กระบวนการโลหะผงคืออะไร

กระบวนการโลหะผงคืออะไร

1 ภาพรวม

ผงโลหะเป็นเทคโนโลยีกระบวนการเตรียมโลหะหรือใช้ผงโลหะ (หรือส่วนผสมของผงโลหะและผงอโลหะ) เป็นวัตถุดิบ การขึ้นรูปและการเผาวัสดุโลหะ วัสดุผสม และผลิตภัณฑ์ต่างๆ ผงโลหะมีความคล้ายคลึงกับการผลิตเซรามิก ดังนั้นจึงสามารถใช้ชุดเทคโนโลยีผงโลหะใหม่เพื่อเตรียมวัสดุเซรามิกได้ เนื่องจากข้อได้เปรียบของเทคโนโลยีผงโลหะ จึงกลายเป็นกุญแจสำคัญในการแก้ปัญหาของวัสดุใหม่ และมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาวัสดุใหม่

สถานการณ์ปัจจุบันและแนวโน้มการพัฒนาของผงโลหะ

อุตสาหกรรมโลหะผงของจีนมีการพัฒนาอย่างรวดเร็วมาเกือบ 10 ปี แต่ยังคงมีช่องว่างกับคู่ค้าต่างประเทศในด้านต่อไปนี้: (1) ขนาดขององค์กรมีขนาดเล็ก และผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจยังห่างไกลจากวิสาหกิจต่างชาติ (2) ผลิตภัณฑ์ถูกข้าม ราคาระหว่างองค์กรต่ำ และการแข่งขันรุนแรง (3) องค์กรส่วนใหญ่ขาดการสนับสนุนทางเทคนิค ความสามารถในการวิจัยและพัฒนาที่ล้าหลัง ผลิตภัณฑ์เกรดต่ำ และแข่งขันกับต่างประเทศได้ยาก (4) ขาดการลงทุนใหม่และความสับสน (5) เพิ่มอุปกรณ์ทางเทคนิคย้อนหลังและสิ่งอำนวยความสะดวกสนับสนุน (6) การส่งออกลดลงและช่องทางการค้าถูกปิดกั้น

ด้วยการเข้าร่วม WTO ของจีน ข้อบกพร่องและข้อบกพร่องดังกล่าวข้างต้นจะได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้น เนื่องจากหลังจากที่จีนเข้าร่วม WTO แล้ว ตลาดจะค่อย ๆ ขยายไปสู่สากล และตลาดโลหะผงจะมีโอกาสขยายตัวต่อไป ในเวลาเดียวกัน ด้วยการเข้ามาของทุนและเทคโนโลยีจากต่างประเทศ ระดับของโลหะผงและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องจะได้รับการปรับปรุงและพัฒนา

2 คุณสมบัติ

ผงโลหะมีองค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติทางกลและกายภาพที่เป็นเอกลักษณ์ซึ่งไม่สามารถหาได้จากวิธีการหล่อแบบดั้งเดิม เทคโนโลยีโลหะผงสามารถนำมาใช้โดยตรงในการผลิตวัสดุและผลิตภัณฑ์ที่มีรูพรุน กึ่งหนาแน่น หรือหนาแน่นเต็มที่ เช่น ตลับลูกปืนที่มีน้ำมัน เกียร์ ลูกเบี้ยว ไกด์ร็อด เครื่องมือ ฯลฯ ซึ่งเป็นกระบวนการตัดที่น้อยลง

(1) เทคโนโลยีโลหะผงสามารถลดการแยกส่วนประกอบของโลหะผสมและกำจัดโครงสร้างการหล่อที่หยาบและไม่สม่ำเสมอ มีบทบาทสำคัญในการเตรียมวัสดุแม่เหล็กถาวรธาตุหายากประสิทธิภาพสูง วัสดุกักเก็บไฮโดรเจนธาตุหายาก วัสดุเรืองแสงธาตุหายาก ตัวเร่งปฏิกิริยาธาตุหายาก วัสดุตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง และวัสดุโลหะใหม่ (เช่น โลหะผสมลิเธียม อะลูมิเนียม ทนความร้อน โลหะผสมอลูมิเนียม, โลหะผสมที่อุณหภูมิสูง, เหล็กกล้าไร้สนิมที่ทนต่อการกัดกร่อนของผง, เหล็กกล้าความเร็วสูงแบบผง, วัสดุโครงสร้างที่มีอุณหภูมิสูงของสารประกอบระหว่างโลหะ ฯลฯ )

