Hvorfor metallurgisk terminologi er viktig
Sintring og den bredere familien av pulvermetallurgiske prosesser er beskrevet av et spesialisert vokabular, og forvirring ved at vokabular blir direkte til kommersiell risiko. En innkjøpsordre som oppgir tetthet uten å si om det betyr relativ eller absolutt tetthet, eller en tegning som krever hardhet uten å skille tilsynelatende fra solid hardhet, kan produseres, avvises og produseres igjen før noen identifiserer den virkelige årsaken. ISO 3252 gir det standardiserte vokabularet for pulvermetallurgi, og begrepene nedenfor er gruppert slik de vises i tekniske diskusjoner, tester og inspeksjonsdokumenter.
For en leverandør eller kjøper av metallurgiske materialer er den praktiske verdien av denne listen at hvert begrep kan knyttes til en målbar variabel og en spesifisert testbetingelse. Vilkår uten målebetingelse er til liten nytte når en ordre skal aksepteres eller avvises.
Grunnleggende om sintring
Sintring er varmebehandling av et pulver eller en kompakt ved en temperatur under smeltepunktet til hovedbestanddelen, utført slik at metallurgisk binding mellom partikler øker styrken til delen. Rundt den kjernedefinisjonen sitter flere begreper som beskriver hvordan en syklus kjøres og hva som skjer inne i den.
Sintring:termisk binding av partikler i et pulver eller kompakt, ved en temperatur lavere enn smeltepunktet til hovedkomponenten.
Forsintring (for-brenning):oppvarming av kompakten ved en temperatur under den endelige sintringstemperaturen, typisk for å fjerne smøremiddel eller for å gi delen håndteringsstyrke.
Pakkemateriale:et pulverbed hvor kompakte kropper legges inn under forsintring eller sintring, slik at de separeres og beskyttes.
Trykksintring:en sintringsprosess der uniaksialt trykk påføres mens delen er ved temperatur.
Løs pulversintring (tyngdekraftsintring):pulver sintres direkte, uten et pressetrinn.
Flytende-fasesintring:et pulver eller kompakt av minst to komponenter sintres under forhold som danner en væskefase.
Infiltrasjon:porene til en usintret eller sintret del er fylt, i smeltet tilstand, med et metall eller en legering hvis smeltepunkt er lavere enn delens.
Avvoksing (brenne-av):bruke varme for å fjerne organiske tilsetningsstoffer som bindemidler og smøremidler fra kompakten.
Skillet mellom forsintring og sluttsintring er verdt å understreke, fordi en syklus som bare beskrives som "sintring" faktisk kan være et bindemiddel-fjerningstrinn etterfulgt av en separat høy-temperaturbehandling, og de to trinnene har ulike kvalitetsrisikoer.
Sintringsprosesser og ovnstyper
Kontinuerlige ovner dominerer produksjonssintring fordi de har en stabil termisk profil og gir forutsigbar gjennomstrømning. De tre vanlige konfigurasjonene er:
| Type ovn | Transportprinsipp | Typisk bruk |
|---|---|---|
| Mesh belteovn | Deler bæres kontinuerlig på et nettingbelte beskyttet av en muffe | Små og mellomstore deler med stort-volum |
| Vandrende-stråleovn | Deler som er plassert i sintringsbrett, føres frem av et-gående bjelkesystem | Tyngre last og kontrollerte atmosfærer |
| Skyveovn | Deler som lastes inn i båter føres frem av en skyvemekanisme | Store deler og høyere sintringstemperaturer |
Valget avhenger av delmasse, gjennomstrømning og ønsket atmosfære. Når et slikt begrep vises på et dataark eller en testrapport, er det målbare kravet den termiske profilen delen faktisk opplever, slik at følgende egenskaper kan sammenlignes på et like-for-likt grunnlag.
Defekter og prosessavvik
Avvik fra den tiltenkte syklusen produserer sitt eget vokabular, og hvert av disse begrepene peker på en spesifikk korrigerende handling.
Oversintring:sintringstemperaturen er for høy eller tiden for lang, slik at den endelige ytelsen til produktet forringes.
Undersintring:for lav sintringstemperatur eller for kort tid, slik at produktet ikke oppnår den nødvendige ytelsen.
blemmer:voldsom gassutvikling som danner bobler på overflaten av den sintrede delen.
