تاريخ : دوشنبه 1388/09/02 | 9:10 | نویسنده : انجمن علمی متالورژی کرج

 

آهنگری پودر پروسه ای است که در آن پودر فلزات آماده به صورت زنیتر شده ، پیش زنیتر شده یا زنیتر نشده به حالت داغ در درون قالب های بسته شکل می گیرند . این پروسه اغلب اوقات به آهنگری متالوژی پودر ، شکل دادن داغ متالوژی پودر یا به سادگی می تواند به صورت شکل دادن پودری خلاصه شود . وقتی که عمل زنیتر شدن انجام شود ، اغلب پروسه به « آهنگری زینترینگ » مربوط می شود .

آهنگری پودریک بسط طبیعی برای همان روش مرسوم فشردن و زینتر ( P/M ) است . که برای مدت زمان طولانی به عنوان یک تکنولوژی موثر برای تولید قطعات مختلف شبکه مانند ، یا نزدیک به شبکه بوده است . در واقع ، بخش متخلخل به وسیله آهنگری گرم به همراه مقداری دمش چگال می شود . آهنگری در معرض گرما انجام می شود ، و جمعاً در قالب دمای سر بسته است ، و در حقیقت هیچ جرقه ای تولید نمی شود . این برخلاف و در مقابل آهنگری فولادهای کار شده است . که در آن روش های اضافی کمابیش برای تغییر شکل و آهنگری استفاده می شوند و مقدار قابل توجهی از مواد به شکل جرقه از بین می روند .

شکل ، کیفیت و توزیع خلل و فرج در قطعات متالوژی پودر و آهنگری پودر قویاً بر خواص مکانیکی آن ها تاثیر می گذارد . بنابراین آهنگری پودر ، یک تکنولوژی تغییر حالت است که به بالا بردن دانسیته قطعات متالوژی پودر و هم چنین مشخصات ذاتی آنها کمک می کند .

دو روش اولیه برای آهنگری پودری در ذیل قید شده است .

-        چکش کاری داغ که در آن پروسه تحت آزمایش توسط مقدار قابل توجهی از مواد جانبی قرار می گیرد .

-        دوباره فشردن داغ ، که در طول متراکم شدن در جریان مواد اصولاً در جهت گیری و شکل گیری فشار اعمال می گردند .این شکل از متراکم سازی گاهی اوقات تحت عنوان عملیات دوباره داغ یا سکه زنی ، یا آهنگری داغ مرسوم شده است .

این دو حالت شکل گیری و شرایط فشاری که به خلل و فرج تحمیل می شود . در چکش کاری داغ پودری ، جریان جانبی و خارجی غیر منبسط تشدید یافته ای از مواد منبع به یک حالت فشار در پیرامون حفره هایی است که ترکیب فشارهای عادی و خاص بیشتر شامل می شود . سوراخ یا حفره ی کروی شکل در جهت جریان خارجی پهن و وسیع تر می گردد . حرکت لغزشی آن نیز منجر به فشارهای برشی و سایشی می شود که منجر به شکستن هر نوع نوارهای اکسید باقیمانده در داخل می گردد . و نهایتاً پیوند متالوژیکی فوق العاده قوی میان فصل مشترک های حفره دار می شود . این امر منجر به مشخصات دینامیکی مانند چقرمگی شکست و کشش خستگی می شود .

حالت فشار در طول شکل دهی پودری ، فشار مجدد داغ شامل یک تفاوت کوچک و جزئی بین فشارهای افقی و عمودی واقعی می گردد ، همین طور باعث حرکت مواد بسیار کوچک در جهت افقی می گردد و نهایتاً جریان خارجی را محدود کرده و یا کاهش می دهد . همان طوری که متراکم سازی پودری اهمیت دارد ، حالت فشار نیز به یک شرایط هیدرواستاتیک خالص نزدیک می باشد مثال بارزی که می توان برای آن مشاهده کرد ، همان متورم شدن و پهن شدن در ابعاد جانبی و ابعاد متضاد حفره است که تحت اعمال فشار به یکدیگر نزدیک می شوند . شکل دهی فشار مجدد داغ مستلزم فشار بالاتر آهنگری نسبت به چکش کاری داغ است که برای شکل دهی فشار مجدد داغ صورت می گیرد . و باید برای به دست آوردن تراکم قابل مقایسه انجام می شود . برای توضیح بیشتر باید کاهش اتمسفر جوی با یک پتانسیل ثابت کربن برای جلوگیری از فرآیند کربنیزه شدن را در این شرایط که به چکش کاری یا آهنگری حرارتی بستگی دارد اشاره کرد . هر نوع اجزاء باقیمانده از نوارهای اکسید شده که ممکن است در نتیجه ی کشش پذیری پایین و سختی پایین آن حاصل شده باشد . به طور کامل در مجموعه حذف می شود .

این در حالی است که قطعات پودری یا ساخت پودر به طور اصولی در اتومبیل سازی کاربرد دارند جائیکه آنها با ریخته گری و آهنگری محصولات را وارد چرخه تولید می کنند ، هم چنین قطعات و اجزاء باقیمانده را مجدداً توسعه داده و برای وسائل راه سازی و حمل و نقل و نظامی به کار می گیرند .

اقتصاد آهنگری پودر نیز توسط شماری از مولفان و طراحان مورد تحقیق و آزمایش صورت گرفته . برخی از موارد تاریخی نیز شامل این مبحث شده است که کاربردهای قدیمی و دیرینه داشته اند . متن زیر کاربرد قطعات آهنگری پودری را که در مقاله مذکور با منظور و هدف ریخته گری پودری مورد مقایسه قرار گرفته است نشان می دهد .

همین طور مورد فوق با فن آوری های شکل دهی و ساختار متناوب و متنوع و دائمی از نظر هزینه ی محاسباتی نیز در نظر گرفته شده است . مباحث صورت گرفته پیرامون آهنگری پودر در این مقاله بیشتر پیرامون فروآلیاژها محدود شده است . هم چنین اطلاعاتی پیرامون شکل دهی آلومینیوم ، پایه نیکل و پودر تیتانیوم در مقاله مندرج شده و شکل دهی و ساخت پودر و آلیاژهای آلومینیوم را نیز تحت الشعاع قرار داده است : بنابراین « آهنگری آلیاژهای آلومینیوم » « آهنگری آلیاژهای پایه نیکل » و « آهنگری آلیاژهای تیتانیوم » را در این بخش توصیف می کینم . جزئیات اطلاعات پیرامون تمام مفاهیم متالوژی پودر در جلد 7 از نسخه ی 9 metals Handbook به طور کامل تعریف و تشریح شده است .

ملاحظات و اطلاعات مواد :

گام های اولیه تولید آهنگری پودری با استفاده از فشار متداول و زینترینگ و آهنگری و شکل دهی P/M مرسوم و انجام می شوند . مشخصات فیزیکی خاص و هم چنین خواص ویژه ای برای پودرهای به کار رفته در این پروسه ها لازم است به طور کلی پودرها بر مبنای شکل ذرات ، اندازه ذرات ، تراکم ذرات ، روانروی ، شیمی ، استحکام تر و قابلیت تحمل فشار تقسیم بندی می شوند . اطلاعات بیشتر در مورد انجام این آزمایشات بر روی پودرها در بخش « خصوصیات و آزمایشات پودر فلزات » در جلد 7 از ویرایش 9 کتاب metals Handbook در دسترسی است .