(2) สามารถเตรียมชุดของวัสดุที่ไม่สมดุลที่มีประสิทธิภาพสูงได้ เช่น สารละลายอสัณฐาน ไมโครคริสตัลไลน์ ควอซิคริสตัลไลน์ ผลึกนาโน และสารละลายของแข็งอิ่มตัวยิ่งยวด วัสดุเหล่านี้มีคุณสมบัติทางไฟฟ้า แม่เหล็ก แสง และทางกลที่ดีเยี่ยม

(3) สามารถรับรู้วิธีการประกอบที่หลากหลายได้อย่างง่ายดาย ทำให้เล่นอย่างเต็มที่ตามลักษณะเฉพาะของวัสดุที่เป็นส่วนประกอบแต่ละชนิด เป็นเทคโนโลยีต้นทุนต่ำในการผลิตเมทริกซ์โลหะและเซรามิกคอมโพสิตที่มีประสิทธิภาพสูง

(4) สามารถผลิตวัสดุและผลิตภัณฑ์ที่มีโครงสร้างและคุณสมบัติพิเศษที่ไม่สามารถผลิตได้ด้วยวิธีการถลุงแบบธรรมดา เช่น วัสดุชีวภาพที่มีรูพรุนใหม่ วัสดุเมมเบรนแยกรูพรุน สารขัดเซรามิกที่มีโครงสร้างประสิทธิภาพสูง และวัสดุเซรามิกที่ใช้งานได้

(5) สามารถตระหนักถึงการผลิตจำนวนมากแบบเครือข่ายและอัตโนมัติ และลดทรัพยากรการผลิตและการใช้พลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

(6) สามารถใช้แร่ หางแร่ กากตะกอนจากการผลิตเหล็ก ขนาดโรงถลุงเหล็ก และเศษโลหะรีไซเคิลเป็นวัตถุดิบได้อย่างเต็มที่ เป็นเทคโนโลยีใหม่ที่สามารถสร้างใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพและใช้ประโยชน์จากวัสดุได้อย่างครอบคลุม

เครื่องมือตัดเฉือนทั่วไปและเครื่องมือเจียรโลหะจำนวนมากผลิตขึ้นด้วยเทคโนโลยีโลหะผง

3 กระบวนการผลิตผงโลหะ

(1) การผลิตผง กระบวนการผลิตผงประกอบด้วยขั้นตอนการเตรียมผง การผสมผง ฯลฯ พลาสติกไซเซอร์ เช่น น้ำมันเบนซิน ยาง หรือพาราฟิน มักจะเติมเพื่อปรับปรุงการขึ้นรูปและความเป็นพลาสติกของผง

(2) กดขึ้นรูป แป้งถูกกดให้เป็นรูปร่างที่ต้องการด้วยแรงกด 500-600 MPa

(3) การเผาผนึก ดำเนินการในเตาเผาอุณหภูมิสูงหรือเตาสุญญากาศที่มีบรรยากาศป้องกัน การเผาผนึกแตกต่างจากการหลอมโลหะเนื่องจากองค์ประกอบอย่างน้อยหนึ่งอย่างยังคงเป็นของแข็งในระหว่างกระบวนการเผาผนึก ในกระบวนการเผาผนึก อนุภาคผงกลายเป็นผลิตภัณฑ์โลหะที่มีความพรุนผ่านชุดของกระบวนการทางกายภาพและเคมี เช่น การแพร่กระจาย การตกผลึกซ้ำ การเชื่อมแบบฟิวชัน พันธะ และการละลาย

(4) การประมวลผลภายหลัง โดยทั่วไปแล้ว สามารถใช้ชิ้นส่วนซินเตอร์ได้โดยตรง อย่างไรก็ตาม สำหรับชิ้นส่วนบางชิ้นที่มีความแม่นยำของขนาดสูง ความแข็งสูง และความทนทานต่อการสึกหรอ จำเป็นต้องมีการบำบัดภายหลังการเผา หลังการบำบัดประกอบด้วยการกดแบบละเอียด การรีด การอัดรีด การดับ การดับผิว การจุ่มน้ำมัน การแทรกซึม ฯลฯ

