Порошковая металлургия — это процесс, который включает преобразование порошка в твердое тело. Обычно порошок представляет собой тип металла, такого как железо, и изготавливаемый объект обычно формуют с помощью штампа или отливают. Для формирования и изготовления металлических предметов с помощью порошковой металлургии требуются чрезвычайно высокие давления и высокие температуры. Спекание, процесс нагрева и металл литье под давлением — широко используемые методы в порошковой металлургии.
Первым шагом в порошковой металлургии является преобразование сырья в порошкообразную форму. Дробление, измельчение и использование химических реакций являются распространенными способами производства порошка. Распыление — это метод, при котором материал расплавляется в расплавленную жидкость и проталкивается через небольшое сопло или трубку с высокой скоростью. Это заставляет жидкость разделяться на отдельные капли, когда она выходит из трубки. Капли собирают и дают им затвердеть, в результате чего получаются мелкие частицы размером с зерно.
После того, как порошок изготовлен, он уплотняется в пресс-форме под высоким давлением. Обычно порошок засыпают в пресс-форму и опускают плиту пресса для его сжатия. Полученный объект выбрасывается из матрицы. Обычно давление колеблется от 80 до 1000 фунтов на квадратный дюйм.
Другой метод прессования порошка называется изостатическим прессованием порошка. В этом методе используется гибкая форма, расположенная внутри пресс-формы. Порошок помещается в гибкую форму, в то время как машина подает жидкость или газ под давлением в форму под давлением. Давление колеблется от 15 000 фунтов на квадратный дюйм до 40 000 фунтов на квадратный дюйм. Этот метод не требует смазки при прессовании порошка, но требует стандартного прессования. После этого объект укрепляется спеканием.
Спекание — это процесс нагрева, который связывает отдельные частицы металлического порошка вместе. Обычно это происходит в печи для спекания, где температура устанавливается чуть ниже точки плавления металл. Этот метод широко используется в производстве керамики. Этот процесс был запатентован А. Г. Блоксамом в 1906 году, но есть свидетельства того, что практика сплавления металлических порошков с твердыми предметами восходит к древним временам.
Некоторые методы сочетают уплотнение порошка и процесс спекания, например горячее изостатическое прессование. Процесс обычно включает использование сжатого аргона и температур от 900°F (480°C) до 2250°F (1230°C). Порошок одновременно уплотняется и спекается, что экономит время и материал. Этот метод также позволяет производить более тонкие стенки и более крупные детали по сравнению со стандартными методами прессования порошка.