ویژگی ها و خصوصیات پودری :

شکل ، توزیع اندازه ، تراکم خاص ، روانروی و ترکیب از جمله خصوصیات بارز و مهم برای هر دو پروسه های آهنگری پودری P/M است . شکل ذرات در رابطه با قابلیت و توانایی آن ها در هنگام قفل شدن با ذرات دیگر در زمان فشردگی بسیار مهم و حائز اهمیت است . هم چنین اشکال اجزاء بی قاعده و نامنظم هم چون آن دسته از محصولاتی که توسط اتمایزینگ آب تولید شده اند به طور معمول مورد استفاده قرار گرفته اند . در قطعات P/M کیفیت سطح به توزیع اندازه ی ذرات بستگی دارد . در آهنگری پودری به هر حال ، کیفیت سطح کاملاً با ابزار آهنگری ارتباط مستقیم دارند . در این شرایط و برای حصول این امر باید حتی المقدور از پودرهای درشت برای آهنگری پودری استفاده شود . متاسفانه پتانسیل نفوذ بیشتر به اکسید سطحی ، وقتی که ذرات درشت تر می شود افزایش می یابد . درجات اعمال فشار حدود mesh-80 با میانگین اندازه ذرات در حدود قطر 75µm ( 0.003in ) می باشد . روانروی و تراکم خاص برای به دست آوردن سرعت پر شدن بیشتر قالب نیاز است . شیمی به کار رفته به یک اندازه که در فشرده سازی اهمیت دارد در تولید آلیاژ نهایی بیشتر موثر است .

استحکام تر و قابلیت فشردگی در متالوژی پودر به عنوان فاکتور موثرتر و تاثیرگذارتری نسبت به آهنگری پودری در نظر گرفته می شوند . اگرچه که نیاز به بدست آوردن لبه و شیار با استحکام بالا در عملیات P/F است ، به طوری که آنها نسبتاً نازک و ظریف هستند و بخش هایی هستند که نیاز به استحکام تر بالاتری دارند ، به همین دلیل در شکل دهی و عملیات P/F هیچ نیازی به تراکم های بالا نمی باشد . و قابلیت فشردگی پذیری و تحمل فشار با پودرهای از پیش آلیاژ شده قابل حصول است به همین دلیل کربن پیش آلیاژی نمی شود زیرا در قابلیت فشرده سازی تاثیر فراوانی دارد .

گسترش آلیاژ :

بسیاری از مشاهدات نشان دهنده ی آن می باشند آهنگری مداوم مخلوط عناصر پودری منجر به پایین آمدن خواص مکانیکی می شود . مانند مقاومت خستگی ، مقاومت فشرده سازی و اکتیلیته این امر کاملاً ناشی از ناهمگنی متالوژیکی و شیمیایی است که در مواد تولیدی با این روش وجود دارد . برای غلبه بر این ، زمان های زیادی برای نفوذ یا حرارت عملیاتی بالاتری برای همگن شدن کامل مواد لازم است خصوصاً زمانی که عناصری مثل Ni استفاده می شوند . نمونه های آهنگری شده از پودر از پیش آلیاژی نشان دهنده ی سختی پذیری بالاتر نسبت به نمونه هایی از پودرهای تلفیقی آهنگری شده را نشان می دهند . پودرهای کاملاً از پیش آلیاژی شده توسط چندین سازنده تولید می شوند . هر جزء در این پودرها در هنگام ترکیب ، یک پارچه و یک شکل می باشد . از این رو ضرورت کم کردن نفوذ آلیاژی به میان می آید .

خلوص پودر و طبیعت دقیق و شکل ناخالصی ها نیز کاملاً حائز اهمیت است . در یک قطعه فلز پودری معمولی تمام خواص به طور قابل توجهی نسبت به مواد خام معادل آن ، کمتر و پایین تر می باشند . تاثیر آخال ها تحت الشعاع تاثیرات حفره هاست . برای شکل دهی پودری به طور کاملاً متراکم و به عنوان یک شکل دهی معمولی ، تاثیر غیر قابل انکار خلل و فرج بر روی خصوصیات با شکل و طبیعت آخال های ناخالصی جایگزینی می شوند ( تاثیر خلل و فرج بیشتر است ) .

دو اصول کلی مورد نیاز برای مواد آهنگری پودری قابلیت ایجاد سختی پذیری ، مناسب برای تامین کردن کشش و کنترل شرایط خستگی به وسیله شرایط زیر ساختاری مانند آخال هاست .

سختی پذیری :

عناصری چون منگنز – کروم و مولیبدن از نظر سختی پذیری بسیار مهم می باشند ، در حالی که نیکل این طور نیست چرا که از نظر هزینه آلیاژی کردن نیکل و مولیبدن در مقایسه با کروم و منگنز گران قیمت تر است . طبق این اصل ، مشخص است که آلیاژهای پایه کروم ، منگنز برای آهنگری پودری از نظر قیمت بیشترین کاربرد را دارند . به هر حال این امر برای چنین مقداری ضروری نمی باشد ، اگر چه این موضوع در این جا اهمیت ندارد ، زیرا که این مواد دارای استعداد اکسید شدن بالایی در طی فرآیند اتمایزینگ هستند . به علاوه در طی فرآیند پودر کردن ، حرارت بالایی برای از بین بردن لایه اکسیدی کروم و منگنز نیاز است و مراقبت ویژه ای در ادامه کار در مرحله آهنگری برای جلوگیری از اکسیداسیون مجدد نیاز است . چنانچه عناصر اکسید شوند ، آنها منجر به سختی پذیری نمی شود ، نیکل و مولیبدن دارای خصائص و ویژگی هایی می باشند که اکسید آنها در درجه حرارت زینترینگ کاهش می یابد . طراحی آلیاژ در نهایت باید طوری باشد که اکثر عملیات اتمیزه از پیش آلیاژی پودرها منجر بر استفاده از ترکیبات پایه نیکل و مولیبدن شود ، البته باید مقدار محدودی منگنز نیز در این ترکیب موجود باشد . ترکیبات سه نوع فولاد ، متالوژی پودری تجاری در ذیل فهرست و درج شده است : هزینه بالای نیکل و مولیبدن در راستای هزینه بالاتر متالوژی پودر مقایسه شده با مواد خام که غالباً توسط بهینه سازی مواد بالاتر و بهتر به ویژه در پروسه آهنگری پودری به حالت تعلیق در آمده است ، باید در نظر گرفته شود . اخیراً قطعات P/F از پودرهای آهن به اضافه مس ، گرافیت برای قطعاتی که نیاز به عملیات حرارتی ندارند یا موادی که با استفاده از فولادهای کم آلیاژ خواص کشش بالاتری را داده اند ، جواب داده است . جزئیات بیشتر در تولید و گسترش این آلیاژها در عملیات و کاربردهای شکل دهی پودری در قسمت قبلی اشاره شده است .