Svette:væskefase som utskilles fra kompakten under varmebehandling.
Sinterskinn:et overflatelag dannet under sintring hvis egenskaper avviker fra egenskapene til delens indre.
Halsformasjon:halsen-som broer som vokser mellom partikler etter hvert som bindingen fortsetter; dette beskriver den tiltenkte mekanismen i stedet for en defekt.
I praksis blir undersintring og oversintring ofte rapportert som tetthetsklager, og det er grunnen til at tetthet må kvalifiseres før det kan brukes som bevis.
Målte egenskaper og hvordan de uttrykkes
Eiendomsbegreper krever samme presisjon som prosessbegreper, fordi flere av dem først er meningsfulle når målebetingelsen er oppgitt ved siden av verdien.
| Periode | Definisjon |
|---|---|
| Relativ tetthet | Forholdet mellom tettheten til den porøse kroppen og tettheten til den samme sammensetningen i en pore-fri tilstand, uttrykt i prosent |
| Porøsitet | Forholdet mellom volumet av alle porene i kroppen og det totale volumet |
| Diffusjonsporøsitet | Porer dannes når en komponent diffunderer inn i en annen, som beskrevet av Kirkendall-effekten |
| Porestørrelsesfordeling | Andel porer på hvert størrelsesnivå, beregnet etter antall eller volum |
| Radiell knusestyrke | Sprengningsstyrke til en sintret sylindrisk prøve målt ved å påføre radialt trykk |
| Tilsynelatende hardhet | Hardhet av sintret materiale målt under spesifiserte forhold, inkludert påvirkning av porer |
| Solid hardhet | Hardhet av en spesifisert fase, partikkel eller område, målt under spesifiserte forhold og ekskludert påvirkning av porer |
Den praktiske konsekvensen er at tilsynelatende hardhet og fast hardhet målt på samme prøve kan variere vesentlig, og ingen av tallene er feil; de svarer på forskjellige spørsmål. Relativ tetthet oppfører seg på samme måte, fordi den kun er sammenlignbar når referansetettheten brukt i beregningen er oppgitt. For enhver kjøpt del navngir den nyttige spesifikasjonen derfor eiendommen, testtilstanden og akseptgrensen sammen.
Verifikasjon kombinerer normalt en tetthets- eller porøsitetsmåling med hardhetstesting og en metallografisk vurdering av porestruktur, støttet av dimensjonskontroller på den sintrede delen, fordi en korrekt mikrostruktur i feil dimensjoner fortsatt er et avvist parti.
FAQ
Spørsmål: Hva er forskjellen mellom tilsynelatende hardhet og solid hardhet?
Tilsynelatende hardhet måles på det sintrede materialet under spesifiserte forhold og inkluderer effekten av porer, mens fast hardhet måles på en bestemt fase, partikkel eller område og utelukker den effekten.
Spørsmål: Hvorfor reduserer oversintring ytelsen?
For høy temperatur eller tid forverrer mikrostrukturen og kan føre til uønsket kornvekst eller flytende-fasebevegelse, slik at de mekaniske egenskapene faller under egenskapene til en korrekt sintret del.
Spørsmål: Er nakkedannelse en defekt?
Nei. Halsdannelse er den metallurgiske bindingen mellom partikler som sintring er ment å produsere; det blir et problem først når det måles på feil sted eller på feil stadium.
Spørsmål: Hvordan skal relativ tetthet angis i en spesifikasjon?
Alltid med referansetettheten brukt for beregningen og testmetoden brukt, fordi den samme delen kan rapporteres med forskjellige relative tettheter fra forskjellige basislinjer.
Spørsmål: Hva har Kirkendall-effekten med porøsitet å gjøre?
Når en komponent diffunderer inn i en annen med forskjellige hastigheter, akkumuleres ledige plasser og kondenserer til porene; disse beskrives som diffusjonsporøsitet og er forskjellig fra pressdefekter.
Spørsmål: Hva er forskjellen mellom infiltrasjon og væskefasesintring-?
Ved sintring i flytende-fase dannes væsken fra komponentene i selve pulveret, mens infiltrasjon introduserer et separat lavere-fyllstoff som renner inn i de eksisterende porene.
