مقاله عملیات حرارتی قطعات متالوژی پودر

اخیرا صنعت ساخت قطعات به روش متالوژی پودر(p/m) پیشرفت های بی سابقه ای داشته است و این موضوع در مرحله اول در صنعت خودروسازی بیشتر به چشم می خورد و تحولی در این صنعت به پاکرده است. چرا که استفاده از این روش هم راحت تر و  هم ارزان تر نسبت به روشهای دیگر تولید از جمله ریخته گری می باشد.امروزه در صنایع اتومبیل سازی 27 پوند از قطعات تولید شده هر خودرو به روش متالوژی پودر تهیه می گردد.  در صورتی که در سال 1977 این مقدار 15، پوند به ازاء هر ماشین تولید شده بوده است. کمپانی( فورد موتور) در سال 2000 میلادی این مقدار را برای هر ماشین تولیدی خود به بیش از 50 پوند به ازاء هر ماشین افزایش داده است.

متغیرهای فرآیند:

دما مهمترین متغیر فرایندهاست و باید آن قدر بالا باشد که ماده کاملا به آستنیت تبدیل و در اثر کوئنچ تماما به ساختار مارتنزیت تبدیل شود.در قطعات متالوژی پودر (p/m) این دما بازهم به دانسیته وابسته است.  با کاهش دانسیته سرعت سرد کردن بحرانی به خاطر کاهش هدایت حرارتی افزایش می یابد.به طور کلی برای گرفتن ساختار 100درصد مارتنزیت برای دانسیته های زیر 2/6 گرم بر سانتی متر مکعب دمای کوئنچ بالاتر از 870 درجه سانتی گراد باید استفاده گردد. زمان نگهداری قطعه در دمای مورد نظر نیز از دیگر فاکتورهای موثر است. قطعات کم دانسیته زمان کمتری نسبت به قطعات پردانسیته برای رسیدن به دمای مورد نیاز دارند و این به خاطر نفوذ سریع حرارت به داخل حفره هاست . بعد ز دما اتمسفر مهمترین فاکتور می باشد. بیشترین عملیات حرارتی در یک اتمسفر گرماگیر (endothermic) که شامل 20% مونواکسید کربن، 35% هیدروژن ، 3%متان و 7/44 نیتروژن می باشد. اغلب گازهای دیگری جهت تنظیم پتانسیل کربن برای گرفتن نتیجه بهتر و مورد نیاز اضافه می گردد.گازهای اضافه شونده معمولا متان و آمونیاک می باشند بسته به پروسه مورد نظر این گازهای افزودنی بین 15% تا 25% برای متان و 2% تا 5% برای آمونیاک می باشد.این پودرها عمدتا برای برآورده کردن مقاصد عملیات حرارتی طراحی می شوند. یکی از کاربردهای prealloy ها در ساخت فولادهای سری sae4600 می باشد که دارای ni2%  و/5 %mo می باشند. این فولاد به خصوص سختی پذیری خوبی از خود نشان می دهد و در روشهای پیشرفته فرج داغ (hot frog) برای قطعات فرم گرفته به روش متالوژی پودر کاربرد داشته و باعث پیشرفت تکنیک های فرج قطعات متالوژی پودر گشته است.

متالوژی
متالوژی

خواص مکانیکی:

بعد از اینکه عملیات حرارتی قطعات p/m بررسی شد لازم است یک بررسی کوتاه نیز به خواص مکانیکی این قطعات بعد از انجام عملیات حرارتی داشته باشیم تا ببینیم آیا به صرفه می باشد یا نه. و یا اثر تغییر شرایط ترکیب شیمیایی ، دانسیته و .. چه تاثیری روی خواص مکانیکی از جمله استحکام کششی ،سختی دارد.چاپ سال 1997 mpif standard حاوی آخرین اطلاعات خواص عملیات حرارتی قطعات p/m تا این سال می باشد.استاندارد mpif فقط آلیاژهایی را پوشش میدهد که محتوای کربن آنها 5/ درصد باشد که یک مقدار ماکزیمم سطح کربن نیاز است تا خواص عملیات حرارتی به مقدار بهینه برسد.در نمودارهای شکل زیر مقادیر استحکام کششی نهایی قطعات p/m سخت شده و بازگشت داده شده با ترکیب شیمیایی متغیر( با یک دانسیته 7 گرم بر سانتی  متر مکعب) نشان داده شده است. که نشان می دهد ماکزیمم استحکام قابل دست یابی در فرآیند ساده فشردن در دمای اتاق می باشد. همانطور که پیش بینی می شد افزایش استحکام با افزایش عناصر آلیاژی صورت می گیرد. با یک پیش آلیاژ باعث بهبود بیشتر در خواص می شود. با این وجود ماکزیمم سختی در نتیجه اضافه کردن نیکل به آهن پیش آلیاژ شده بدست می آید که باعث تولید یک ساختار ناهمگن حاوی نواحی نرم غنی از نیکل (به علت وجود نیکل ، آستنایت در دمای محیط پایدارمانده بنابراین فازنرم می باشد)این نواحی نرم در اطراف زمینه سخت مارتنزیت پراکنده شده که این ساختار باعث افزایش استحکام کششی و خستگی باهم می شود.