تخمین زدن آخال ها :

چون خواص آهنگری پودری مواد تقریباً نزدیک و یا متراکم کامل است قویاً متوسط ترکیب یا توزیع اندازه و محل قرارگیری آخال های غیر فلزی متاثر می شود یک روش برای تخمین زدن درصد آخال های پودر برای عملیات آهنگری پودری ( P/F ) توسعه یافته است نمونه هایی از پودرها که برای عملیات آهنگری در نظر گرفته می شوند ، پودرهای آهنگری شده دوباره فشرده شده هستند که تحت شرایط آزمایشگاهی دقیقاً کنترل می شوند . نتایج فشرده سازی مجدد کاملاً بخش بندی شده و برای آزمایشات متالوگرافی آماده می شوند . تکنیک تخمین آخال ها شامل استفاده از تجهیزات اتوماتیک آنالیزهای تصویر است . این دستاورد اتوماتیک بر مبنا اصول باز فرآوری و مولد زدایی دست یابد . در واقع ، یک آنالیز و تصویر شامل یک میکروسکوپ متالوژیکی با کیفیت خوب به یک دوربین فیلم برداری ، یک صفحه نمایشگر ، یک صفحه کلید ، یک ریزپردازنده ( میکروپروسسور ) و یک چاپگر است . یک تصویر ویدئویی به وسیله مشخصات سطح خاکستری آن و به رنگ های سفید و سیاه و با مقیاس بسیار رقیق باید موجود و در دسترس باشد . درجه شناسایی سطحی می تواند به تفاوت تعیین مقدار ، میان اکسیدها و سولفیدها باشد .

در مقایسه با فولادهای کار شده تنها مقدار محدودی از جریان مواد در ترکیبات آهنگری شده پودری ظاهر می شوند . دیگر آخال های معمول در فولاد کار شده در مواد آهنگری شده پودری دیده نمی شوند .

آلودگی پودر آهن :

پودرهای فولاد کم آلیاژ اتمایز شده با آب به طور کلی تولید و در یک طرح عملیاتی ، پردازش شده اند و هم چنین تولید پودرهای آهن خالص می کنند . در روزهای اولیه پیشرفت و گسترش آلیاژسازی زمانی که پودر آلیاژ تولیدی محدود شده باشد ، این روش ها منجر به کم شدن آلودگی در پودر می شود . مراقبت هایی لازم است به عمل آید تا آلودگی کلی و آلودگی پودر آهن از پودرهای کم آلیاژی به کمتر از % 1 برسد . مطالعات نشان داده است که برای سخت کاری کامل « آلودگی پودر آهن تا % 3 تاثیر بسیار کمی بر روی استحکام و راکتیلیته مواد پودری آهنگری شده دارد » .

عملیاتی که برای تخمین مقدار آخال استفاده شد نیز می تواند برای تعیین مقدار ذرات موجود پودر آهن استفاده شود . نمونه به آرامی با محلول %2 نایتال پیش اچ می شود . اچ اولیه توسط محلول آبی تیوسولفات سدیم و متابیوسولفات پتاسیم انجام می شود . این روش ذرات آهن را سیاه و تیره می کند و باعث سبک شدن شبکه های کم آلیاژی می شود .

نمونه های اچ شده با میکروسکوپ نوری با بزرگنمایی x 100 مشاهده می شوند . که تمام نقاط حتی نقاط تا زیر شعاع 252 بزرگنمایی شده اند و می توان اجزاء میان ساختاری آهن را با تفکیک زمینه های آن تا ده بار تشخیص داد ، 2250 بار بزرگنمایی صورت گرفته که می توان درصد آلودگی آهن را مشخص کرد .

ملاحظات و دستورالعمل پروسه :

گسترش یک سیستم عملی آهنگری پودری نیازمند ملاحظه بسیاری از پارامترهاست از قبیل : مکانیکی ، متالوژیکی و سود اقتصادی که بستگی به شرایط عملیاتی مانند دما ، فشار ، سیالیت ، سرعت تغذیه ، اتمسفر و سیستم های روانکاری دارد . ملاحظات کاملاً مساوی و برابر نیز باید به نوع تجهیزات پروسه مانند ، پرس ها ، کوره ها ، قالب ها و ماشین های روباتی و عملیات ثانویه ، برای به دست آوردن شرایط بهتر انجام پروسه اعمال شود . این قابلیت به وسیله بهینه کردن خط تولید پروسه به دست می آید . مثال هایی برای تجهیزات موثر برای پیش شکل دادن ، زینترینگ ، دوباره حرارت دادن ، آهنگری و سرد کردن کنترل شده در متن بررسی می شود

پیش شکل دهی :

عملکرد تولید با اضافه کردن مخلوطی از پودر فلزی ، روان سازها و گرافیت طراحی شده است . فشرده سازی اکثراً در پرس های P / M که از قالب های سر بسته استفاده می کنند انجام می شود . برای اجتناب از نیاز به خارج کردن روان سازها توسط حرارت ، عملیاتی می تواند بدون اضافه کردن روانسازها و در پرسی ایزواستاتیک انجام شود . به هر حال اگرچه وزن و توزیع تراکم آن ها یکنواخت است ، فشار و سرعت تولید محدود پرس های ایزواستاتیک به مقدار زیادی عملکرد آن ها را برای P / F محدود کرده است . کنترل وزن و در خلال اجرای این عملیات یکی از اصولی ترین مراحلی است که در تولید و ایجاد تمام متراکم کلی باید لحاظ شود و همچنین در نهایت حداکثر عملیات در مناطق بحرانی ترکیب آهنگری شده باید در نظر گرفته شود . وزن اضافی در هر منطقه از عملیات ممکن است باعث فشارهای بیش از حد بار مجاز باشد که همین امر باعث شکستن ابزار آلات شود .

طراحی موفق عملکرد توسط اصول اولیه و روش های آزمون و خطا به دست آمده و منجر به پیشرفت و گسترش در کار شده است ، به کارگیری تجارب دوره ای برای ارزیابی شکل اولیه نیز بسیار حائز اهمیت است . اخیراً ، طراحی به کمک کامپیوتر ( CHD ) برای طراحی اجزا به کار گرفته می شود .

طراحی عملکرد به طور اصولی به طراحی و ابعاد ابزار بندی اهنگری همچنین به نوع پرس آهنگری و پارامترهای پروسه آهنگری بستگی داشت . در میان متغیرها و نوسانات باید به عملکرد ابزراها ، توجه و ملاحظه دقیقی اعمال کرد که از جمله :

-        درجه حرارت بیرون انداختن قطعات آهنگری شده .

-        شرایط روانکاری بر نیروهای فشرده سازی بیرون راندن و دمای ابزار تاثیر دارد .

-        زمان انتقال و کنترل عملکرد از کوره پیش گرم شده تا شیار قالب آهنگری .

-        درجه حرارت ، که دما ، درجه حرارت قالب ( قالب گیری ) و در زمان قابل کاربرد ، درجه حرارت هسته آهنی را مهیا می کند .

طراحی دقیق عملکرد نه تنها شامل داشتن مقدار دقیق مواد در مناطق مختلف از پروسه است بلکه با جریان مواد بین مناطق و جلوگیری از شکست و نقایص همراه است .

مثال برای تاثیر عملکرد و شکل هندسی ، بر رفتار آهنگری می تواند از فرضیه  C .L . Downey  وH . A . kuhn  اقتباس شده باشد .

نتایج حاصله از شکل گیری معیوب حاصل شده است که منوط بر خرد شدن و شکاف دار شدن در قسمت و ردیف خارجی جریان فلز است که پیرامون سوراخ های بالایی محصول ساطع و منتقل شده است . این وضعیت به این دلیل است که تغییر شکل دادن اتفاق می افتد و این تغییر شکل در راستای قطر است ، هنگامی که جریان فلز تقریباً به گوشه ها می رود ، حتی اگر یک فشردگی محوری به کمک جیران این کشش آمده باشد این اعوجاج انجام می شود . برای اجتناب از این نوع شکاف می توان از روشی استفاده کرد که به وسیله آن قالب ها بدون هیچ راه عبور در قطر خارجی پر می شوند ، همان طور که در روش 1 و 3 مشهود است .

