مزیت متالورژی پودر به ریخته‌گری در چه مواردی است؟

امروزه انتخاب روشی مناسب برای ‌شکل‌دهی فلزات به یکی از دغدغه‌های اصلی تولیدکنندگان و صنعت‌گران تبدیل شده است. همچنین حفظ کیفیت محصول هم‌زمان با توجه به خواص مکانیکی آن، شکل‌دهی فلزات را دشوارتر از قبل می‌کند. از سوی دیگر برای انتخاب روشی مقرون به صرفه برای تغییر شکل فلز باید به هزینه‌های آن و در آخر قیمت کلی محصول نهایی نیز توجه کرد. همه این عوامل انتخاب نحوه پرداخت فلز را در صنایع به چالش می‌کشد. دو فرایندی که تولیدکنندگان می‌توانند استفاده کنند، متالورژی پودر و ریخته‌گری است. این دو روش معروف تفاوت‌ها و شباهت‌هایی باهم دارند که در شرایط‌های مختلف باعث ایجاد برتری نسبت به یکدیگر می‌شود. در این محتوا سعی کردیم به مزیت متالورژی پودر به ریخته‌گری بپردازیم. اگر نیازمند اطلاعات بیشتری در این زمینه هستید، از شما دعوت می‌کنیم تا انتهای مقاله همراه متالورژی پودر الوند باشید.

متالورژی پودر و ویژگی‌های آن

فرایند فشرده کردن پودرهای فلزی در قالبی مشخص برای شکل‌دهی فلزات را متالورژی پودر می‌نامند. این تعریفی ساده از فرایندی پیچیده است؛ چراکه پس از تشکیل قالب فشرده، سازنده آن را از طریق کوره تف جوشی در معرض حرارت بالا که معمولا پایین‌تر از نقطه ذوب پودر فلز مربوطه است، قرار می‌دهد. در این مرحله پودر فلز باید به شدت فشرده شود تا محصول نهایی به تولید برسد. به‌علاوه از فرایندهای حذف فلز در متالورژی پودر جلوگیری می‌شود و به همین علت است که تلفات در این روش بسیار کم است. همچنین این امر سبب کاهش هزینه تولید می‌شود.

از ویژگی‌های دیگر متالورژی پودر این است که به راحتی می‌توان محصولاتی در طرح، شکل و اندازه مدنظر تولید کرد. همچنین برای تولید اشکال پیچیده و منحصربه‌فرد روشی عالی به حساب می‌آید. محصول تولید شده توسط متالورژی پودر علاوه بر مقرون به صرفه بودن، دارای سطح کیفی خوب، تخلخل به اندازه و کنترل شده، استحکام بالا که باعث افزایش اطمینان به محصول نهایی می‌شود، مقاومت در برابر سایش و عمر طولانی است. این روش برای تولید حجم بالا نیز کارایی چشم‌گیری دارد.

ریخته‌گری برای تغییر شکل فلزات

ریخته‌گری فرایند رایج شکل‌دهی فلزات است که در آن فلز مذاب را تحت فشار بالا و با استفاده از سرعت پر شدن بالای قالب، فرم می‌دهند. همچنین به دلیل نقطه ذوب پایین این فرایند از فلزات غیر آهنی در ریخته‌گری استفاده می‌کنند. فلزات ابتدا در کوره‌ای جدا ذوب شده و به شکل مایع درمی‌آید. این ماده مذاب را به قالب‌های ریخته‌گری اضافه می‌کنند و پس از سرد کردن و فرایند جامد سازی، محصول نهایی تولید می‌شود.

توانایی تولید سریع ریخته‌گری آن را به یکی از محبوب‌ترین روش‌های مورد توجه تولیدکنندگان تبدیل کرده است. همچنین تولید انبوه فرم‌های پیچیده بدون نیاز به ماشین‌کاری از ویژگی‌های قابل توجه این فرایند به شمار می‌رود. از مزیت‌های دیگر آن می‌توان به دوام بیشتر محصولات، پایداری بالا و سطوح صاف و شفاف اشاره کرد. محصولات ریخته‌گری نیز می‌توانند مونتاژ را ساده‌تر کنند؛ زیرا به راحتی عناصر اتصال دهنده مانند باس‌ها و ناودانی‌ها را فراهم می‌کنند. علاوه‌بر این محصولات تولیدی بدون آبکاری و آماده سازی پیچیده سطحی نیز قابل استفاده هستند.

مزیت متالورژی پودر به ریخته‌گری

در هر دو روش نیازمند قالبی برای شکل‌دهی فلز مدنظر هستیم و پس از شکل‌دهی، محصول نهایی تولید می‌شود. اینجاست که شباهت‌ها به پایان می‌رسد. مزیت متالورژی پودر به ریخته‌گری وقتی خود را نشان می‌دهد که تعداد سفارشات از تعدادی مشخص فراتر می‌رود. کیفیت، هزینه، ویژگی‌های مکانیکی و مفاهیم مادی همگی از موضوعات قابل بحث در مقایسه این روش‌ها است. در اینجا ما متالورژی پودر را با ریخته‌گیری مقایسه می‌کنیم و به مزایای فراوان متالورژی پودر می‌پردازیم.

کیفیت عامل اصلی تفاوت

در ریخته‌گری مایعی متلاطم را داخل قالب می‌ریزیم. واضح است که به دام افتادن هوا در هنگام پر شدن قالب و حتی بعضی اوقات پر نشدن کامل قالب در ریخته‌گری امری رایج است. همچنین پوسته اکسید شده فلز مذاب می‌تواند داخل مایع بیفتد که باعث ایجاد خطوط جریان و تخلخل کنترل نشده می‌شود. از سوی دیگر برای تست کیفیت محصول نهایی، تشخیص عیوب و تایید یکپارچگی نیازمند تست نشتی، اشعه ایکس و بازررسی‌های دیگر خواهیم بود که خود این بازرسی‌ها هزینه‌های تولید را افزایش می‌دهند. 

این عوامل دلیل اصلی کیفیت پایین‌تر محصولات نهایی ریخته‌گری نسبت به متالورژی پودر به شمار می‌آیند. متالورژی پودر به قوام معروف است؛ چراکه وزن یکنواخت و چگالی یکسان در قالب باعث یکپارچگی محصول نهایی می‌شود. همچنین یکپارچگی محصول قابل کنترل و اندازه‌گیری است و نیازمند بازرسی خاصی نیست. البته به شرط اینکه سازنده قالب‌ها را تمیزکاری کرده و از آلودگی پودر جلوگیری کند.

کنترل بر ریز ساختار محصول نهایی

مزیت متالورژی پودر بر ریخته‌گری کنترل بر ریز ساختار فلز بعد از عملیات قالب گرفتن است. در ریخته‌گری این امر با سرد شدن کنترل می‌شود که بسته به مساحت فرم و سطح شکل تولیدی متفاوت است، اما در متالورژی پودر کنترل بسیار بیشتری بر تخلخل و قوام محصول تولید شده داریم. علاوه‌بر این امکان تولید ریز ساختار ظریف در متالورژی پودر هم وجود دارد. چرا این مسئله برای طراح مهم است؟ چراکه این امر مهارت سازنده را در اشکال ظریف و سخت نشان می‌دهد.

مفاهیم مادی و تنوع بالا

ریخته‌گری قالب به دلیل نقطه ذوب پایین معمولا از فلزات غیر آهنی همچون فلز روی، آلومینیوم و منیزیم استفاده می‌کند، اما متالورژی پودر دست طراح و سازنده را در این زمینه بسیار باز می‌گذارد. به دلیل انعطاف بالای متالورژی پودر در استفاده از مواد و آلیاژهای مختلف، محصولات تولیدی این روش دارای خواص خاصی مانند خواص مغناطیسی بالا برای جزئی مشخص و نقطه ذوب بسیار بالا محصول نهایی هستند. به‌طور معمول پودرها به صورت استاندارد و مبتنی بر یک ماده وجود دارند، ولی مخلوط کردن آن‌ها باعث تولید آلیاژی جدید می‌شود. همچنین از پودرهای فلز قابل استفاده در متالورژی پودر می‌توان به فولاد ضد زنگ، آهن، نیکل، تیتانیوم، فلز مس، سیلیکون و فسفر اشاره کرد.

ویژگی مکانیکی مسئله‌ای مهم در صنعت

متالورژی پودر نسبت به ریخته‌گری خواص مکانیکی بهتری را ارائه می‌دهد. اگرچه هر دو روش قابلیت شکل‌دهی خوبی دارند، ولی متالورژی پودر همین کار را امکانات طراحی بالاتری در اختیار تولیدکننده می‌گذارد. برای مثال مواد مورد استفاده در ریخته‌گری مغناطیسی نیستند. درنتیجه هیچ کاربرد مغناطیسی برای خریدار ندارند، ولی پودرهای فلزی دارای قابلیت مغناطیسی از طیف گسترده‌ای برخوردار هستند.

