粉末冶金
粉末冶金製品とは何ですか？
粉末冶金製品 一定の寸法精度で粉末冶金法によって製造され、引張、圧縮、歪みなどの荷重に耐えることができ、摩擦や摩耗条件下でも機能する焼結部品であり、焼結部品とも呼ばれます。
方法：形成され、その後 焼結部品 室温で一軸剛性金型でプレスされました。
用途: 粉末冶金部品は主に自動車産業で使用されており、将来的にはより優れた用途が期待されています。
粉末冶金部品の利点
- 部品に不規則な形状、突起や窪み、様々な特殊形状の穴がある場合でも、粉末冶金は製造が容易で、追加切削の必要が全くないか、必要量もわずかです。明らかに経済的な方法です。
- 粉末冶金プロセスを使用して機械部品を製造する場合、材料利用率は 99.5% 以上に達します。
- 粉末冶金プロセスの部品は金型で製造されるため、部品の外形、形状、サイズの一貫性は非常に良好で、機械加工のあらゆる側面で変数が多く、一貫性を維持することが困難です。
- 粉末冶金プロセスでは、複数の部品を製造プロセスに統合できるため、後の処理および組み立てコストを節約できます。
- 粉末構造部品の材料密度は制御可能で、一定量の連結気孔を有し、通常5％〜20％の潤滑油を含浸させて、ある程度の自己潤滑性を持たせることで、耐摩耗性を向上させます。
- 粉末冶金製造においては、成形後の金型からの部品の取り出しを容易にするため、金型の作業面は高精細に仕上げられており、部品は振幅変調仕上げとなります。さらに、粉末冶金構造部品は、機械部品と同様に、電気めっき、コーティング、熱処理などの後処理を施すことができます。
デメリット: 残留気孔が存在するため、同じ化学組成の鋳物よりも延性および衝撃値が低く、適用範囲が制限されます。
粉末冶金部品
粉末金属設計ガイド
粉末冶金プロセス 幅広いサイズと形状の部品を製造できますが、製造できる部品の最大サイズは利用可能なプレス能力によって異なります。
粉末冶金法で最も成形しやすい部品形状は、加圧方向と寸法が等しい形状です。加圧方向に穴が開いた部品は、一般的にマンドレルを用いて成形されます。加圧方向に位置するキーやキー溝はプレス加工が容易ですが、加圧方向に対して斜めの溝、穴、円錐、凹角、ねじ山などの形状特徴は、一般的な粉末冶金法ではプレス加工できません。しかし、金型の構造を複雑にすることで、より複雑な形状の部品を成形できます。ただし、その分コストが高くなります。
ギア、ラチェットとカム
ギア、ラチェット、カムは粉末冶金プロセスによる製造に特に適しています。
粉末冶金生産の利点：
①量産時の歯車の寸法精度は均一である。
② 材料組織に一定の多孔性があるため、ギアがスムーズに動作し、自己潤滑が可能です。
③ ブラインドアングル付き粉末冶金歯車が製作できます。
粉末冶金プロセスにより、ギアやその他の形状部品を統合できます。
⑤ 様々な形状のギアを製作できます。
⑥ 製造が簡単でコストが低い。
粉末冶金の許容差
粉末冶金部品のサイズ変動は主にプレス圧力の変化によって引き起こされます。
同じプレス圧力を考慮すると、ダイパンチの縦方向の弾性たわみはネガティブダイの弾性膨張よりも大きいため、プレス方向の寸法公差は垂直プレス方向の寸法公差よりも大きくなります。
機械的関係:
△ パンチ / △ ダイ = 3L/D
D は、ネガティブ モデルのキャビティの平均半径サイズを表します。
Lはダイパンチの全長を表します。
寸法公差を減らすにはどうすればいいですか?