4 การประยุกต์ใช้และการจำแนกประเภทของวัสดุโลหะผง

(1) การใช้งาน: ชิ้นส่วนโลหะผงต่างๆ (ฐานเหล็กและฐานทองแดง) เช่น รถยนต์ รถจักรยานยนต์ เครื่องจักรสิ่งทอ จักรเย็บผ้าอุตสาหกรรม เครื่องมือไฟฟ้า เครื่องมือฮาร์ดแวร์ เครื่องใช้ไฟฟ้า และเครื่องจักรวิศวกรรม

(2) การจำแนกประเภท: วัสดุที่มีรูพรุนของผงโลหะ, วัสดุป้องกันการเสียดสีของผงโลหะ, วัสดุแรงเสียดทานของผงโลหะ, ชิ้นส่วนโครงสร้างโลหะผง, วัสดุแม่พิมพ์ผงโลหะ, วัสดุแม่เหล็กไฟฟ้าผงโลหะ, วัสดุโลหะผสมผงอุณหภูมิสูง ฯลฯ

5. กรรมวิธีและคุณสมบัติของโลหะผงทอง

ความดันไอโซสแตติก

การฉีดขึ้นรูปโลหะ

การตีผง

กดเผา

คุณสมบัติแป้ง

ลักษณะทั้งหมดของแป้ง ซึ่งรวมถึง: ลักษณะทางเรขาคณิตของผงแป้ง (ขนาดอนุภาค พื้นที่ผิวเฉพาะ ขนาดและรูปร่างของรูพรุน ฯลฯ) คุณสมบัติทางเคมีของผง (องค์ประกอบทางเคมี ความบริสุทธิ์ ปริมาณออกซิเจน สารที่ไม่ละลายน้ำในกรด ฯลฯ) คุณสมบัติทางกลของผง (ความหนาแน่น การไหล การขึ้นรูป การอัดตัว มุมซ้อนและมุมเฉือน ฯลฯ); คุณสมบัติทางกายภาพและคุณสมบัติพื้นผิวของแป้ง (ความหนาแน่นที่แท้จริง ความมันวาว การดูดกลืนคลื่น กิจกรรมพื้นผิว ze เปอร์เซ็นต์ 26mdashta ( เปอร์เซ็นต์ 26 CCE dil;) ศักย์ไฟฟ้าและแม่เหล็ก ฯลฯ) คุณสมบัติของผงมักจะกำหนดคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์โลหะผงในระดับมาก

คุณสมบัติทางเรขาคณิตคือขนาดอนุภาคและรูปร่างของผง

(1) ขนาดเกรน ส่งผลกระทบต่อกระบวนการแปรรูปและการขึ้นรูปของผง การหดตัวในกระบวนการเผาผนึก และประสิทธิภาพขั้นสุดท้ายของผลิตภัณฑ์ คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์โลหะผงบางชนิดเกือบจะเกี่ยวข้องโดยตรงกับขนาดอนุภาค ตัวอย่างเช่น ความแม่นยำในการกรองของวัสดุกรองสามารถกำหนดได้ในเชิงประจักษ์โดยการหารขนาดอนุภาคเฉลี่ยของอนุภาคผงเดิมด้วย 10 คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ซีเมนต์คาร์ไบด์นั้นสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับเกรนของเฟส wc เพื่อให้ได้ซีเมนต์คาร์ไบด์ที่มีขนาดเกรนละเอียดขึ้น สามารถใช้เฉพาะวัตถุดิบ wc ที่มีขนาดเกรนละเอียดกว่าเท่านั้น ผงที่ใช้ในการผลิตมีขนาดอนุภาคตั้งแต่หลายร้อยนาโนเมตรถึงหลายร้อยไมครอน ยิ่งขนาดอนุภาคเล็กลง กิจกรรมก็ยิ่งมากขึ้น และพื้นผิวจะออกซิไดซ์และดูดซับน้ำได้ง่ายขึ้น เมื่อมีขนาดเล็กถึงหลายร้อยนาโนเมตร การจัดเก็บและขนส่งผงจึงไม่ใช่เรื่องง่าย เมื่อมีขนาดเล็กในระดับหนึ่ง ผลควอนตัมจะเริ่มมีบทบาท และคุณสมบัติทางกายภาพของมันจะเปลี่ยนไปอย่างมาก ตัวอย่างเช่น ผงเหล็กจะกลายเป็นผงซุปเปอร์พาราแมกเนติก และจุดหลอมเหลวจะลดลงตามขนาดอนุภาคที่ลดลงด้วย