روش 3 رد می شود زیرا این روش بسیار شبیه اکستروژن توپی است ، و این ممکن است منجر به شکاف در بالای سطح توپی شود . تعبیر تعدادی راهگاه بین قطری در این روش و استفاده از مندرال می تواند از این نوع شکاف جلوگیری می کند .

روش 1 بر این مشکلات غلبه کرده است . استفاده از این روش باعث تخریب قطعات اضافی می شود ، زمانی که با استفاده از دیگر روش ها شکاف ها توسعه بیشتری پیدا کرده اند .

 

 

زینترینگ و دوباره حرارت دهی :

اجرای این روش ها ممکن است مستقیماً از کوره زینتر بر آهنگری باشد ، زینتر شده دوباره حرارت دادن و آهنگری یا زینترینگ و سپس پروسه آهنگری لازمه اصلی برای زینترینگ در سیستم های آهنگری پودر آلیاژی شامل : حذف روانساز ، حذف اکسیداسیون ، نفوذ کربن ، زیاد شدن برخورد اجزاء و حرارت دادن برای تراکم سازی داغ ، کاهش اکسید و نفوذ کربنی بیشترین تاثیر را در عملیات های زینترینگ دارد . برای آهنگری بیشتر پودرهای فرو آلیاژی ، زینترینگ در دمایی در حدود oC1120
( oF 2050 ) در اتمسفر کاتدی محافظ به همراه پتانسیل کربن برای جلوگیری از دی کربوره کردن انجام می شود . زمان مورد نیاز برای زینترینگ بستگی به تعداد مراحل زینترینگ برای پاکسازی روانسازها ، نفوذ کربن کاهش اکسید و نوع تجهیزات مورد استناد برای زینترینگ دارد .

زینترینگ متالوژی پودر اولیه به طور معمول در oC1120 برای 20 تا 30 دقیقه اعمال می شود . این شرایط ممکن است برای کمک به نفوذ عناصری مانند Ni و Cu استفاده شوند : در سیستم از پیش آلیاژ شده برای آهنگری پودری تنها نفوذ کربن معمولاً مورد نیاز می باشد و همچنین مشاهده شده است که زمان مورد نیاز برای نفوذ کربن و کاهش اکسید تقریباً 3 دقیقه در دمای oC1120 می باشد . این شرایط در شکل 9 به طور کامل ترسیم شده است . افزایش درجه حرارت البته منجر به کاهش زمان مورد نیاز برای زینترینگ به وسیله کاهش بیشتر اکسید و افزایش نفوذ کربن خواهد شد . فولادی های کروم – منگنزدار ، در مورد کاربرد چار محدودیت هستند زیرا برای کاهش اکسیدهای آن ها دمای بیشتری و همچنین مراقبت بیشتری برای اجتناب از اکسیداسیون مجدد نیاز دارند .

هر یک از کوره هایی که برای زینترینگ قطعات P / M به کار می روند از قبیل کوره های خلاء ، فشاری ، تسمه نقاله ای ، بوته ای گردان ، کف گهواره ای ، اجاق غلتکی و تک باری و جعبه ای و ممکن است برای زینترینگ یا دوباره حرارت دادن در روش های P / F کاربرد داشته باشند . پاکسازی از آلاینده ها می تواند در هر کدام از این نوع کوره ها یا در کوره پاکسازی جداگانه ای قبل از ورود به کوره زینترینگ انجام شود . عموماً کوره های تسمه نقالی ای ، بوته ای گردان و تک باری ، جعبه ای برای زینترینگ و دوباره گرم کردن استفاده می شوند . اگرچه انتخاب کوره زینترینگ کاملاً بنا بر شرایط زیر است :

-        موادی که آهنگری شده اند

-        اندازه و وزن قطعات

-        اصول پروسه آهنگری ( زینتر / دوباره حرارت دهی )

-        درجه حرارت آهنگری

-        توانایی های اتمسفری

-        توانایی های پاکسازی

-        ظرفیت بارگذاری کوره / سرعت زینترینگ

-        زمان زینترینگ

-        روباتیک بودن

عملیات زینترینگ ممکن است مستقیماً از کوره زینترینگ به آهنگری بیانجامد ، که در درجه حرارت های پایین تر پایدار و شکل دهی می شوند یا تا درجه حرارت اتاق سرد می شود ، دوباره حرارت داده می شود و آهنگری می شود . همه سرد کردن ها ، پایداری های حرارتی و دوباره حرارت دادن باید در زیر اتمسفر محافظ و بدون اکسیداسیون باشد .

کوره های ایستایی اغلب برای دوباره حرارت دادن اشکال هندسی هم محور به درجه حرارت آهنگری به کار می روند ، زیرا زمان کمی برای گرم کردن این مواد لازم است . مشکلاتی نیز ممکن است برای به دست آوردن حرارت یکنواخت در اشکال هم محور به خاطر تغییرات ضخامت در بخش های مختلف وجود دارد .

آهنگری پودری :

شامل حذف مواد گرم شده از کوره است که این کار توسط روبات ها با مهارت خاص انجام می شود و آن ها را در فشارهای بالا در شیار قالب برای آهنگری قرار می دهند ( فشار ( mpa ) 965 – 650 یا ksi 140 – 100 ) . پیش شکل دهی ممکن است شامل پوشش گرافیتی برای جلوگیری از اکسیداسیون در طی دوباره حرارت دهی و انتقال به قالب آهنگری باشد . اینگونه قالب ها اساساً از فولادهای کار شده داغ همچون مدل های AISI ، 13H یا 121H ساخته می شوند ، روانکاری قالب و پانچ ها معمولاً توسط اسپری کردن و افشاندن با یک محلول سوسپانسیون آب – گرافیت به درون شیار قالب صورت می گیرد ، پرس های آهنگری عموماً در آهنگری عادی به کار می روند که شامل چکش ، ماشین شکل دهنده با سرعت و انرژی بالا ( HERF ) پرس های مکانیکی ، پرس هیدرولیک پرس پیچی ، که برای کاربرد در آهنگری پودری به کار گرفته شده اند . خصوصیات اصلی که با پرس های دیگر وجه تفاوت و متمایز است : به زمان تماس ، شتاب ضربه ، انرژی و بار موجود ، سفتی و دقت در ضربه زدن بستگی دارد .

پرس های مکانیکی گردان به خاطر ضربه های کوتاه وسریع با مدت زمان تماس کم ، دقت در ضربه زدن آن ها اکنون بیشترین استفاده را دارند . پرس های هیدرولیکی برای کاربردهای g/cm3 7/7 . کوره تراکمی کارآئی دارد برای شروع محدوده تراکم و پرس های پیچی آماده می شوند زیرا هزینه کمتر و زمان های تماس کمتری را شامل می شوند . اطلاعات بیشتر در مورد تجهیزات آهنگری در این نوشته ها « چکش ها و پرس های آهنگری » و « انتخاب تجهیزات آهنگری » در این جلد در دسترس است .

