Post on 02-Oct-2015
description
PROPRIETI TEHNOLOGICE IN
METALURGIA PULBERILOR
Prof.Dr.Ing. Ioan VIDA-SIMITI
INTRODUCERE
Procesul tehnologic de fabricare
a produselor sinterizate
operaii principale
elaborarea pulberilor metalice
formarea semifabricatelor prin
diverse procedee de presare,
sau fr presare
sinterizarea semifabricatelor
formate (preformelor)
diverse prelucrri suplimentare
i controlul final
uor de mecanizat, automatizat,
robotizat
Formare
Pregtire amestec
Materii prime Pulbere:
Metal, aliaj, ceramic, nemetale, etc. Aditivi:
lubrifiani, liani, etc.
Dozare, Sortare, Omogenizare
Alte operaii: sferoidizare, recoacere, granulare
Prin presare: Fr presare: Turnare liber n form
Turnare a barbotinei
Presrare liber i
netezire
Depunere prin
pulverizare
Depunere prin
descrcri electrice
Sinterizare
n stare solid
Prelucrri
suplimentare
Operaiuni de finisare
Infiltrare, sintermatriare, calibrare, represare, achiere, deformare plastic,
sudare, tratamente termice i termochimice, acoperiri
Static
Presare n matri
Presare izostatic
Laminare
Extrudare
Vibrare
Presare orbital
Formare prin injecie
Vitez mare
Prin explozie
Impulsuri
magnetice
Impulsuri
electro-
hidrodinamice
Cu faz lichid
Control
intermediar
Dimensiuni, form, porozitate
Control final
Caracteristici fizice i mecanice
Caracteristici funcionale
Precizie geometric
interdependena factorilor
care concur la realizarea
unui produs sinterizat cu
caracteristici (rol
funcional) impuse
Locul prelucrabilitii n metalurgia pulberilor
Clasificarea proprietilor tehnologice care definesc
prelucrabilitatea n metalurgia pulberilor
Clasificarea proprietilor tehnologice care definesc
prelucrabilitatea n metalurgia pulberilor
PROPRIETI TEHNOLOGICE ALE PULBERILOR
PULBERI. DEFINIII I CONSIDERAII GENERALE
Pulberea
ansamblu de particule
individuale ale cror
dimensiuni sunt de regul
mai mici de 1 mm
material solid fin divizat
natura lor poate fi
metalic, ceramic, sau
polimeric
Fig. 1. Forme tipice ale particulelor de pulberi.
a acicular, b angular, c dendritic, d fibroas, e
lamelar, f granular, g neregulat, h nodular, j sferoidal
Metodele de elaborare a pulberilor metalice:
Metode mecanice
dezintegrarea prin achiere
mcinarea n mori
Metode fizico-chimice
reducerea oxizilor n medii reductoare (solide i gazoase)
descompunerea termic a carbonililor
metoda electrolitic
difuzie
vaporizare - condensare
descompunerea aliajelor
reducerea din soluii lichide (precipitarea chimic)
Metoda pulverizrii din faz lichide
Principalele proprieti ale pulberilor
Proprieti tehnologice (principale)
Capacitatea de curgere i umplere asigur umplerea continu n timp rezonabil a cavitii matriei
Compresibilitatea (compactibilitatea) influeneaz densitatea presatului i implicit proprietile pieselor sinterizate
Relaxarea elastic calculul dimensiunilor dispozitivelor de presare n funcie de dimensiunile finale ale piesei
Stabilitatea formei presatului rezistena muchiilor i rezistena mecanic a presatului - rezistena la crud prevenirea fisurilor la scoaterea piesei din matria de presare, manipularea i transportarea presatului la urmtoarele operaii tehnologice
Proprietile de sinterizare (sinterizabilitatea):
valoarea rezistenei la rupere obinut la diferite densiti i temperaturi de sinterizare
factorul de modificare a dimensiunilor (contracia la sinterizare)
alte caracteristici influenate de procesul sinterizrii i care prezint importan asupra asigurrii funcionalitii pieselor sinterizate din pulberi
Principalele proprieti ale pulberilor
Proprieti morfologice:
forma particulei (sferic, neregulat, spongioas,
dendritic, aplatizat, acicular, etc.)
calitatea suprafeei particulei
structura intern a particulei
suprafaa specific a particulei
repartiia granulometric a masei de pulbere
Proprieti chimice:
puritatea chimic
compoziia chimic
coninutul de impuriti
rezistena la coroziune
Principalele condiii care se impun pulberilor la fabricarea
pieselor sinterizate sunt:
puritate chimic, impus pentru piese care lucreaz n
tehnica de vrf precum tehnica vidului, chimie, electronic,
electrotehnic
compoziie granulometric prescris
suprafa specific mare
capacitate bun de presare
factor de umplere mic
fluiditate ridicat
potenial i capacitate de sinterizare mari
1. Densitatea aparent
indice al capacitii de umplere a cavitilor, pe care pulberile o
manifest pe parcursul fazei de alimentare a matrielor de
formare
masa pe unitatea de volum a unei anumite mrci de pulbere, n
condiii standardizate
important la dimensionarea sculelor pentru compactizare sau
alte metode de formare
Metoda plniei (ISO 3923-1:2008)
pulberilor metalice care curg liber printr-un orificiu circular cu
diametrul de 2,5 mm
pulberi care curg greu orificiu cu diametrul de 5 mm
Dispozitivul pentru determinarea densitii aparente i de ncercare a fluiditii pulberilor
1. Densitatea aparent
a Densitatea aparent
m Masa pulberii
V Volumul recipientului
Metoda volumetrului Scott
(ISO 3923-2:2008)
pentru pulberile care nu
curg liber prin orificiul
plniei standardizate
Volumetrul Skott
2. Compactitatea de umplere (densitatea relativ de umplere)
raportul dintre densitatea aparent a (g/cm3 i densitatea real
a materialului pulberii m n g/cm3
Porozitatea de umplere
3. Densitatea de scuturare (tasare) (ISO 3953)
masa unitii de volum a unei
pulberi dintr-un recipient n
care a fost tasat n condiii
specificate
t (g/cm3) raportul dintre
masa de pulbere (100 g) i
volumul ocupat de pulberea
tasat din cilindru n urma
scuturrii (cm3)
Volumul de tasare (cm3)
Compactitatea de scuturare (%)
Porozitatea de scuturare (%)
Schema dispozitivului de tasare scuturare a pulberilor
1 cilindru gradat, 2 suport, 3 cam, 4 ghidaj (manon)
4. Factorul de umplere
raportul dintre nlimea pulberii liber vrsat (hu) n matri i
nlimea presatului (hp) msurat dup extragerea din matri
Masa de umplere este aceeai cu masa presatului
mu = mp
hu a = hp p
a-densitatea aparent
p-densitatea presatului
Schema principiului de calcul a cantitii de umplere 1 matri, 2 poanson inferior, 3 poanson superior,
4 pulbere , 5 comprimat (presat)
Indicii proprietilor tehnologice de umplere a pulberilor sunt
influenai de urmtorii factori:
forma particulelor, calitatea suprafeei particulei
pulberile cu particule sferice i cu suprafa neted aranjament mult mai
compact dect cele cu form neregulat cu suprafa interioar poroas sau
dendritic
distribuie granulometric
distribuie granulometric extins volum de umplere mai mic densitate
aparent de umplere i compactitate mare
Mcinrea n mori cu bile / tratamentde recoacere reductoare
Densitatea aparent crete
Fracia
granulometric
Densitatea aparent
(g/cm3)
(mm) Fe electrolitic Cr-Ni Fe redus
0,1500,100 3,6 4,5 2,15
0,1000,075 3,4 4,5 -
0,0750,050 3,1 4,5 -
0,0500,040 2,8 4,5 2,08
-0,040 2,4 4,3 1,87
Influena formei i mrimii granulelor asupra densitii de umplere
Densitatea aparent (g/cm3)
Lubrifiantul Pulbere de Fe (RZ) Cu electrolitic
Fr aditivi 2,36 2,27
0,5% Stearat de Zn 2,57 -
1,0% Stearat Zn 2,57 -
1,5% Stearat Zn 2,51 -
0,1% Acid stearic - 2,67
0,2%Acid stearic - 2,40
0,5% Acid stearic - 2,27
Influena lubrifiantului asupra densitii aparente
Utilizare lubrifiani crete densitatea aparent
Amestec de fracii granulometrice
crete gradul de mpachetare
= plasarea particulelor mici n
interstiiile goale dintre
particulele mari
Influena amestecului de pulberi asupra compactitii de scuturare