توصیه هایی برای تولیدات قطعات p/m متلخل:

قطعات گریی کاری نشده و روغن کاری نشده برای عملیات حرارتی مقدم می باشند. در بسیاری از مدل های ساخت، قطعات p/m را بعد از تف جوشی با احتیاط وارد زنگار می کنند.همچنین بسیاری از قطعات p/m قبل از عملیات حرارتی ماشین کاری شده اند و همین امر باعث برقی ماندن مقداری روغن و روانکار در بین حفره ها می شود. این روغن ها می توانند باعث آلوده کردن اتمسفر عملیات حرارتی شده و باعث تغییر در ساختمان شوند. بنابراین قطعات ابتدا باید کاملا تمیز شوند.از قطعات پردانسیته استفاده نکنیم. تداخل و هم پوشاندن مواد می تواند باعث ایجاد نقاط نرم و پیچش شود برای کسب بهترین نتیجه قطعات باید به تنهایی در سطوح مختلف قرار گیرند. تا برهمدیگر تاثیرنگذارند و از پیچش جلوگیری شود.در هنگام کوئنچ با روغن باید روغن را بسیارهم بزنیم و از روغنی با قدرت کوئنچ H=/7-100استفاده کنیم.موقع انجام عملیات بازگشت قطعه را در دمای 205 درجه سانتی گراد به مدت 2 ساعت قبل از انجام فرایند در دماهای بالاتر نگهداریم این کار باعث به حداقل رساندن دود می شود و از آتش گرفتن روغن نیز جلوگیری می کند و کاهش آلودگی داریم.

اگر طرح و نقشه این باشد که قطعات به یک دتسگاه عملیات حرارتی تجاری خارجی فرستاده شوند یک مطالعه و بررسی روی تکنیک مورد نیاز قطعه و تاریخچه فرایندهای قبلی که روی قطعه انجام شده توصیه می شود.کارگاه های تجاری تجربه ها ی بدی از فلزات پودری دارند چون آنها کاملا معنی ضمنی تخلخل و آماده بودن این قطعات برای انجام عملیات حرارتی نمی فهمند همانطوری که آنها از فولادهای کارشده توقع دارندیک روش خوب این است که همه نمونه ها را به دستگاه ها عملیات حرارتی بفرستیم که ظرفیت فرایند آنها روی دستگاه نصب و ثبت شده است (کاتالوگ) و در این کاتالوگ همه نیازمندی های و خواسته هایی که باعث کسب بهترین نتیجه می شود ثبت شده باشد تا ما بتوانیم این شرایط را فراهم کرده و قطعات را داخل ان قرار دهیم.فابریک کننده های قطعات باید دقت فراروان به کار گیرند تا فرایند عملیات حرارتی با فرایند های اولیه مطابقت داشته باشد تصحیح و بازنگری عملیات حرارتی نادرست و نابه جا نیز باید صورت گیرد. چون نه تنها باعث صرف هزینه های اضافی می شود (هزینه هایی که صرف تعمیر و تعویض می شود) بلکه به طور چشمگیری روی خواص فیزیکی قطعه P/M تاثیر می گذارد.

