粉末冶金とは何ですか？-定義とプロセス

粉末冶金とは何ですか？

粉末冶金は、材料またはコンポーネントが金属粉末から作られる幅広い方法をカバーする用語です。このプロセスにより、金属除去プロセスを使用する必要性を回避または大幅に削減できるため、製造時の歩留まりの低下が大幅に減少し、多くの場合、コストが削減されます。

粉末冶金は、圧縮された金属粉末を融点のすぐ下まで加熱する金属成形プロセスです。このプロセスは100年以上前から行われていますが、過去四半世紀にわたって、さまざまな重要な用途向けの高品質の部品を製造するための優れた方法として広く認識されてきました。

この成功は、とりわけ、鍛造や金属鋳造などの他の成形技術に勝るプロセスの利点、材料の使用における利点、形状の複雑さ、およびネットワーク付近の形状の制御によるものです。形。これらは順番に持続可能性に貢献し、粉末冶金を認められたグリーンテクノロジーにします。

粉末冶金プロセス

これらの生産技術には、通常、次のプロセスステップのすべてまたはほとんどが含まれます。

• 金属粉の製造
• ミキシングとブレンディング
• 粉末の圧縮と成形
• 完全性と強度を高めるためのコンパクトの焼結

場合によっては、このプロセスは、サイジング、コイニング、浸透、熱間鍛造などのいくつかの二次操作で達成されます。

1。 粉末生産

PM成分を製造するためのほとんどすべての鉄粉は、スポンジ鉄プロセスを使用するか、水噴霧によって製造されます。他のPM用途に使用される非鉄金属粉末は、さまざまなプロセスで製造できます。

2。 粉末の混合

これには、多くの場合、元素粉末の形での合金添加剤の組み込みまたはプレス潤滑剤の組み込みが含まれます。

3。 混合粉末をコンパクトに成形する

主要な圧密プロセスには、ダイ、パンチ、場合によってはマンドレルまたはコアロッドを含む剛性のあるツールセットの圧入が含まれます。ただし、ニッチなアプリケーションで使用される統合プロセスは他にもいくつかあります。

4。 完全性と強度を高めるためのコンパクトの焼結

このプロセスステップでは、通常は保護雰囲気で、主成分の融点よりも低い温度に材料を加熱します。

場合によっては、微量成分が焼結温度で液相を形成することがあります。このような場合は、液相焼結と呼ばれます。固相および液相焼結に関与するメカニズムについては、後のセクションで簡単に説明します。

5。 二次操作

焼結部品への仕上げ工程の適用。粉末冶金では、このようなプロセスは「二次操作」と呼ばれることがよくあります。

粉末冶金プロセスの利点

• 最終寸法またはほぼ最終寸法で部品を製造することにより、機械加工を最小限に抑えます
• 通常、完成品に原材料の97％以上を使用することで、スクラップの損失を最小限に抑えます。
• さまざまな合金システムを使用できます
• 優れた表面品質を実現します
• 熱処理して強度や耐摩耗性を高めることができる材料を提供します
• 自己潤滑またはろ過のための制御された多孔性を提供します
• 他の金属加工プロセスでは非現実的または不可能な複雑または独自の形状の作成を容易にします
• 中量から大量のコンポーネントの製造に適しています
• 重要なアプリケーションで長期的なパフォーマンスの信頼性を提供します

よくある質問。

粉末冶金とはどういう意味ですか？

粉末冶金は、圧縮された金属粉末を融点のすぐ下まで加熱することによって実行される金属成形プロセスです。

粉末冶金の原理は何ですか？

粉末冶金は、元素粉末または事前に合金化された粉末を一緒にブレンドし、このブレンドをダイで圧縮し、制御された炉雰囲気でプレス部品を焼結または加熱して粒子を結合することにより、信頼性の高いネット形状のコンポーネントを製造する高度に進化した方法です。

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粉末冶金はどこで使用されますか？

ベアリングやさまざまな歯車部品は、DIY電動工具や家庭用「白物」の粉末冶金アプリケーションの例です。金属-グラファイトカーボンブラシは、家庭用電化製品、自動車、電動工具の電気モーターや発電機にも広く使用されています。

粉末冶金の利点は何ですか？

粉末冶金プロセスの利点

• 最終寸法またはそれに近い部品を製造することにより、機械加工を最小限に抑えます。
• 通常、完成品に出発原料の97％以上を使用することで、スクラップの損失を最小限に抑えます。
• さまざまな合金システムを許可します。
• 良好な表面仕上げを実現します。