Influena timpului de scuturare asupra densitii de scuturare
Amestec binar de
pulberi sferice
porozitatea
amestecului depinde
de raportul
dimensiunilor d1 / d2
Influena raportului dimensiunilor fraciilor i a componentei grosolane asupra porozitii
amestecului binar de pulbere
5. Capacitatea de curgere (fluiditatea)
definete comportarea unei pulberi la curgerea printr-un orificiu calibrat
Indicele care exprim capacitatea de curgere = timpul de curgere
Timpul de curgere durata necesar (n secunde) curgerii unei cantiti determinate de pulbere (50 g) printr-un orificiu standard n condiii specificate de standard (ISO 4490- Metoda Hall)
Fluiditatea pulberilor depinde de
materialul pulberii
forma i calitatea suprafeei granulelor
repartiia granulometric
coninutul de impuriti din pulbere
umiditatea pulberii uscare pulbere n etuv la (100-110) C, timp de o or i apoi rcit n exicator pn la 20 C
Fluiditatea pulberilor
reglarea ritmului de lucru (tactul) al preselor automate
determin productivitatea de formare a presatelor
umplerea rapid, sigur i complet a cavitii matrielor de presare
Pulberile fine curg mai greu dect cele grosolane
suprafa specific mare frecare intens ntre particule pulberii datorit suprafeelor mai mari de contact
Pulberile foarte fine (- 30 m) nu prezint capacitate de curgere
Dependena fluiditii de mrimea i forma granulelor pulberilor de cupru
Curgerea pulberii este
influenat de
frecarea dintre particule i
dintre pulbere i peretele
plniei
raza r a orificiului plniei
unde n = 2,462,79
t
1
r n
Influena compoziiei granulometrice a amestecului de pulberi asupra fluiditii
Fluiditatea (sec/50 g)
Aditivul Cantitate (%) Fe electrolitic Fe atomizat Fe RZ
Fr lubrifiani - 22,0 26,3 -
Stearat de Zn 0,25 26,5 28,1 -
Stearat de Zn 0,5 30,0 30,5 -
Stearat de Zn 1,0 nu curge 35,0 -
Fr lubrifiant - - - 28,6
Ap 0,0011 - - 29,0
Ap 0,067 - - 29,6
Ap 0,122 - - nu curge
Influena lubrifianilor asupra fluiditii pulberilor
Presabilitatea pulberilor
Presabilitatea (compresibilitatea, compactibilitatea) aptitudinea unei
mase de pulbere de a-i mri densitatea, sub aciunea diferitelor presiuni
de compactizare
ISO 3927:2007 capacitatea unei pulberi de a fi compactizat (densificat)
prin aplicarea unei presiuni
Matri pentru determinarea presabilitii
pulberilor
rearanjarea relativ a particulelor
reducerea spaiilor dintre ele
creterea cea mai mare a densitii
deformarea elastica a particulelor - n punctele de contact
mrirea suprafeelor de contact dintre particule
reducerea volumului porilor
nmagazinarea unei energii remanente reziduale
deformarea plastica i curgerea materialului
reducerea porilor dimensiuni foarte mici
Determinrile experimentale curba de compresibilitate (presabilitate)
coordonatele: densitatea comprimatului presiunea de compactizare
Din punct de vedere practic, cunoaterea presabilitii unei pulberi este
important sub mai multe aspecte:
Variaia de volum a agregatului de pulberi produs n urma presrii va fi
determinant pentru dimensionarea sculelor de compactizare, att din
punct de vedere al curselor de presare, ct i al dimensiunii prilor
active;
Presabilitatea mai mare a unei pulberi va produce, pe lng o densitate
mai mare, i un presat cu rezisten mecanic superioar, care poate fi
mai uor manipulat ntre operaii;
Densitatea presatului, realizat n urma compactizrii, va avea o
influen semnificativ i asupra calitii finale a pieselor. Astfel, o
densitate mai mare a presatului, respectiv o proporie mai redus a
porilor, va mri, de asemenea, densitatea final a materialului piesei n
urma sinterizrii i va produce, implicit, proprieti mecanice superioare.
Densitatea mai mare a semifabricatului presat va reduce modificrile
dimensionale produse n timpul sinterizrii i astfel va crete precizia
final.