سخت گردانی سینتری:

آلیاژهای p/m که دگرگونی مارتنزیتی در آنها می تواند براثر سرد کردن از دمای تف جوشی رخ دهد تجاری می باشند. این تکنیک که سخت گردانی تف جوشی نامیده شده است به سرعت در کاربردهایی که استحکام بالا و سختی سریع بعد از تف جوشی نیاز است شهرت پیدا کرد. این راه تولید به اثبات رسیده که برای یک تعداد قطعات مقرون به صرفه است چون این روش منجر به حذف نیاز به عملیات حرارتی تف جوشی ثانوی می شد.ثابت شده که پودرهای پیش آلیاژشده برای این منظور سودمندتر می باشند. توانایی آلیاژ در کمک به شکل گرفتن مارتنزیت و یا بینایت در طی سردکردن از دمای تف جوشی مهمترین فاکتور برای رسیدن به ریزساختار بهینه است و با این حال بهبود خواص قطعات تف جوشی شده است.منگنز به تمام فولادهای تجاری در محدوده 75-107درصد برای افزایش استحکام و سختی پذیری فولادهای کربنی ساده اضافه می شود. کرم نیز به عنوان عنصر سخت کننده مشهور است. اما کرم به ندرت در پودرهای پیش –آلیاژ شده استفاده می شود. زیرا اکسید کربن به سختی آزاد می شود و این اکسید در سطح ذره شکل می گیرد و به عنوان یک سر در مقابل نفوذ داخل قطعه عمل می کند.

Metallurgy
Metallurgy

پلاسما نایترایدینگک:

فرایندی که می تواند کنترل دیمانسیون و ابعاد را بهتر کند عملیات پلاسما نیتروکربورایزینگ می باشد در این پروسه قطعات در یک محفظه (چمبر) خلاء پردازش می شوند که در این محفظه به طور مستقیم یا غیرمستقیم از حرارت پلاسما استفاده می شود. این پروسه هم اکنون در تولیداتی نظیر قطعات تیوپی های هم زمان کننده (هماهنگ کننده) و نرمه های با داسک استفاده می شود. استفاده از پلاسما برای رساندن یونهای نیتروژن و کربن به سطح قطع این اجازه را می دهد که کنترل بیشتری روی یکنواختی غلظت سطح  و نفوذ عناصر نیترایدینگ داشته باشیم این فرایند عمل نیتروژن دهی به حفره های داخلی سطح که باعث انبساط حجم می شود را به حداقل می رساند بنابراین به این طریق انبساز حجمی که به طور طبیعی در طی عمل نیتروکربورایزینگ گازی رخ می داد کاهش می یابد.

آلیاژ نیکل- کربن:

وجود نیکل باعث افزایش خواص کششی فولادهای تف جوشی شده می شود. البته اثر آن نسبت به مس کمتر است. با این حال استحکام بعد از عملیات حرارتی بهبود می یابد. به این عمل (عملیات حرارتی) در این قسمت ضروری می باشد چون فولادهای آلیاژی نیکل دار به طور طبیعی ناهمگن از مخلوط کردن پودر عناصر بدست آمده است.مس در دمای تف جوشی معمولی یعنی در دمای 1120درجه سانتی گراد معادل 2050 درجه فارنهایت تبدیل به فاز مایع می شود و در این حالت با آهن ترکیب شده و تولید یک محلول جامد می کند که به طور قابل ملاحظه ای سختی و استحکام را افزایش می دهد.نیکل دارای نقطه ذوب بالاتر می باشد که با آهن ترکیب می شود و نفوذ باید در حالت جامد صورت بگیرد و چون نفوذ در حالت جامد بسیار کمتر از نفوذ حالت مایع است لذا در این حالت یک ساختار دوگانه شامل مناطق کوچک آلیاژ آهن که توسط نواحی غنی از نیکل محاصره شده اند.

عناوینی دیگر از مقاله عملیات حرارتی قطعات متالوژی پودر:

  • راهنماهایی درباره عملیات حرارتی قطعات متالوژی پودر
  • علمیات بخاری
  • نایتروکربورایزینگ
  • اثر میزان عناصر آلیاژی بر روی سختی پذیری قطعات متالوژی پودر
  • تاثیرحفره ها برروی عمق پوسته سخت شده
  • اثر حفره ها بر خواص مواد
  • اثر دانسیته
  • مزایای استفاده از روش متالوژی پودر
  • مروری بر پروسه ساخت قطعات متالوژی پودر
  • آلیاژ کربن- مس
  • تمپرکردن
  • کربورایزینگ – کربونایترایدینگ
مطلب بالا چکیده‌ای از تحقیق و پژوهش اصلی میباشد جهت تهیه نسخه کامل آن از باکس زیر اقدام به خرید و دانلود نمایید
لینک خرید پژوهش مقاله عملیات حرارتی قطعات متالوژی پودر:
تحویل فوری و خودکار فایل با لینک مستقیم بعد از پرداخت
تعداد صفحه: 62
قالب: فایل word
توضیحات: فهرست و منبع دارد

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *