متالوژی پودر چیست؟

در صنعت تولید قطعات از روش‌های مختلفی برای ساخت قطعات مورد نظر استفاده خواهد شد. آهنگری و ریخته‌گری از روش‌های قدیمی محسوب می‌شوند که هزینه بالایی را نیز به دنبال داشتند. متالوژی پودر که روش مقرون به‌صرفه‌ای به شمار می‌رود در سال‌های اخیر مورد توجه شرکت‌های زیادی قرار گرفته است. علاوه‌بر این داشتن مزایای متعدد در این روش تولید روز به روز به تعداد کاربران این روش می‌افزاید. در این مقاله قصد داریم تا در مورد مراحل تولید در PM  که روش مورد استفاده در شرکت متالوژی پودر الوند اکباتان نیز هست سخن بگوییم. چنانچه تمایل دارید تا از مزایای این روش تولید صنعتی اطلاعات کافی را به دست بیاورید، همراه ما باشید.

متالوژی پودر چه روشی است؟

از سال‌های بسیار دور برای ساخت قطعات فلزی اقدامات جالبی صورت می‌گرفت؛ ولی به‌طور مثال آهنگری پاسخگوی تمامی نیاز کاربران نبود و برخی تولیدات در آن عملا غیرممکن محسوب می‌شد. شکنندگی بالا در فلزاتی همچون تنگستن، تانتالیوم و ... تولید قطعات مورد نیاز افراد در صنعت را به شکست روبه‌رو می‌کرد. با ظهور و پیدایش متالوژی پودر ساخت هر قطعه‌ای امکان‌پذیر شد. در این روش ذرات ریز و پودر مانند فلز با جوش مخصوصی به نام تف جوشی با یکدیگر پیوند برقرار می‌کنند و با ریخته شدن در قالب‌ها مخصوص تولید قطعه را با کم‌ترین میزان تراشه روبه‌رو خواهند ساخت.

در شاخه مهندسی به دلیل نیاز به قطعات ظریف و دقیق از نظر ساخت همیشه چالش روشی با هزینه پایین‌تر و دقت بالا مطرح بوده‌است. این روش در سال‌های بسیار دور نیز مورد استقاده قرار می‌گرفت؛ ولی شروع کاربرد آن به شکل امروزی را می‌توان از قرن 19 میلادی دانست.

فرآیند تولید قطعات در متالوژی پودر

یک مهندس مکانیک با نیاز به قطعات مورد استفاده در صنعت خودروسازی، قطعات لوازم منزل، ساخت تجهیزات هواپیما و دیگر قطعات صنعتی از روش متالوژی پودر استقبال خواهد کرد. در روش PM که با فشرده‌سازی پودر و کنترل دمای آن قطعه در قالب مورد نیاز شکل خواهد گرفت، طی 5 مرحله اصلی اقدامات متفاوتی رخ می‌دهد که در ادامه آن‌ها را با یکدیگر مورد بررسی قرار می‌دهیم.

1- تامین مواد اولیه؛ ساخت پودر

قطعه‌ای که قصد ساخت آن وجود دارد باید از آلیاژ مشخصی تولید شود که تمامی ویژگی‌های مورد نیاز آن را پوشش دهد. ساخت پودر برای آلیاژ موردنظر را می‌توان اولین و البته یکی از مهم‌ترین مراحل تولید در با روش متالوژی پودر عنوان کرد. این عناصر پودری که از فلز و نافلزهای متفاوتی در دسترس هستند، هرکدام دارای ویژگی‌هایی خواهند بود که سبب به وجود آمدن خصوصیات ویژه‌ای در قطعه می‌شوند. انتخاب پودر مورد نیاز به عهده مهندس متالوژی در کارخانه تولیدی خواهد بود.

2- مخلوط کردن پودرها

شاید در ابتدا مخلوط کردن در متالوژی پودر مرحله مهمی به نظر نرسد؛ ولی باید عنوان کرد که میزان و روش اختلاط پودرها با مواد آلیاژی و روان‌کننده‌ها در خصوصیات ماده بسیار اثرگذار خواهد بود. این مرحله روی تحمل و شکل‌پذیری یک آلیاژ برای تولید قطعه مورد نظر در صنعت تاثیر شگرفی دارد و نباید آن را به عنوان یک مرحله ساده در نظر گرفت. مخلوط کردن پودرها با روان‌کننده‌ها تا زمانی ادامه خواهد یافت که مخلوط همگنی به دست بیاید.

مخلوط کردن موادی به جهت کاهش میزان خوردگی قطعات و همچنین تسهیل در خارج کردن آن‌ها از قالب پس از مرحله فشرده‌سازی مرسوم است.

3- متراکم‌سازی پودرها

متراکم ساختن پودرها به جهت قرار گرفتن آن‌ها در قالب قطعه و تشکیل مواد خام خواهد بود. در مرحله فشرده‌سازی مواد مخلوط شده در قالب‌های از پیش آماده شده ریخته می‌شوند و به وسیله 2 سنبه تحت فشار قرار می‌گیرند. فشار وارد شده از جانب 2 سنبه فضای خالی میان ذرات را از میان خواهد برد و سبب تغییراتی محسوس در چگالی خواهد شد.

پس از پایان متراکم‌سازی ذرات شکلی نیمه‌آماده خواهند یافت و با خروج سنبه بالایی و به کمک فشار نهایی از سمت سنبه پایینی این قطعه از داخل قالب خارج می‌شود و برای ورود به مرحله بعدی آماده خواهد شد. فشرده‌سازی مواد درون قالب در متالوژی پودر به منظور ایجاد سطح تماس بیشتر در میان ذرات و پر کردن منافذ خالی خواهد بود.

کاهش میزان تخلخل و پر شدن فضای خالی میان دانه‌ها در مرحله متراکم‌سازی با روش یک طرفه نیز قابل اجرا خواهد بود که تنها با یک سنبه و از یک جهت فشار اعمال می‌شود.

پرس

در ادامه مرحله فشرده‌سازی قطعات نیمه آماده باید تحت پرس قرار بگیرند. پرس در صنعت متالوژی پودر به 2 صورت سرد و گرم انجام می‌شود. پرس کردن قطعات در حالت سرد مستلزم این خواهد بود که یک مرتبه دیگر در کوره با حرارت بالا قرار بگیرند؛ ولی در روش پرس گرم مرحله پرس و پخت قطعات همزمان با بکدیگر صورت خواهد گرفت. لازم به ذکر است که تمامی قطعات  باید فرآیند لازم در مرحله گرم را پشت سر بگذارند تا کیفیت نهایی مورد تایید باشد.

پرس سرد

در پرس سرد فشار همه‌جانبه در دمای محیط و به صورت مساوی به قطعه وارد خواهد شد. پودرهایی که در قالب قرار دارند با دریافت این فشار از بیرون قالب پرس خواهند شد. یک سیال که به‌طور معمول آب خواهد بود، اطراف قالب را احاطه خواهد کرد و این فشار از طریق سیال به قالب و پس از آن به ذرات درون قالب منتقل خواهد شد.

پرس گرم

در پرس گرم به وسیله یک اتوکلاو انجام میگیرد، ذرات به صورت پودر درون قالب‌ها ریخته می‌شوند و ودرون محفظه قرار می‌گیرند. حرارت بالا از یک سو و فشار بالای گاز آرگون موجود در محفظه که به 100 مگاپاسکال می‌رسد از سوی دیگر سبب پختن و پرس شدن ذرات درون قالب و شکل‌گیری مناسب قطعات خواهد شد. پس از اتمام این مرحله قالب‌های حاوی قطعات به مرور زمان سرد شده و باید از درون قالب خارج شوند.

4- زینترینگ یا تف جوشی

برای اتصال هرچه بیشتر ذرات و پودرهای درون قالب باید اقداماتی صورت گیرد. پیوند دادن ذرات فلزی داخل قالب برای شکل‌گیری صحیح نیازمند اتصال ذرات درون قالب خواهد بود. تف جوشی که اصطلاحا زینترینگ نامیده می‌شود با اعمال حرارت 80% نقطه ذوب ذرات فلز درون قالب با هدف اتصال هرچه بهتر پودرها انجام خواهد شد.