部品の寸法公差は、焼結部品をネガ型にセットし、ダイパンチングでプレスする、つまり仕上げ金型で再度プレスすることで、仕上げ加工によって改善できます。仕上げ加工の主な目的は、焼結によって生じた歪みを修正することです。
機械加工 粉末冶金部品
粉末冶金部品を使用する主な目的は、切削加工の削減、切削加工の不要化、省エネ、材料の節約、部品製造コストの削減です。粉末冶金部品は、従来の金属部品ほど切削が容易ではありません。材料構造中の気孔に起因する断続的な切削作用のため、工具寿命が短く、部品の表面粗さが劣ります。
粉末冶金における被削性判定基準：被削性は、ドリルで穴を開けられる数を測定することで判定する。1045鋼の被削性は100と規定されており、以下の式で評価できる。
機械加工性評価 = 焼結時にドリルで穴を開けた穴の数 / 1045鋼にドリルで穴を開けた穴の数 × 100
粉末冶金部品の切削性を向上させるため、Mn、P、Sなどの添加剤が材料に添加されます。粉末冶金材料の切削特性は、超硬合金切削工具と工具形状を適切に選択することでも向上します。
粉末冶金部品における材料密度の影響
粉末冶金構造部品の製造では、部品の材料密度を向上させるために再圧縮と二次焼結が頻繁に使用され、構造部品は プレス→一次焼結→再プレス→二次焼結の工程ルート。 部品の材料密度は約 95% 再プレス、二次焼結、温間プレスにより、通常の鉄の強度を向上します。
再プレスは仕上げ加工に似ており、再プレス時に高い圧力をかけるのは部品全体の密度を高めるためであり、二次焼結は再プレス後の再焼結を指します。再プレスと二次焼結を経た構造部品の材料密度が高いため、構造部品の強度と靭性が向上します。
粉末冶金プロセス
化学組成と機械的性質
一般的なプレス・焼結法で製造された粉末冶金部品は多孔質であり、従来の方法で製造された同じ化学組成の緻密金属材料に比べて機械的特性が低くなります。粉末冶金構造部品の機械的特性を向上させるために、以下の対策が講じられています。
さて、 原料粉末 合金元素を含むものは、鉄粉、銅粉と黒鉛粉の混合粉、鉄粉、ニッケル粉、黒鉛粉の混合粉、鉄粉、リン鉄粉の混合粉、拡散合金粉、合金鋼粉、ステンレス鋼粉などである。
| 素材の種類 | 一般的な材料 | 主な特徴 | アプリケーション |
|---|---|---|---|
| 鉄ベース | 鉄、低合金鋼、ステンレス鋼 | 高強度、耐摩耗性 | 自動車部品、機械 |
| 銅ベース | 銅、青銅、真鍮 | 優れた導電性、耐腐食性 | 電気部品、ベアリング |
| ニッケルベース | ニッケル、ニッケル合金 | 耐熱性、耐腐食性 | 航空宇宙、タービン |
| チタンベース | チタン、チタン合金 | 高強度、軽量、耐腐食性 | 医療機器、航空宇宙 |
| アルミニウムベース | アルミニウム、アルミニウム合金 | 軽量で加工しやすい | 電子機器、自動車部品 |
| 硬質合金 | 炭化タングステン、炭化チタン | 高硬度、耐摩耗性 | 切削工具、金型 |
| 磁性材料 | フェライト、NdFeB | 強力な磁性、耐熱性 | モーター、センサー |
| 高温合金 | ニッケル、コバルトベースの合金 | 耐熱性、耐酸化性 | 航空宇宙、発電 |
| 複合材料 | 金属セラミック、金属炭素繊維 | 高強度、軽量 | 航空宇宙、自動車部品 |
使用される製造プロセスは、プレス - 焼結、プレス - 予備焼結 - 再プレス - 焼結、温間プレス - 焼結、熱間プレス、熱間鍛造などです。
粉末冶金部品の開発動向
このような材料の開発動向は、材料内部の残留気孔を低減または除去し、クロム、マンガン、チタン、シリコンなどの元素を合金化した鉄系材料を開発して、材料の機械的特性を向上させ、応用分野を拡大することです。
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