La pulvimetalurgia, como uno de los procesos centrales de "formación casi neta", presenta un flujo de producción caracterizado por "un control preciso de las materias primas y el procesamiento colaborativo multiproceso". Mediante procesos como mezcla, moldeado y sinterización, logra una producción por lotes eficiente de componentes complejos.
Paso 1: Pretratamiento de las materias primas y mezcla precisa
El punto de partida del proceso es la preparación de las materias primas; por lo general, se utilizan polvos metálicos (como polvos de aleaciones a base de hierro y cobre) como materias primas básicas, y algunas piezas de alta gama añaden polvos modificados como carburo de tungsteno y grafito. Las empresas primero deben filtrar y eliminar las impurezas de las materias primas para garantizar que el tamaño de las partículas del polvo sea uniforme (generalmente controlado entre 50 y 200 mesh).
Posteriormente, ingresa a la ** etapa de mezcla **, donde las materias primas se mezclan uniformemente a través de un mezclador de pulvimetalurgia profesional: se agregan al mezclador polvo de metal base, polvo de elemento de aleación y lubricantes (como estearato de zinc) de acuerdo con la proporción de fórmula, y luego se agita a baja velocidad durante 1-2 horas en un ambiente cerrado para dispersar completamente los polvos de los diferentes componentes. La uniformidad de la mezcla afecta directamente el rendimiento de las piezas siguientes: los datos de un determinado fabricante muestran que cuando la desviación de la mezcla supera el 2%, la fluctuación de dureza de las piezas aumentará en un 15%.
Paso 2: Moldeo, que implica "presionar" el polvo hasta obtener un espacio en blanco.
Una vez completada la mezcla, el polvo se envía a la ** máquina de moldeo ** para darle forma: según la forma y el tamaño de las piezas, se personalizan los moldes correspondientes (incluidos el molde superior, el molde inferior y la cavidad del molde). El polvo mezclado se introduce cuantitativamente en la cavidad del molde. A través del sistema hidráulico, se aplica una presión de 100 a 500 mpa para provocar que las partículas de polvo sufran deformación plástica y se combinen estrechamente, formando un "cuerpo verde" (es decir, la forma inicial de la pieza no sinterizada).
La clave de esta etapa es el "control de la presión": si la presión es demasiado baja, se producirá una densidad insuficiente del cuerpo verde (que es propenso a agrietarse más adelante), mientras que si la presión es demasiado alta, se puede dañar el molde. Tomemos como ejemplo el anillo del asiento de válvula de un automóvil. La presión de moldeo generalmente se establece en 350 MPa y la densidad del cuerpo verde debe alcanzar más del 80% de la densidad teórica para garantizar la estabilidad de la sinterización posterior.
Paso 3: Sinterización: solidificar la pieza en bruto en una pieza metálica
El cuerpo verde después del moldeo debe pasar por un horno de sinterización continuo para completar el "proceso de sinterización" del núcleo; este es un paso clave en la metalurgia de polvos para transformar el polvo suelto en metal denso.
El proceso de sinterización se divide en tres etapas:
1. Sección de precalentamiento (200-400 ℃): Retire el lubricante y la humedad del cuerpo verde para evitar la formación de burbujas a altas temperaturas posteriores;
2. ** Sección de sinterización de alta temperatura (800-1200 ℃) **: Establezca la temperatura de acuerdo con la composición del material (por ejemplo, 1120 ℃ generalmente se establece para piezas a base de hierro), lo que hace que la superficie de las partículas de polvo se derrita y se difunda, formando enlaces metalúrgicos;
3. ** Sección de enfriamiento **: El gas inerte se introduce a través de dispositivos de protección de gas (como equipos de producción de hidrógeno por descomposición de amoníaco y equipos de producción de nitrógeno con separación de aire) para evitar la oxidación de las piezas. Al mismo tiempo, se controla la velocidad de enfriamiento (generalmente ≤5 ℃/min) para evitar la deformación causada por el estrés térmico.
En esta etapa, las empresas estarán equipadas con ** dispositivos de protección de gas ** (descomposición de amoníaco + protección combinada de generación de nitrógeno por separación del aire) para garantizar la pureza del entorno de sinterización; la práctica de un determinado fabricante muestra que cuando el contenido de oxígeno se controla por debajo de 50 ppm, la resistencia a la corrosión de las piezas se puede aumentar en un 30%.
Paso 4: Dar forma y posprocesar para mejorar la precisión y el rendimiento
Después de la sinterización, las piezas pueden tener desviaciones dimensionales menores o superficies rugosas, que deben corregirse con precisión con una máquina moldeadora: coloque las piezas en el molde moldeador y aplique una cierta presión (generalmente 60% -80% de la presión del molde antes de la sinterización) para que las dimensiones de la pieza cumplan con los requisitos de diseño (la precisión se puede controlar dentro de 0,01 mm).
Si las piezas requieren propiedades especiales (como resistencia al desgaste y prevención de la oxidación), también se realizará **inyección de aceite/tratamiento superficial**: se inyecta aceite lubricante en los poros de las piezas a través de una máquina de inyección de aceite (adecuada para piezas de rodamientos), o se utilizan procesos de carburación y nitruración para mejorar la dureza de la superficie. Los datos de un determinado fabricante de piezas de maquinaria de construcción muestran que después del tratamiento de conformación y lubricación, la tasa de ajuste del ensamblaje de las piezas ha aumentado del 92% al 99,8%.
Paso 5: Inspección y entrega del producto terminado
Al final del proceso se realiza la **inspección de calidad**. La empresa utilizará equipos como probadores de dureza Brinell y detectores de contenido de aceite para realizar una inspección completa de la dureza, densidad, contenido de aceite y otros indicadores de las piezas.
La dureza debe cumplir con los requisitos de diseño (por ejemplo, las piezas a base de hierro suelen ser ≥HV350);
La desviación de densidad no supera el 2% de la densidad teórica.
El contenido de aceite debe coincidir con los escenarios de aplicación de las piezas (por ejemplo, el contenido de aceite de las piezas de engranajes es aproximadamente del 5% al 8%).
Las piezas que pasan la inspección pueden entregarse en lotes como productos terminados e ingresar a las cadenas de suministro de campos como automóviles, electrónica 3C y maquinaria de construcción.
Desde las materias primas hasta los productos terminados, el proceso de pulvimetalurgia logra una producción eficiente y de bajo costo de piezas complejas mediante la cooperación coordinada de "mezcla, moldeo, sinterización y conformación", que es también la razón principal de su continua popularización en el campo de la fabricación de precisión.
Productos de pulvimetalurgia, casquillos de cojinete impregnados de aceite, componentes mecánicos