Relaii care definesc modele ale compactizrii pulberilor
Hirschhorn
pi - densitatea presatelor, g/cm3
m - densitatea teoretic a materialului pulberii (amestecului), g/cm3
u - densitatea aparent de umplere, g/cm3
Ecuaia Balin
cr - rezistena specific, cr= HB=HV
= 100/Cpi = m/ pi
m - constant
H =
-
-
pi u
m u
p = [MPa]
cr
m
Relaii care definesc modele ale compactizrii pulberilor
Hewitt
D - densitatea relativ a presatului
K i B constante
presiuni de compactizare 150-800 MPa
p =
k
(1- D) + B [MPa]
1 1ln
D = = C
pi
m
p
presiune de compactizare -
densificare
Ecuaia generalizat de compactizare- Shapiro (1994)
P0 - porozitatea de umplere a pulberii (p=0)
P - porozitatea presatului obinut la presiunea de compactizare p
k constant, depinde de natura pulberii
b - constant empiric determinat experimental
P=P0 e-kp-bp
Ecuaia Shapiro-Konopicky
P=P0 e-kp
Ecuaia Kawakita
C - gradul de reducere a volumului
a, b - constante determinate experimental
Rezultatele experimentale arat c acest model respect n
principal faza a II-a de densificare, adic compactizarea prin
deformare plastic a materialului granulelor pulberii
C =
V - V
V =
a b p
1 + b p
o
o
Fazele mecanismului de densificare conform ecuaiei
generalizate
Ecuaia Torkar exprim fenomenul de atenuare a efectului presiunii de compactizare n funcie de distana h de la poanson, cauzat de
frecarea dintre granulele pulberii i materialul peretelui matriei
p1 - presiunea aplicat pe poanson
D - diametrul presatului
- coeficient de frecare dintre granule i peretele matriei
K - coeficient determinat experimental
p2 1 = p exp - 8
h
D k
Distribuia densitii pe nlimea presatului
harta densitii la presarea pulberii de Ni
variaia porozitii pe nlime la presarea pulberii 316L
Factori de influen asupra presabilitii
Influena naturii pulberii
presabilitatea = f (duritatea i deformabilitatea plastic a materialului
pulberii)
)p log - HB log(KC
HB = P
c
0
pC - presiunea de compactizare C0 - compactitatea pulberii liber vrsate K - constant
1- pulberi supercompresibile 2- pulberi cu compactibilitate nalt 3- pulberi cu compactibilitate normal
impuritile, elementele de aliere,
densitatea mare de dislocaii,
gradul de deformare scad
presabilitatea
Presabilitatea = f (forma, dimensiunea, calitatea, mrimea suprafeei
particulelor)
pulberile cu particule de form sferic compactitatea dup presare
redus
Dependenta compactitate de presare (la 400 MPa)-compactitate aparent de umplere a unor pulberi de fier
creterea densitii aparente de umplere creterea presabilitii
Influena factorilor tehnologici
presarea pulberilor n matrie rigide neuniformitatea distribuiei densitii
presatului variaia densitii pe nlimea presatului
grad de omogenitate al densitii
h/d 4 presare bilaterala
h/d 2 presarea cu matri flotant
nlimea de umplere a matriei s nu depeasc ~ 3 ori nlimea impus a
presatului
Influena presiunii de compactizare (la presarea izostatic) asupra densificrii
Influenta presiunii de compactizare asupra densitii produselor din pulbere fin de cupru, n diferite
conditii tehnologice
Influena factorilor tehnologici
Efectul dublei presri asupra porozittii (a - Bockstiegel; b - Vinogradov).
Influenta continutului de stearat de zinc asupra densittii si fortei specifice de scoatere a presatelor
pulbere de fier NC 100.24
pulbere de cupru electrolitic
Influena procedeului de presare
presare unidirecional bilateral n matri descreterea densitii n
direcia propagrii presiunii zon "neutr" cu densitatea mai redus
presare izostatic densiti mari
presare cu impulsuri electrohidrodinamica
Influenta energiei de descrcare asupra
compactittii presatelor
Densiti de presare obinute prin diverse procedee de compactizare
dubla presare i presare izostatic
presare normal i presare dinamic
presare oscilanta (orbitala)
Densiti egale presarea orbital cu ase cicluri este necesar o
for de aproximativ 12 ori mai mic dect cea impus de presarea
clasic unidirecional, iar n cazul aplicrii numai a unui ciclu, fora
se reduce de aproximativ 6 ori
Curbele de presabilitate la presarea uniaxial i oscilant
Influena avansului de presare orbital asupra
densitii presatelor