(2) รูปร่างอนุภาคของผง ขึ้นอยู่กับวิธีการเตรียมผง เช่น ผงที่เตรียมโดยอิเล็กโทรไลซิส และอนุภาคเป็นเดนไดรต์ อนุภาคผงเหล็กที่เตรียมด้วยวิธีรีดักชันมีลักษณะเป็นรูพรุน ผงทรงกลมนั้นผลิตโดยการทำให้เป็นละอองของแก๊ส นอกจากนี้ ผงบางชนิดยังมีรูปทรงไข่ รูปจาน รูปเข็ม รูปหัวหอม ฯลฯ รูปร่างของอนุภาคผงจะส่งผลต่อการไหลและความหนาแน่นของผง เนื่องจากพันธะทางกลระหว่างอนุภาค ความหนาแน่นของผงที่ไม่สม่ำเสมอจึงมีมากเช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งความหนาแน่นของผงเดนไดรต์ อย่างไรก็ตาม สำหรับวัสดุที่มีรูพรุน ควรใช้ผงทรงกลม

สมบัติเชิงกล สมบัติเชิงกลของผงเป็นคุณสมบัติทางเทคโนโลยีของผงและพารามิเตอร์ทางเทคโนโลยีที่สำคัญในกระบวนการขึ้นรูปโลหะผง ความหนาแน่นรวมของผงเป็นพื้นฐานของการชั่งน้ำหนักด้วยวิธีปริมาตรระหว่างการบดอัด ความลื่นไหลของผงกำหนดความเร็วในการบรรจุผงลงในแม่พิมพ์และกำลังการผลิตของแท่นพิมพ์ ความสามารถในการบีบอัดของผงกำหนดความยากของกระบวนการกดและแรงกดที่ใช้ ความสามารถในการขึ้นรูปของผงกำหนดความแข็งแรงของเหล็กแท่ง

คุณสมบัติทางเคมีส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์ทางเคมีของวัตถุดิบและวิธีการบด ปริมาณออกซิเจนที่สูงขึ้นจะลดความสามารถในการอัดแน่น ความแข็งแรงในการอัด และสมบัติเชิงกลของผลิตภัณฑ์ซินเทอร์ ดังนั้นจึงมีข้อกำหนดบางประการในเงื่อนไขทางเทคนิคส่วนใหญ่ของผงโลหะ ตัวอย่างเช่น ปริมาณออกซิเจนที่อนุญาตของผงคือ 0.2 เปอร์เซ็นต์ ~1.5 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเทียบเท่ากับปริมาณออกไซด์ที่ 1 เปอร์เซ็นต์ ~10 เปอร์เซ็นต์

6 โอกาสการพัฒนาของอุตสาหกรรมโลหะผง

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การนำเทคโนโลยีจากต่างประเทศเข้ามาใช้อย่างต่อเนื่องและการพัฒนาและนวัตกรรมอิสระ ทำให้อุตสาหกรรมและเทคโนโลยีโลหะผงของจีนมีแนวโน้มของการพัฒนาอย่างรวดเร็ว เป็นหนึ่งในอุตสาหกรรมที่กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วในอุตสาหกรรมชิ้นส่วนเครื่องจักรทั่วไปของจีน โดยมูลค่าผลผลิตต่อปีของอุตสาหกรรมโลหะผงแห่งชาติเพิ่มขึ้นร้อยละ 35

อุตสาหกรรมการผลิตทั่วโลกกำลังเร่งโอนไปยังประเทศจีน การพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมรถยนต์ อุตสาหกรรมการผลิตเครื่องจักร อุตสาหกรรมโลหะ การบินและอวกาศ เครื่องมือและเครื่องวัด เครื่องมือฮาร์ดแวร์ เครื่องจักรวิศวกรรม นอกจากนี้ อุตสาหกรรมโลหะผงยังได้รับการระบุว่าเป็นโครงการที่จีนให้ความสำคัญในการพัฒนาและส่งเสริมการลงทุนจากต่างประเทศ โดยมีโอกาสในการพัฒนาอย่างกว้างขวาง