جریان فلز در آهنگری پودر :

برخی از مشکلات که در آهنگری پودر با آن روبرو هستیم و دلایل احتمال آن ها در جدول 1 توضیح داده شده اند . این مشکلات ناشی از زینترینگ اولیه و تجهیزات دوباره حرارت دهی و مراحل تغییر شکل توضیح داده شده در زیر پردازش شده اند . زوایای شیب قالب ، هنگامی که آهنگری آسان باشد و قطعه در این آهنگری عادی بیرون انداخته شود . تنها برای قطعات پودری آهنگری شده محدود شده اند . این بدان معناست که نیروهای بیرون راندنی باید بزرگتر ا ز% ( 20-15 ) ظرفیت پرسی برای آهنگری پودرها نمونه های ساده باشند .

اگرچه ، محدودیت زوایای شیب قالب به قطعات P/F به عنوان این اجازه را می دهد که تقریباً به شکل شبکه درآیند شکل 15 نشان دهنده نیروهای بیرون راندن لازم برای تجهیزات P/F به عنوان عملکردی برای کم کردن خلل و فرج و مهیا کردن دمای مناسب است برای بهینه کردن عملیات آهنگری پودری ، پرس های آهنگری استاندارد باید به کار برده شود تا بیرون راندن قویتر انجام شود .

رفتار تغییر شکل مواد حفره دار زینتر شده با مواد کار شده تفاوت دارد زیرا مواد حفره دار در طی عملیات آهنگری متراکم می شوند . در نتیجه ، مواد حفره دار ظاهراً سرعت کار سختی بالاتری نسبت به قطعات کار شده دارند . کار سختی با m نشان داده می شود که می تواند در حالات حقیقی دیاگرام تنش – کرنش مشخص شود :   

( Eq.10 )          δ = kεm

در اینجا δ ، تنش حقیقی ، ε کرنش حقیقی و k ثابت تناسب است . یک رابطه تجربی نیز میان m و ρ ( دانسیته ) برای آهنی ها نشان داده شده که :

( Eq.2 )             m = 0.31ρ-1.91

در اینجا ρ توصیف کننده تراکم مواد بدون حفره است . در اینجا m برای آهن خالص 31/0 و برای آهن متخلخل بستگی به نوع و شکل کار سختی دارد نتیجه گیری نهایی : برای تراکم مواد متخلخل در طی تغییر شکل تاثیر نسبت پواسون است .

نسبت پواسون مقیاسی برا ارزیابی رفتار جریان جانبی مواد ؛ برای فشرده سازی سیلندر که با Єd نشان داده می شود و توسط کرنش در ارتفاع ( - Єz ) جداسازی می شود . برای مواد عاری از حفره ، نسبت پواسون برای تغییر شکل پلاستیک 5/0 است ( 5/0 = v ) این نتیجه مستقیم این واقعیت است که حجم مواد باقی مانده در طی تغییر شکل ثابت است . برای مثال ، معادله حجم یک سیلندر را قبل و بعد از تغییر شکل ملاحظه می کنید .

( Eq.3 )        Ho [(π Do2) / 4 ] = Hf [(π Df2) / 4 ]

در اینجا Ho و  Hf، ارتفاع اولیه و نهایی سیلندر است ، و Do و Df قطر اولیه و نهایی به دست آمده هستند .

( Eq.4 )        Ho / Hf = ( Df / Do )2

( Eq.5 )        ln ( Ho / Hf ) = ln ( Df / Do )2 = 2 ln (Df / Do )

( Eq.6 )         - Єz =2 Єd

یا

و از نسبت پواسون داریم :                                                   ( Eq.7 )         v = - Єd / Єz = 0.5

در طی فرآیند تغییر شکل فشاری پودر فلزات زینتر شده ، بعضی مواد به درون حفرات می روند و باعث افزایش حجم می شوند . برای کسر ارتفاع داده شده ، قطر سیلندر P / M زینتر شده از قطر سیلندری که دارای مواد بدون حفره است کمتر گسترش می یابد . بنابراین ضریب پواسون برای P / M کمتر از 5/0 می شود و تابعی از کم شدن حجم حفره ها کار می کرد . آقای H.A.kuhn یک رابطه تجربی را میان تراکم و ضریب پواسون ارائه داد :

( Eq.8 )         V = 0.5 ρa

مناسب ترین اطلاعات به دست آمده با 92/1 = a برای تغییر شکل در دمای اتاق و 0/2 = a برای تغییر شکل داغ است . تفاوت نسبی در این جا ناشی از کار سختی است .

در پروسه تغییر شکل مواد ، تئوری پلاستیته برای محاسبه ی فشارهای آهنگری و توزیع تنش مفید است . رفتارهای ذکر شده ی بالا در رفتار تغییر شکل مواد متخلخل زینتر شده در منطقه پلاستیک اتفاق می افتد . به دست آوردن آنالیز کارکرد فرآیندهای متخلخل بسیار سودمند است .

افزایش نسبی در نیروی لازم برای تراکم سازی در oc 900 منجر به انتقال فازی از آهن α ( bcc ) به آهن γ ( Fcc ) می شود . در این محدوده دمایی تنش موجود در γ بیشتر از تنش موجود در α است . اگرچه در دمای آهنگری ( oF 2065 – 1830 یا oc 1130 – 1000 ) مواد به طور کلی آستنیت هستند ، تنش موجود در γ در ( oF 2010 ) oc 1100 کمتر از α در دمای ( oF 1560 ) oc 850 است .

در فشار جریان مشابه و کمتر ، که در مواد از پیش آلیاژی شده و آزمایش شده مشاهده شده است . کربن موجود در محلول باعث توزیع دگرگونی فازی می شود و تنش موجود بستگی به مشخصات وابسته فریت و آستنیت در زیر ساختار دارد .

به منظور حصول هر نوع از فوائد ناشی از فشار جریان کم ، عملیات ترمودینامیکی که شامل اضافه کردن گرافیت است انجام می شود ، این کار باید به گونه ای باشد که گرافیت در محلول نشود . حتی چنانچه تحت چنین شرایطی نیز نباشد در اطلاعات گزارش شده توسز O.Grinder , Q.Jiaz hong و Y.Nilsson خواص مکانیکی در مواد آهنگری شده با درجه حرارت پایین کمتر از مواد آهنگری شده با درجه حرارت بالا است . آهنگری در درجه حرارت پایین منجر به کامل نشدن تراکم ، و این باعث کم شدن خواص مکانیکی می شود . آقای G.Bockstiegel و H.Olsem وابستگی مشابهی را برای دانسیته آهنگری و درجه حرارت عملیات کشف کردند . آنها اشاره داشتند که وجود گرافیت آزاد ممکن است مانع تراکم شدن شود . در طی عملیات حرارتی مناسب ، زمانی که گرافیت وارد محلول می شود ، می تواند باعث ایجاد خلل و فرج شود ، که باعث کم شدن خواص مکانیکی مواد می شود .

جریان مواد ممکن است باعث شکسته شدن کوره شود . این ها ممکن است به دلیل تماس های ابزار آهنگری و عملیات تغییر شکل باشد . مشکلات شکست کوره ممکن است به وسیله ی تغییر ابعاد یا شرایط روانکاری تغییر کند . مانع اصطکاکی در فصل مشترک میان این فرآیند و قالب آهنگری ممکن است با اندکی تنش ناخواسته باعث شکست شود .

انواع مخلتف شکست در قطعات آهنگری پودری شامل :

-        شکست سطح آزاد

-        شکست سطحی قالب تماس

-        شکست داخلی

تولید متالوژیکی آهنگری صوتی نیازمند محافظت و محدود کردن شکست است . یک نمونه بسیار عالی از این موضوع در بخش 44 ، 47 ، 57 ، 58 ارائه شده است .