STABILITATEA FORMEI PRESATULUI
Rezistena muchiilor
tamburul se rotete timp de 15 minute cu o turaie de 60
rot/min
Schema aparatului pentru determinarea rezistenei muchiilor
M = 100 1 -
m - m
m %
1 2
1
m1 - masa total a celor cinci
epruvete presate naintea ncercrii
m2 - masa dup ncercare
Rezistena mecanic a presatului (rezistena la crud)
rezistenei la ncovoiere SREN 23995 (ISO 3995
Influena presiunii de compactizare asupra rezistenei muchiilor
presatului
Schema ncercrii la ncovoiere a
comprimatelor din pulberi
S = 3F L / 2 t2w [N / mm
2]
F - fora max. de rupere
la ncovoiere (N)
L distana ntre reazeme (mm)
t nlimea epruvetei (mm)
w limea epruvetei (mm)
FORME CONSTRUCTIV-TEHNOLOGICE ALE PIESELOR DIN
PULBERI I ALE MATRIELOR DE PRESARE
forma piesei trebuie s asigure scoaterea uoar din matria de presare, de aceea se recomand a se prevedea uoare coniciti, pentru facilitarea desprinderii poansoanelor din presat, i de asemenea, teirea muchiilor n vederea evitrii distrugerii comprimatelor la scoatere i n timpul manipulrii dintre operaii
evitarea formelor de complexitate mare n plane perpendiculare pe direcia presrii, acestea urmnd a fi realizate ulterior prin prelucrri suplimentare de achiere
asigurarea unei compactiti uniforme prin meninerea valorii raportului nlime-diametru ntre 2 i 2,5, sau pn la maximum 4, n cazul pieselor cu perei groi
evitarea variaiilor brute ale grosimii pereilor, ale trecerilor de seciune i ale proeminenelor, printr-o corelare dimensional corespunztoare
evitarea pereilor subiri, a spaiilor nguste i ascuite n care nu se poate asigura ptrunderea pulberii pentru umplerea complet a matriei
Recomandri privind
proiectarea pieselor din
pulberi metalice
Recomandri privind
proiectarea pieselor din
pulberi metalice
Soluii constructive pentru matriele de presare a pieselor de diferite forme, din pulberi
metalice
Mecanismul n m s Autor
Evaporare - condensare 3 1 fr contracie Kuczynski
Difuzie de suprafa 7 3 fr contracie Kuczynski
Curgere vscoas 2 1 1 Frenkel
Difuzie n volum 5 2 0,4 Kuczynski
Difuzie la limita grunilor 6 2 0,3 Kuczynski
SINTERIZABILITATEA PULBERILOR METALICE
Mecanismele transportului de material n zona de contact a granulelor
legea de cretere a puntii intergranulare x
legea teoretic a contraciei - l
tTK = r
xm
n
l
lts
0
= F T
x - raza punii (gtului) intergranulare (mm)
r - raza granulei pulberii (mm)
t - timpul de nclzire (sec)
n, m, s - mrimi ce depind de tipul
mecanismului transportorului de material
K(T), F(T) - funcii care depind de
temperatura de nclzire T
Sinterizabilitate - INDICI DE APRECIERE
caracterizeaz comportarea pulberilor sau a sistemelor de pulberi
metalice reale la operaia de sinterizare
Compact presat sistem termodinamic instabil
energie liber mare
nclzire trecerea din starea metastabil, de
energie i, ntr-o stare termodinamic de echilibru
mai stabil, dat de o energie liber f mai mic, prin
depirea barierei de potenial de energie max
Principalul factor care determin sinterizabilitatea
energia de activare a procesului Q energia
necesar a fi introdus n sistem pentru a-l
aduce din starea iniial n vrful barierei de
potenial
Variaia energiei libere a unui sistem de pulberi
la sinterizare
capacitatea de sinterizare numrul de atomi din sistem care la un
moment dat posed o energie superioar lui Q
potenial de sinterizare diferena dintre energiile libere ale strii iniiale
i finale ( i - f) caracterizeaz gradul de instabilitate termodinamic a
sistemului de pulberi n raport cu starea sinterizat
viteza de sinterizare variaia volumului n unitatea de timp
K - factor de proporionalitate dependent de diferena
i- f condiia de sinterizabilitate
e-Q/RT - numrul de atomi din sistem avnd o energie superioar lui Q capacitatea
de sinterizare
n = eQ RT
v =
dV
dt K e
Q RT
Mrimea vitezei de sinterizare msur a sinterizabilitii
unui sistem de pulberi
Vp0 - volumul iniial al porilor
Vp(t) - volumul porilor la momentul t al sinterizrii
K0 - constant care nu depinde de temperatur
V t
V
p
p0
= exp - k tn k = k exp nQ
RT0
Bockstiegel metod de determinare a sinterizabilitii pe
baza rezistenei la traciune a sinterizatelor