مشکل بعدی در ویژگی مکانیکی ریخته‌گری استفاده از فلزات نرم است. این امر منجر به سست و شکننده بودن قطعات تولیدی این روش می‌شود، اما قطعات فلزی پودری بسیار مقاوم هستند؛ زیرا از فولاد ساخته شده‌اند. با دقت بیشتر می‌توان فهمید که قطعات تولید شده توسط فلز پودری در برابر استفاده‌های مداوم مقاومت بیشتری از خود نشان می‌دهند. همچنین استفاده از مواد مستحکم باعث صرفه‌جویی در مقدار ماده و وزن محصول نهایی نیز می‌شود.

هزینه استفاده از کدام روش بیشتر است؟

اگر دقت کرده باشید، از مهم‌ترین بحث‌ها در زمینه تولید محصول هزینه آن است. هزینه شماست که ارزنده بودن روشی را به روش دیگر نشان می‌دهد. در زمینه تغییر شکل فلزات نیز تولیدکنندگان به دنبال روشی با هزینه اندک و خروجی ارزنده هستند. از تفاوت‌های هزینه متالورژی پودر و ریخته‌گری به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:

• نرخ پایین ضایعات با متالورژی پودر نسبت به ریخته‌گری که باعث کاهش مواد اولیه مورد استفاده شده و در نتیجه کاهش هزینه برای مواد اولیه می‌شود. به یاد داشته باشید که در زمان کار کردن با فلز مس یا فولاد ضد زنگ که مواد با ارزشی به حساب می‌آیند، تفاوت در هزینه‌ها خود را بیشتر نشان می‌دهد.
  
• پردازش ثانویه قطعات تولیدی ریخته‌گری مانند حذف فلاش، عملیات حرارتی و عملیات ماشین‌کاری که نسبت به متالورژی پودر هزینه بالاتری دارد؛ زیرا پردازش ثانویه فلز پودری بسیار کمتر است.
  
• مصرف انرژی بالای ریخته‌گری؛ چراکه ذوب فلز نیازمند حرارت بالایی است. با این که عملیات زینترینگ متالورژی از انرژی استفاده می‌کند، ولی به نسبت انرژی مورد نیاز برای ذوب مخصوصا برای فلزهایی که نقطه ذوب بالای دارند کمتر است. درنتیجه با مصرف انرژی بالا مقدار هزینه نیز بیشتر می‌شود.
  

مزیت کاربردی متالورژی پودر

در طول سال‌ها پیشرفت روش ریخته‌گری کاربردهای استفاده از آن در نشان روی خودروها، چرخ‌های قطار و شفت موتورهای دو زمانه خلاصه می‌شود. میزان محبوبیت روشی صنعتی را کاربردهای آن مشخص می‌کند که در این زمینه متالورژی پودر پیشتاز است؛ چراکه در زمینه‌های زیادی مورد استفاده تولیدکنندگان قرار می‌گیرد. تعدادی از این کاربردها عبارتند از: موتورهای الکتریکی، خودرو، ابزارهای برقی، هوافضا، نفت و گاز و موارد بسیار دیگر که با ریز شدن در جزئیات صنایع مختلف متوجه آن می‌شویم.

سخن پایانی

متالورژی پودر و ریخته‌گری هر دو از روش‌های قالب‌گیری برای شکل‌دهی فلزات استفاده می‌کنند و از این نظر بسیار به هم شباهت دارند. بااین‌حال موقعیت‌هایی وجود دارد که در آن مزیت متالورژی پودر به ریخته‌گری کاملا قابل مشاهده است برای مثال مزیت متالورژی پودر به ویژه در کار با فلزات گران‌بها و با نقطه ذوب بالا خود را نشان می‌دهد. همچنین این روش از نظر کاربردی و هزینه نیز نسبت به سایر روش‌های موجود در صنعت پیشتاز است. از مزیت‌های دیگر متالورژی پودر به ریخته‌گری می‌توانیم به تنوع و استحکام بالای محصولات نهایی اشاره کنیم. در این مقاله سعی شده تا اطلاعات کامل و جامعی را در زمینه مزیت متالورژی پودر به ریخته‌گری به تولیدکنندگانی که هنوز در انتخاب روشی مناسب برای تغییر شکل فلزات و تولید محصول خود دچار سردرگمی هستند، بدهیم.

برای سفارش انواع قطعات متالورژی پودر می‌توانید روی لینک‌های زیر کلیک کنید:

• تولید قطعات خودرویی
• تولید قطعات و تجهیزات لوازم خانگی