طراحی ابزار :

به منظور تولید ترکیبات آهنگری شده ، صوتی ، ابزار آهنگری باید به صورت ذیل طراحی شوند :

-        درجه حرارت عملیاتی

-        درجه حرارت قالب

-        فشار آهنگری

-        کرنش الاستیک قالب

-        کرنش الاستیک

-        پلاستیک آهنگری

-        درجه حرارت قسمت بالای بیرون انداز

-        کرنش الاستیک آهنگری قسمت بالایی بیرون انداز

-        انقباض قسمت های آهنگری شده در طول سرد کردن

تلرانس ابعاد قسمت های به خصوصی می تواند فقط هنگامی که پارامترهای بالا در نظر گرفته شوند به دست آید . اگرچه هنوز مقداری انعطاف پذیری در کنترل ابعاد قطعات آهنگری شده حتی بعد از اینکه ابعاد قالب انتخاب شد وجود دارد . پیش شکل دهی بیشتر بیرون انداز با دمای بالاتر منجر به انقباض زیادی در طی فرآیند سرد کردن می شود . زیاد شدن درجه حرارت قالب باعث گسترش شیار قالب و هم چنین افزایش اندازه قطعات آهنگری می شود . بنابراین چنانچه شکل گیری ها تحت اندازه ی خاص و تحت شرایط خاص صورت گیرد . حرارت پیش گرم عملیاتی کمتر و یا پیش گرم بیشتر قالب می تواند برای تولید قطعات بزرگتر به کار گرفته شود . از سوی دیگر ، اگر قطعات آهنگری شده بیش از اندازه بزرگ شوند ، دمای پیش گرم می تواند بالاتر و یا دمای قالب برای رسیدن اندازه قطعات به اندازه مطلوب پایین بیاید .

عملیات ثانویه :

به طور کلی ، عملیات ثانویه می تواند در اجزاء معمولی به کار گرفته شود ، مانند صاف کاری و ساچمه زنی ممکن است در قطعات پودری آهنگری شده به کار رود . متداولترین کاربرد عملیات ثانویه شامل پرداخت سطحی ، عملیات حرارتی ، ماشین کاری است . قطعات آهنگری شده پودری ممکن است نیاز به پرداخت سطحی یا ماشین کاری برای از بین بردن مقدار محدودی که در بیان پانچ و قالب شکل می گیرد ، داشته باشند . این عملیات نسبت به عملیاتی که برای آهنگری قطعات کار شده است . کمتر گسترش یافته است .

عملیات حرارتی محصولات P/M همانند ، همانی است که برای مواد با ترکیبات مشابه انجام می شود . متداولترین روش عملیات حرارتی شامل عملیاتی از قبیل کربوزیره کردن ، کوئیچ – تمپر ، یا سرد کردن مداوم است .

مقدار ماشین کاری مورد نیاز برای P/F عموماً کمتر از مقدار مورد نیاز برای آهنگری معمولی است ، تلرانس ابعادی بهبود می یابد . ماشین کاری استاندارد ممکن است برای دستیابی به ابعاد نهایی و تمام کاری سطحی به کار برده شود . یکی از منابع اقتصادی آهنگری پودری کم کردن حجم ماشین کاری مورد نیاز است که در شکل 15 نشان داده شده است .

به طور کلی ، مواد P/F عاری از حفره همان طور که اشاره شد برای رسیدن به ترکیب معین و سفتی بالا آهنگری عادی می شوند . مشکلاتی که به وجود می آید که ، اگر قطعات P/F ماشین کاری شوند با همان سرعت برش ، سرعت تغذیه و نوع ابزار ممکن است به قطعات عادی تبدیل شوند . این تفاوت ها در قابلیت ماشین کاری مربوط به نوع آخال ها و خلل و فرج ریز است . این مطالعات نتیجه می دهد که مواد P/F می توانند قابلیت ماشین کاری بیشتر یا مساوی با فولادهای کار شده داشته باشند بهبود قابلیت ماشین کاری به وسیله اضافه کردن روان سازهای جامد مانند سولفید منگنز به دست می آید . به هر حال وجود خلل و فرج ریز و دانستیه پایین برخی نواحی غیر فشاری در قطعات P/F منجر به کم شدن قابلیت ماشین کاری می شوند .

خصوصیت ماشین کاری در این مناطق مشابه با متالوژی پودر عادی مواد است قابلیت ماشین کاری سرتاسری قطعات پودری آهنگری شده ممکن است بستگی به مقدار ، نوع ، اندازه ، شکل و توزیع آخال ها و یا خلل و فرج داشته باشد ، همان طوری که در ساختار آلیاژی و عملیات حرارتی موجود است .

خصوصیات مکانیکی :

میله های فولاد کار شده تحت یک فرآیند شکل دهی پیش نوردکاری شمش اولیه روی آنها صورت می گیرد . این باعث تولید لایه های آخال می شود که منجر به مسطح شدن و ضعیف شدن و در نهایت باعث شکست نرم ماده می شود . خواص مکانیکی فولادهای کار شده در طی تست ها مستقیمی که از بیلت کار شده به عمل می آید تغییر می کنند . مواد پودری آهنگری شده ، از سوی دیگر نسبتاً تعدادی تغییر شکل یافته و خواص مکانیکی آنها نسبتاً ایزوتروپیک است خواص مکانیکی مواد پودری آهنگری شده معمولاً واسطه عبور کردن زیاد کردن خواص فولادهای کار شده است . خواص خستگی خمش – دورانی مواد پودری آهنگری شده نشان داده شد که بین خواص طولی و عرضی فولاد کار شده با همان نیروی کشش هستند کمتر می شوند .

هنگامی که عملیات ماشین کاری انجام شد قطعات تست شده در آزمایشگاه ، از طریق بالا دیده شد که از میانشان تنها قطعات پودر آهنگری شده مقاومت خستگی فوق العاده ای را از خود نشان می دهند . این خاصیت نه تنها به خواص ایزوتروپی نسبی ماشین کاری آن ها بر می گردد بلکه به تمام کاری سطحی آن ها و هم چنین اندازه بهتر دانه ها بر می گردد .

بخش کنونی به بررسی خواص مکانیکی مواد پودری آهنگری شده می پردازد . نتایج موجود در آزمایشگاه استاندارد تست قطعات ماشین کاری شده به دست آمده اند . این اطلاعات برای 4 ماده اولیه گزارش شده است . سیستم های دو ماده اولی که پودرها پیش آلیاژ شده هستند ( P/F-4600,P/F-2000 : بخش « سختی پذیری » در این مقاله را نگاه کنید ) ماده سوم که آلیاژ آهن – مس – کربن بود در کارخانه TOYOTA در سال 1981 برای تولید شاتون های P/F شده و در کارخانه FORD برای تولید شاتون پودری آهنگری شده با همان ترکیب در سال 1986 به کار گرفته شد . خواص مناسب مکانیکی سپس باعث شد که با مس و پودرهای گرافیت مخلوط شده و با پودر آهن تولید ماده ای می کند که % 2 Cu داشته باشد . بعضی ترکیبات پودرهای آهنگری شده از فولاد با کربن کم تهیه شدند . که این چهارمین و آخرین ماده است که دارای خواص مکانیکی مناسب است .