graficele rezistenei la traciune n funcie de
densitile de compactizare sunt curbe ale
cror asimptote, indiferent de condiiile de
sinterizare (temperatur i durat de
sinterizare), intersecteaz abscisa la o anumit
valoare a densitii
pulbere de fier 5,5 g/cm3
Sinterizabilitatea S panta asimptotelor
Variaia energiei libere a unui sistem de pulberi la sinterizare
Pulbere de fier Sinterizabilitatea (S)
( ) - rezistena la traciune a unui sinterizat cu
densitatea de compactizare
densitate de compactizare standard = 6,5 g/cm3
Sinterizabilitatea pulberilor de fier este definit prin valoarea rezistenei la traciune a unui corp sinterizat, compactizat iniial la o densitate de 6,5 g/cm3
Valoarea sinterizabilitii f (condiiile de sinterizare,
parametrii procesului de presare)
S = - 5,5
S = r
Orban metod pentru aprecierea sinterizabilitii pulberilor de fier, elimina influena parametrilor afereni presrii
Sinterizabilitatea rezistena la traciune a sinterizatelor obinute din compacte presate la acelai factor de densificare H
Factor de densificare Hs (Hirschhorn) valori cuprinse ntre 0 i 1
s
s p
t p
H = -
-
Sinterizabilitatea
viteza medie de sinterizare ntr-un interval de timp
creterea relativ a densitii prin sinterizare
(sinterizabilitatea este direct proporional cu creterea
relativ a densitii )
m
s p
p
v =V - V
t = k
Factorii de influen asupra
sinterizabilitii
1. Influenta propriettilor originare ale pulberii
Mrimea granulelor i forma granulelor
Sinterizabilitatea
Pulberea Granulai
a[mm]
Densitatea
/compactitatea
de presare
Viteza de
contracie
[min-1
]
Compactitatea
[%]
Cu
-56 +45
-45
6,7g/cm
3
6,7g/cm3
3x10
-5
10x10-5
W
-16 +14
-4 +3
0,5
63,4%
64,1%
62,6%
71
72
73
Structura cristalin i ecruisarea
Efectul ecruisrii asupra sinterizabilitii
Temperatura, [C] Sinterizabilitatea*
Mcinare 16h,
grad de deformare >20%
Recoacere
1065C/1h/H2
1065
1120
1175
0,14
0,17
0,19
0,10
0,12
0,14
p t
p s
s -
- = H
1. Influenta propriettilor originare ale pulberii
2. Influenta propriettilor presatelor
Efectul presiunii de compactizare asupra
densitii presatelor si sinterizatelor
Influenta densitii de presare si a temperaturii de sinterizate asupra
densificrii prin sinterizare
Pulberea
Presiunea de
compactizare
[MPa]
Densitatea
de presare
[g/cm3]
Temperatura
de
sinterizare
[C]
Densitatea de
sinterizare
[g/cm3]
Fe
465
775
6,72
7,23
1120
1120
6,73
7,25
Mo
560
775
560
775
-
-
-
-
1200
1200
1700
1700
8,0
8,6
9,8
10,0
Co
620
930
620
930
6,03
6,61
6,03
6,61
700
700
1100
1100
6,05
6,62
8,36
8,38
Efectul densitii de presare i a temperaturii de sinterizare
asupra densitii dup sinterizare pentru diferite
pulberi metalice
Densitatea presatelor
Lubrifiani de presare adaos optim (0,5-0,75)% stearat de zinc n presate
2. Influenta propriettilor presatelor
Temperatura de sinterizare
mrirea temperaturii crete puternic viteza de sinterizare a pulberilor exprimat
ca atare sau sub forma contraciilor
3. Influenta parametrilor sinterizrii
Influenta temperaturii asupra densitii dup sinterizare la
diferite presiuni de compactizare
Temperatura de sinterizare
3. Influenta parametrilor sinterizrii
Influenta temperaturii de sinterizare asupra densificrii
sinterizatelor feroase
Densitatea i rezistena sinterizatelor din pulberi de Cu, n funcie de temperatura de sinterizare i
densitatea de presare
Durata de sinterizare
influeneaz n mai mic msur intensitatea procesului de sinterizare
gradul de densificare la sinterizare crete cu creterea duratei
3. Influenta parametrilor sinterizrii
Contraciile sinterizatelor Fe (diferite pulberi) - Cu n funcie de
durata sinterizrii
Influena parametrilor de sinterizare asupra proprietilor sinterizatelor
creterea caracteristicilor fizico-mecanice pn la o valoare optim a
temperaturii de sinterizare, peste aceast valoare pot s apar
modificri structurale care conduc la scderea proprietilor fizico-
mecanice, ca de exemplu creterea grunilor cristalini
4. Influenta tipului de sinterizare
Tipuri de sinterizare: c.c.- compus chimic omogen; a.m.- amestec mecanic de
componeni puri; p.p.- pulbere prealiat sub limitele de solubilitate n stare
solid; t- amestec mecanic din topitur
Tipul I.
