da peça atendam aos requisitos do projeto (a precisão pode ser controlada dentro de 0,01 mm).
Caso as peças necessitem de propriedades especiais (como resistência ao desgaste e prevenção de ferrugem), também será realizado **injeção de óleo/tratamento de superfície**: óleo lubrificante é injetado nos poros das peças através de uma máquina de injeção de óleo (adequada para peças de rolamentos), ou processos de cementação e nitretação são usados para aumentar a dureza da superfície. Dados de um determinado fabricante de peças de máquinas de construção mostram que após a modelagem e o tratamento de lubrificação, a taxa de ajuste de montagem das peças aumentou de 92% para 99,8%.
Etapa 5: Inspeção e entrega do produto acabado
Ao final do processo ocorre a **inspeção de qualidade**. A empresa utilizará equipamentos como testadores de dureza Brinell e detectores de teor de óleo para realizar uma inspeção completa da dureza, densidade, teor de óleo e outros indicadores das peças.
A dureza deve atender aos requisitos de projeto (por exemplo, peças à base de ferro são geralmente ≥HV350);
O desvio de densidade não excede 2% da densidade teórica.
O teor de óleo deve corresponder aos cenários de aplicação das peças (por exemplo, o teor de óleo das peças de engrenagem é de aproximadamente 5% a 8%).
As peças que passam na inspeção podem ser entregues em lotes como produtos acabados e entrar nas cadeias de suprimentos de áreas como automóveis, eletrônicos 3C e máquinas de construção.
Das matérias-primas aos produtos acabados, o processo de metalurgia do pó atinge a produção eficiente e de baixo custo de peças complexas através da cooperação coordenada de "mistura - moldagem - sinterização - moldagem" - que é também a principal razão para a sua contínua popularização no campo da fabricação de precisão.
Produtos de metalurgia do pó, bucha de rolamento impregnada de óleo, componentes mecânicos