 

طریقه آهنگری :

این کاملاً مشخص است که روش آهنگری اثر بدی بر خواص مکانیکی ترکیبات دارد . با این وجود اطلاعات گزارش شده از خواص مکانیکی در این بخش با قطعاتی که شکل دهی داغ شده اند یا آهنگری داغ دوباره فشاری شده اند ، به دست آمده است .

تست طولی قطعات به قطر ، 10mm ( 0.4in ) ( برای کشش و خستگی ) مساحت 10.8×10.8mm ( 0.425×0.425in ) ( برای تست فشار ) از این بیلت های آهنگری شده گرفته می شود . قطر 10mm این بیلت ها برای عملیات حرارتی به کار برده می شود .

عملیات های حرارتی :

سه نوع عملیات حرارتی برای بیشتر شدن خواص مکانیکی مواد پودری پیش آلیاژ شده آهنگری شده به کار گرفته می شود : کربوریزه کردن سطحی ، کربن دهی اضافی ( توسط ماده خنثی ) و سخت کاری کامل ( کوئینچ و تمپر ) .

کربن دهی سطحی برای مواد با درصد کربن % ( 20/0-2/0 ) به کار می رود . کربن دهی صفحه ای برای به دست آوردن ریزساختار مشابه با همان که در کربن دهی سطحی وجود داشت به کار برده می شود . در مقدار کربن % ( 25/0-2/0 ) . این منجر به سختی هسته معادل با HRC 55-45 می شود .

کوئینچ و تمپر کردن بر این است به سختی کامل ریز ساختار با یک رنج از کربن استفاده شود . درجه حرارت تمپر کم یا تنش در دمای Co 175 ( Fo 350 ) منجر به سختی هسته HRC 55-45  و HRC 30-25 برای همان مقدار کربن اعمال می شود . جزئیات این عملیات های حرارتی در زیر داده شده است .

کربن دهی سطحی ، قطعات برای مدت 8 ساعت در Co 955 با اتمسفر گازی بی در رو آستنیته می شوند . آن ها سپس تا دمای Co 830 سرد شده و در این دما به همراه اتمسفر بی در رو با درجه شبنمی شدن Co 2+ پایدار می شوند . قطعات با سرعت زیاد در روغن سرد می شوند و به دمای Co 65 می رسند . آن ها سپس در درجه حرارت Co 175 به مدت 2 ساعت تنش زدایی می شوند . این عملیات حرارتی منجر به سختی عمق در حدودmm 52/1 با % 1 کربن و سختی % 25/0 می شود .

کربن دهی اتفاقی :

نمونه های آهنگری شده برای مدت 2 ساعت در درجه حرارت Co 955 در اتمسفر دارای آمونیم و متان ، آستنیته می شوند . آنها با سرعت زیاد در روغن تا درجه حرارت Co 65 کوئینچ می شوند . نمونه ها دوباره در Co 845 به مدت 30 دقیقه در اتمسفر آمونیم و متان آستینیته می شوند در ادامه در روغن تا درجه حرارت Co 65 کوئینچ می شوند . آن ها سپس به مدت 2 ساعت در اتمسفر نیتروژن دار در دمای Co 175 تنش زدایی می شوند .

سخت کاری کامل :

این عملیات کوئینچ – تمپر شامل آستنیته کردن قطعات برای مدت 1 ساعت تا دمای Co 955 در اتمسفر دارای آمونیوم و متان است و در پی آن کوئینچ کردن با سرعت بالا در روغن تا دمای Co 65 است . قطعات دوباره در Co 845 برای مدت 30 دقیقه در همان اتمسفر ذکر شده آستنیته می شوند . و برای مدت 1 ساعت در Co 175 در اتمسفر نیتروژن دار ، در دماهای مختلف تنش زدایی می شوند که در جدول زیر آمده است . این عملیات باعث به وجود آمدن ساختار همگن در این بخش می شود .

 

قابلیت سخت کاری :

منحنی های تست جامینی در نمودار برای قطعات 4600- P/F ، 2000-P/F آلیاژهای آهن – مس – کربن ارائه شده است . آزمایش بنابر استاندارد ASTM A 255 انجام می شود . نمونه های به دست آمده از بیلت های آهنگری شده داغ ماشین کاری می شوند و در Co 1120 در آمونیم زنیتر می شود .

نتایج تمپرینگ :

منحنی های تمپرینگ در نمودار 20 برای 2000-P/F و 4600-P/F وجود دارد . منحنی های برای 4600-P/F مقاطع حاکم از mm 4/25 تا mm 10 را تحت پوشش قرار می دهد .

مشخصات کشش ، فشردگی و خستگی مواد :

مشخصات کششی با طول mm 4/25 و قطر mm 35/6 شابلون تغییر می کند . این آزمایش بنابر استاندارد ASTM E8 ، با پیشروی mm/min 5/0 استفاده می شود . تست فشار بنابر قطعه شکاف دار شارپی و استاندارد ASTM E23 در دمای اتاق انجام می شود . تست خستگی خمش – دورانی با استفاده از عملیات تک باری و آزمایشات خستگی پیچشی انجام می شود .

آلیاژهای آهنی – مس – کربن هنوز هم در هوا یا با فشار بالای هوا از دمای آستنیته کردن Co 845 سرد می شوند . دمای آستنیته کردن بر سختی هسته تاثیر گذار است . آلیاژهای آهن – مس – کربن اغلب برای ماشین کاری بهتر با سولفید منگنز مخلوط می شوند .

سولفید منگنز اضافه شده تاثیر کمی نیز بر قابلیت کششی دارد به هر حال ، پروسه سولفوردار کردن باعث کم شدن خواص کششی می شود .

 

حد تسلیم فشاری :

حد تسلیم فشاری نهایی % 2/0 ، در مقادیر مختلف کربنی بعد از عملیات های حرارتی مختلف برای 4600 – P / F  در جدول 9 به طور خلاصه آورده شده است . مقیاس % 2/0 حد کشش نهایی با حد تسلیم فشاری برای 4600 – P / F  با رنج کربن معین و تنش زدایی در oC 175 در جدول 25 آورده شده است .

خستگی نورد کاری :

مواد پودری آهنگری شده در پروسه های تولید یاتاقان نیز کاربرد دارد . تست خستگی نورد کاری یک تست سریع یاتاقان است که مقدار موادی که پتانسیل لازم برای پروسه یاتاقان سازی را دارند معین می کند . تست خستگی نورد کاری برای هر دو 2000 – P/F ، 4600 P/F که سخت کاری کامل و کربن دهی سطحی شده اند با آزمایشگرهای توپی و شابلون بنا بر عملیات توضیح داده شده در بخش 77 انجام می شود .

تاثیر خلل و فرج بر خواص مکانیکی :

اطلاعات خواص مکانیکی خلاصه شده در بخش های پیشین هم به دوباره پرس داغ و هم آهنگری نهایی داغ مواد عاری از حفره مربوط بوده . و خواص موادی که به خاطر آهنگری در دمای oc 870 کاملاً متراکم نشده اند در جدول 2 آمده است . خواص کشش و فشرده شدن 4600 – P/F بدون هیچ گونه حفره باقی مانده در جدول 26 و 27 خلاصه شده است . در یک حالت ، ماده دارای تراکم در حدود gr / cm3 84/7 و زمینه ای از خلل و فرج است ؛ سوی دیگر از این نمونه ها دارای تراکم در جدول gr / cm3 7/7 هستند . خواص این مواد با نمونه های بدون حفره در رنج متفاوت سختی قابل قیاس هستند . در رنج HRC 30 – 25 ، HRC 50 – 45 در سختی های پایین ، خلل و فرج هیچ تاثیری بر حد کششی ندارد اما این در حالی است که حتی مقدار خیلی کم از ریز حفرات باعث کم کردن راکتیلیته و فشردگی می شود . داکلتیلیته کشش در سختی ها بالاتر هستند به وسیله ریز حفرات متاثر می شود و به طور جداگانه باعث کم شدن چگالی ماده تا gr / cm3 7/7 می شود وجود حجم از خلل و فرج در کل بر روی خواص فشردگی نیز تاثیر گذار است .