nu se formeaz faz lichid, i nici faze noi
compoziia chimic nu se modific
efectele sinterizrii depind de proprietile pulberii utilizate, regimul de presare i de parametrii sinterizrii
sinterizarea este nsoit de contracie
proprietile finale depind de gradul de sinterizare
Tipul II componenii nu reacioneaz ntre ei i rmn solizi n timpul sinterizrii
procesul de sinterizare este redus n intensitate
proprietile fizico-mecanice sunt greu de definit i depind nu numai de gradul de sinterizare, ci i de omogenitatea componenilor, fineea i omogenitatea dispersiei etc.
Tipul III
componenii reacioneaz ntre ei formnd compui chimici sau soluii solide, fr formare de faz lichid, este cazul cel mai folosit pentru realizarea unor produse sinterizate pentru construcia de maini
se formeaz faze noi
fineea i omogenitatea amestecului de pulberi influeneaz uniformitatea procesului de sinterizare
contracia este mai mic i nu totdeauna uniform n masa amestecului
proprietile fizico-mecanice ale produsului sinterizat depind de gradul de sinterizare i de gradul de omogenizare chimic
4. Influenta tipului de sinterizare
Tipul IV
Sinterizarea cu faz lichid
mecanismul sinterizrii este mai accelerat
pot s apar faze noi
se pot realiza compactiti mari
contracia este, de regul, mare
4. Influenta tipului de sinterizare
Dependenta compactitii otelurilor rapide dup sinterizare cu faz lichid:1-la
1230C; 2-dubl sinterizare la 1230C (sinterizare -represare - resinterizare)
DEPENDENTA: PROPRIETTI- DENSITATE
Densitatea sinterizatelor din pulberi de fier n funcie de
temperatura de sinterizare
Rezistena la traciune a sinterizatelor din pulberi de fier Hganas
densitatea dup sinterizare influena foarte puternic asupra
rezistenei mecanice a materialelor
Pulberi de grafit sau/i de cupru se adaug pulberilor de fier, n special
n scopul mririi rezistenei mecanice, iar nichel mai ales n vederea
creterii clibilitii acestor oeluri
Rezisten mecanic pentru sinterizatele din pulberea prealiat de fier Distaloy AE( Fe + 4% Ni + 1,5% Cu + 0,5 % Mo) n amestec cu
diferite adaosuri de carbon
Dependena rezistenei la rupere i alungirii de densitatea
sinterizatelor Fe-Cu (1,5%Cu; 2-3% Cu; 3-4,5% Cu)
Influena densitii asupra proprietilor sinterizatelor Fe-Ni
(1-fr Ni; 2-2,5% Ni; 3-5%Ni)
Sinterizabilitatea aliajelor grele
de tip 90% W - 10% (Ni, X) crete
substanial cu ct coninutul de Ni
din componenta "liant" este mai
mare
legea de variaie a rezistenei la rupere i a limitei de curgere cu
porozitatea
V1 = 5,13 pentru granulaia -40 m
V1 = 6,86 pentru granulaia ( 40 -80) m
V1 = 6,63 pentru granulaia (+80 -125) m
Dac se face abstracie de granulaia pulberii utilizate i se consider toate
rezultatele experimentale pe tot domeniul porozitilor
unde V2 = 4,49
R Pp = R exp - V0 1
PV-exp P - 1R = R 222
0p
Incercarea la traciune a tablelor poroase sinterizate inoxidabile din pulbere 316L
Dependena rezistenei la rupere i limitei de curgere n funcie de porozitate i granulaie(316L)
Incercarea la traciune a tablelor poroase sinterizate inoxidabile din pulbere 316L
variaia limitei de curgere a tablelor poroase inoxidabile cu porozitatea - rezultatul analizei pe calculator aceeai form
de variaie pentru granulaiile de pulbere V2 = 2.27 pentru granulaia -40 m; V2 = 3,48 pentru granulaia (+40-80) m; V2 = 4,39 pentru granulaia (+80-125) m; V2 = 3,12 indiferent de granulaie
PRELUCRABILITATEA PRIN ACHIERE A
MATERIALELOR SINTERIZATE
Prelucrabilitatea prin achiere (P.A.) capacitatea unui material de a fi
prelucrat, n scopul modificrii formei i dimensiunilor, prin detaare de
achii, n condiii tehnologice ct mai avantajoase
Viteza de achiere
i
durabilitatea sculei
Solicitri mecanice
n timpul achierii
Consumul energetic
la achiere
Calitatea suprafeei
prelucrate
PRELUCRABILITATEA
PRIN ACHIERE (P.A.)