粉末冶金で使用される粉末は何ですか？

製品の製造に一般的に使用される金属粉末：

• アルミニウム粉末。
• ビスマスパウダー。
• 酸化カドミウム粉末。
• 粒状銅。
• 鉄粉。
• マンガン粉末。
• ニッケルパウダー。
• 赤と黒の酸化第二銅。

セラミックの粉末冶金とは何ですか？

セラミックおよび金属部品を製造するための基本的な粉末冶金（PM）技術には、金属またはセラミックからの粉末の製造、混合または混合、プレスまたは圧密、および焼結または焼成の4つのステップが含まれます。セラミック材料から粉末を作る機械的な方法は、粉末のサイズを微細化するフライス盤です。

パウダープレスの基本的な目的は何ですか？

粉末プレスは、粉末を幾何学的な形に圧縮することです。プレスは通常室温で行われます。これにより、グリーンコンパクトと呼ばれるソリッドパーツが作成されます。このプレスされた未焼結部品の強度（緑色の強度）は互換性に依存します。バインダーを使用して互換性を高めることができます。

粉末冶金はどのように作られていますか？

金属鉱石は粉砕された後、別の材料、通常は炭素と混合されます。混合が完了すると、それは炉に入れられ、粉末中の酸素と炭素のレベルを下げる反応を引き起こします。望ましい最終製品を得るには、比較的高純度の鉱石が必要です。

粉末金属の強度はどれくらいですか？

粉末鍛造鋼は、より高い強度レベル（鍛造および2050N/mm²熱処理で最大約950N/mm²のUTS、鍛造および1760N/mm²熱処理で最大約650N/mm²の引張降伏応力）を提供できます。延性のレベル（5〜18％の伸び）。

粉末冶金は鋳造とどう違うのですか？

粉末冶金プロセスでは、すべての金属が粉末の形になっています。鋳造では、金属はその融点を超えて加熱され、ダイに注がれ、冷却されます。次に、部品は正確な部品になるように機械加工されます。

粉末冶金は積層造形ですか？

AMによって製造された金属粉末および金属部品の粉末冶金/積層造形の元素分析。工業製品開発の不可欠な部分は、製品が単純なネジであるか飛行機の複雑な部分であるかに関係なく、プロトタイプと初期サンプルの製造です。

粉末冶金の欠点は何ですか*？

工具と設備のコストが高い。これは、生産量が少ない場合に特に制限になります。大きなまたは複雑な形状の部品は、PMプロセスでは製造が困難です。部品は、鍛造で製造されたものよりも延性と強度が低くなっています。

粉末冶金の欠点は何ですか？

粉末冶金の制限：

• ツーリングコストは一般的に、大量生産でのみ正当化できます。
• 原材料費は非常に高いです。
• 部品の機械的特性は、鋳造または機械加工された部品と比較して低品質です。
• 場合によっては、最終製品のさまざまな部分の密度が、不均一な圧縮が原因である可能性があります。

粉末冶金における粉末の等級付けとは何ですか？

軟磁性粉末冶金グレードには、普通鉄、シリコン鉄、コバルト鉄、および最近開発された軟磁性複合材料が含まれます。これらは、硬化後に鉄粉粒子を分離するための適切なバインダー/絶縁体を添加した普通鉄粉に基づいています。治療。

なぜ焼結が行われるのですか？

なぜ焼結が行われるのですか、そしてなぜそれが重要なのですか？焼結は、材料に強度と完全性を与えるだけでなく、多孔性を減らし、電気伝導率、半透明性、および熱伝導率を高めるために行われます。

粉末冶金の4つの主要なステップは何ですか？

粉末冶金（PM）プロセス全体の最初のステップは、金属粉末の製造です。粉末製造で使用される主なプロセスは、固体還元、噴霧、電気分解、化学の4つです。

粉末冶金におけるグリーンコンパクトとは何ですか？

粉末冶金（PM）は、適切な金型を使用して必要な形状とサイズに圧縮された粉末の形で原材料を使用する製品とプロセスを扱います。これらの圧縮された粉末は「グリーンコンパクト」と呼ばれます。

粉末金属を溶接できますか？

抵抗プロジェクション溶接。投影溶接は、プロセスによって生成される歪みが限られているため、粉末金属部品の溶接によく使用されます。高炭素粉末金属部品と肌焼き部品の両方を溶接できます。

金属粉とは何ですか？

粉末の形で見つかる金属には、アルミニウム粉末、ニッケル粉末、鉄粉末などがあります。

粉末冶金の特徴は何ですか？

粉末冶金の基本的な属性は、他の方法では混和しない粉末形態の材料を組み合わせる能力です。この独自の利点により、銅やその他の金属粉末を固体潤滑剤、酸化物、その他の化合物と組み合わせた摩擦材料の製造が可能になります。