ضمانت کیفیت قطعات P/F :

بیشتر تست های تضمینی کیفیت که برای قطعات کار شده انجام می شوند مشابه همان هایی است که برای قطعات پودری آهنگری شده به کار می روند . پارامترهای موثر شامل : ابعاد قطعه ، کیفیت سطح ، آزمایش ذرات مغناطیسی ، ترکیب ، تراکم ، آنالیز متالوگرافیکی و تست غیر مخرب است که این ها در زیر مورد بحث قرار می گیرند .

ابعاد قطعه و کیفیت سطح :

پتک کاری سطح تمام قطعات پودری آهنگری شده مستقیماً به زبری سطح ابزار آهنگری بستگی دارد . زبری سطح عموماً بهتر از µm 8/0 است که از آن چیزی که در قطعات کار شده آهنگری شده به دست آمد بهتر است . این کیفیت خوب سطح برای خستگی قطعات P/F بسیار سودمند است .

کنترل ذرات مغناطیسی :

به کار برده می شود تا بتوان آسیب های سطح از نظر ترک ها و پلیسه ها را تشخیص داد .

 

 

ترکیب :

قطعات عموماً با ترکیبات به خصوصی طراحی می شود . مقدار کربنی به خصوص که برای دستیابی به عملیات حرارتی مورد نظر لازم است بر خواص دینامیک تاثیر می گذارد .

تراکم :

اندازه گیری تراکم به صورت بخش به بخش برای دستیابی به تراکم کافی در مناطق تحت فشار انجام می شود . معمولاً برای پی بردن به مقدار خلل و فرج باقی مانده از آزمایشات ریز ساختاری استناد می شود . برای میزان حفره موجود ، دانسیته محاسبه شده به شیمی ، شرایط ترمودینامیکی و میکرو ساختار زمینه بستگی دارد . قسمت هایی که دارای دانسیته بالاتر هستند لازم است که ترکیبات یکسانی داشته باشند .

آنالیز متالوگرافیکی :

قطعات پودری آهنگری شده به قسمت متالوگرافی می روند . پارامترهای اولیه در زیر بحث می شوند . دامنه دی کربوره کردن سطح که در قطعات آهنگری شده وجود دارد معمولاً مشخص می شود . عمق دی کربوره کردن به وسیله آزمایش متالوگرافیکی مشخص می شود اما استفاده از خاکسترواچ توضیح داده شده در استاندارد ASTM  E  lovv مناسب تر است . لایه اکسید سطح به وسیله اکسیدهای باقی مانده بر ذرات آهنگری شده مشخص می شود که این ذرات توانایی حذف به وسیله کار فیزیکی مانند تمیزکاری دورانی را ندارند . تکنیک های متالوگرافی برای مشخص کردن میزان نفوذ اکسیدهای سطحی به عمق به کار برده می شوند .

اکسیدهای بین دانه ای ، در مرزهای اولیه ذرات شکل می گیرند . آن ها ممکن است در بعضی اوقات به صورت شبکه های سه بعدی شکل بگیرند اما بیشتر اوقات در حالت دو بعدی و صفحه ای پولیش می شوند . این اهداف سپس در کشش قطعه یا قیمت خرید مشخص می شوند .

ریز ساختار پودر آهنگری شده بستگی به نوع عملیات حرارتی دارد که بعد از آهنگری قطعات و بیرون آمدن از قالب بر روی آن ها اعمال می شود . بیشتر قطعات کربن دهی ، کوئینچ و تنش زدایی می شوند یا کوئینچ تمپر می شود . دیگر عملیات حرارتی مورد استفاده برای فولادهای کار شده ممکن است برای مواد پودری آهنگری شده نیز کاربرد داشته باشند . آلودگی پودر آهن در قطعات آهنگری شده کم آلیاژی ممکن است به وسیله پروسه اچ کردن توضیح داده شده در بخش « ملاحظات مواد » به حد تناسب برشند . مقدار آخال های غیر فلزی در قطعه پودری آهنگری شد ممکن است با استفاده از تکنیک آنالیز تصویر ترجیح داده شده در بخش « ملاحظات مواد » به حد تناسب برسد . اگرچه ، اگر بخش انتخاب شده برای آخال گیری ، عاری از آخال نباشد پروسه آنالیز تصویر قابل کاربرد نمی باشد . در حقیقت ريال وجود خلل و فرج موجب مشکل شدن سایز بندی آخال ها می شود .

تست غیر مخرب :

اگرچه آزمایش متالوگرافی قطعات پودر آهنگری شده متداول است ، اما استفاده از روش های غیر مخرب نیز که باعث تفسیر ریز ساختار می شوند هم مناسب و مفید است . ثابت شده است که توسط مقیاس پل منگنزی می توان این عمل را انجام داد .

طبقه بندی پل مغناطیسی می تواند برای مقایسه پیشرفت جریان های گردابی در آهنگری که هسته یک جریان پیوسته با جریان های گردابی ایجاد می کند در همان نمونه آهنگری شده تک باری نیز موجود است ، به کار برده می شود . تفاوت ها به وسیله تغییر مکان نقاط روشن به مرکز صفحه بر می گردند . صفحه نمایش دهنده می تواند به طور دلخواه به مناطق شماره گذاری شده نشان داده شده در شکل 30 متمایز شود . تست اتفاقی نمونه های انتخابی می تواند برای تولید فرکانس اولیه برای ترکیبات بدون آهنگری تک باری متناسب با نمونه مرجع باشد .

هنگامی که توزیع فرکانس برای تعداد محدودی از ترکیبات بدون آهنگری تک باری به وجود آمد ، ترکیبات انتخاب شده که نمایانگر مناطق مختلف صفحه هشتند ، روی آن ها متالوگرافی انجام می شود . تست محدود متالوگرافیکی همچنین توانایی نمایان کردن وضعیت متالوژیکی مناطق مختلف را دارد .

ترکیباتی که در این طبقه بندی قرار ندارند اتوماتیک وار خارج می شوند . انجام این تکنیک باعث کم شدن مناطق مورد نیاز برای آزمایش می شود . سفتی هسته ، دی کربوره کردن سطح ، نفوذ سطحی اکسید و خلل و فرج نیز با استفاده از این تکنیک قابل ارزیابی هستند . این همچنین می تواند برای بررسی % 100 متالورژیکی قطعات آهنگری شده به کار رود .

کاربردهای قطعات آهنگری پودری :

بخش های قبلی از این بحث بیشتر مقایسه بین آهنگری معمولی و آهنگری پودری است و نشان دهنده محدوده مناسب خواص مکانیکی که در مواد آهنگری شده پودری است . پیشرفت های مختلف فرآیندهای آهنگری پودر ذکر شده ، و همچنین تاثیر پارامترهای این پروسه بر قطعات آهنگری شده را نشان می دهد .

برگرفته شده از:

http://aryashare.com/?show=article