Criterii de definire a prelucrabilitii prin achiere
Principalele mrimi utilizate pentru aprecierea achiabilitii
uzura i durabilitatea sculei
viteza de achiere vT
forele de achiere i momentul de achiere
puterea de achiere
forma achiilor
temperatura din zona de achiere
indici specifici ai procesului de prelucrare - exemplu: numrul
de guri posibil a fi executate pn la o uzur dat a burghiului
Criterii de apreciere a achiabilitii
analiza poziiei curbelor durabilitate - vitez de achiere (criteriul
de uzur)
criteriul formei achiilor
Factori de dependen ai prelucrabilitii prin
achiere a materialelor sinterizate
Porozitatea Forma i mrimea porilor
Proprietile granulelor
pulberii
Compoziia chimic
Structura
Impuriti
Adezivi
Procedeul de achiere
Parametrii regimului de achiere
Geometria sculei achietoare
Fluidul de achiere
Temperatura de achiere
Structura
specific
Factorul de
material ai
matricei metalice
Condiii de
achiere
FACTORI DE
INFLUENA
P.A.
Structura specifica
Pori contactul necontinuu ntre materialul de prelucrat i muchia
achietoare a sculei ntreruperi frecvente ale procesului de achiere
prin microocuri repetate asupra tiului
uzura tiului sub form de microciupituri a cror mrime este
aproximativ egal cu dimensiunile medii ale porilor materialului
sinterizat prelucrat
Schema achierii materialului sinterizat
Dependena uzurii burghiului de numrul de guri executate i de densitatea materialului
sinterizat (304L)
Influena densitii relative asupra durabilitii burghiului
la gurirea materialului sinterizat inox 304L
Structura specifica
Dependena forei de achiere (a) i momentului de achiere (b) de
densitatea relativ pentru diverse grade de uzur a burghiului la
gurirea materialului 304L
efortul de achiere depinde i de starea uzurii burghiului
studiile metalografice scot n eviden densificarea prin ecruisare
i densificarea stratului superficial al suprafeei prelucrate, a crui
grosime depinde de regimul de achiere, de porozitate i de gradul de
uzur al sculei achietoare
Structura specifica
porozitatea scderea conductivitii termice i difuzivitii
termice creterea temperaturii n zona de achiere intensific uzura sculei (uzura termic), activeaz oxidarea materialului i
reaciile chimice n suprafaa prelucrat
Structura specifica
Factori de material
Materiale sinterizate fier-grafit
cei mai buni indici de achiabilitate structura feritic, scad in ordinea:
structur ferito-perlitic, perlitic, perlito-cenrentitic
Imbuntirea prelucrabilitii prin achiere utilizarea aditivilor
reducerea forelor de achiere, mrirea durabilitii sculelor
achietoare, micorarea rugozitii, dar cu unele efecte secundare cum
ar fi modificri dimensionale n urma sinterizrii i n unele cazuri
reducerea caracteristicilor fizico-mecanice
Aditivi (%) Efectul asupra
P.A.
Modificri dimensionale
dup sinterizare
Efectul asupra
propr. mecanice
(0-2,2)% Sn cretere uoar 0 0
(0-2,5)% Pb cretere pronunat cretere uoar scdere accentuat
(0-1,0)% Mn cretere pronunat - -
90-0,5)% S cretere pronunat cretere uoar -
(0-0,5)% MnS cretere pronunat - 0
(0-0,8)%
MoS2
cretere pronunat cretere uoar 0
(0-2,0)% Bi cretere pronunat - 0
(0-0,25)% Se cretere pronunat cretere uoar scdere uoar
0,1 %BN cretere uoar - scdere uoar
Cu (infiltrare) cretere pronunat cretere pronunat cretere uoar
Condiiile de achiere
Adncimea de achiere la prelucrarea pieselor sinterizare este n
general mic, de circa (0,23) mm, neavnd practic influen asupra
rugozitii suprafeei prelucrate
Viteza de achiere influeneaz durabilitatea sculei achietoare i
productivitatea prelucrrii, depinznd de porozitatea i natura
materialului matricei metalice
Avansul influeneaz att durabilitatea sculei ct i calitatea
suprafeei prelucrate
Geometria prii active a sculei achietoare