انتقال حرارت بیش از 80% نقطه ذوب در متالوژی پودر سبب از دست رفتن خواص فلزات می‌شود، همچنین حرارت کمتر نیز می‌تواند سبب بروز اتصال ناقص و ایجاد تخلخل در قطعه تولیدی باشد. کنترل جو برای اتصال بهتر در مرحله زینترینگ نیازمند تخصص و تجربه است که در تیم Alvandpm به خوبی انجام خواهد شد.

مزایای متالوژی پودر برای تولید قطعات چیست؟

متالوژی پودر در صنعت رای تولید قطعات مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد که از جمله آن‌ها می‌توان به قطعات خودرو، قطعات اسلحه، قطعات لوازم خانگی، تولید قطعات بوش و ... اشاره کرد. بدون شک با به‌کار بردن این فناوری در صنعت مزایای متعددی نیز شامل حال مهندسان و تولیدکنندگان خواهد شد. در ذیل برخی از این مزایا را با یکدیگر می‌خوانیم.

• روش متالوژی پودر برای تولید قطعات مورد نیاز در صنعت و در مقیاس بالا بسیار مقرون به‌صرفه است.
  
• حجم ضایعات در تولید قطعه با این روش بسیار کمتر از سایر روش‌ها خواهد بود. به جرات می‌توان ادعا کرد که در این روش تلفات فلز نخواهیم
• داشت و این در صورتی است که در سسایر روش‌ها همانند آهنگری این میزان بسیار چشمگیر است.
  
• سازگاری فرآیند تولید در روش PM مورد توجه تمامی دوستداران محیط زیست است.
  
• در روش متالوژی پودر ساخت قطعات با اشکال دلخواه و به صورت متنوع وجود دارد و از بابت سازنده را دچار محدودیت نخواهد کرد.
  
• مصرف انرژی در این روش در مقایسه با سایر روش‌ها قابل مقایسه نیست و این نظر نیز مقرون به‌صرفه‌تر خواهد بود.
  
• تحویل قطعه بدون نقص یکی از مزایای بی‌نظیر این روش محسوب می‌شود. به‌طوری‌که نیازی به اقدامات دیگر روی سطح قطعات نخواهد بود.
  

با وجود تمامی مزایای ذکر شده برای این روش تولیدی می‌توان گفت تنها ایراد روش متالوژی پودر در گران بودن مواد مصرفی اولیه و تجهیزات آن برای راه‌اندازی کارگاه‌های کوچک و تولید در مقیاس کم است که با وجود تولید در مقیاس بالا کاملا قابل جبران خواهد بود و صرفه اقتصادی خواهد داشت.

کلام آخر

تولید قطعات مختلف در صنعت نیازمند روش‌های نوینی است که باید جایگزین روش‌های پرهزینه و پرخطا شود. یکی از مقرون به‌صرفه‌ترین روش‌ها برای تولید قطعات لوازم خانگی، صنعت خودروسازی، اسلحه‌سازی و ... روش متالوژی پودر است که در کنار ریخته‌گری به فعالیت خود ادامه می‌دهد. می‌توان ادعا کرد که ساخت هر قطعه ناممکنی با استفاده از روش PM امکان‌پذیر خواهد بود.

شرکت متالوژی پودر الوند اکباتان یکی از باسابقه‌ترین مجموعه‌های مهندسی در این زمینه محسوب می‌شود که با بهره‌گیری از دانش به‌روز و تجربه متخصصین خود به فعالیت در این زمینه و ارائه خدمات می‌پردازد. گروه Alvandpm با به کار بردن روش پودر در متالوژی افتخار خدمت‌رسانی را دارد. با وجود این روش و بهره‌گیری از تخصص مهندسان باتجربه ایرانی خودکفایی در تولید محصولات و قطعات صنعتی و خانگی قابل دست‌یابی خواهد بود.