제조공정
산업 제조
분말 야금은 기계 엔지니어가 알아야 할 중요한 과정 중 하나입니다. 이 소재로 만들어진 제품은 우리 주변에서 흔히 볼 수 있으며 특히 자동차 부품이 그렇습니다. 분말 야금은 다양한 유형의 구성 요소를 제조하는 데 사용되는 일련의 생산 기술로 구성됩니다. 또한 PM으로 약칭되는 분말 야금은 금속 분말로 재료 또는 구성 요소를 만드는 광범위한 방법을 포괄하는 용어입니다.
오늘 당신은 현대 생활에서 분말 야금의 정의, 중요성, 유형, 공정, 응용뿐만 아니라 장단점을 알게 될 것입니다.
분말 야금은 완성품 또는 반제품을 생산하는 데 사용되는 제조 공정입니다. 이것은 금속 분말을 적절한 다이로 압축하여 수행됩니다. 이 야금 공정은 고품질과 강도를 제공하는 가장 저렴한 공정 중 하나입니다. 또한 높은 정확도로 복잡한 모양을 얻는 데 사용됩니다. 이 때문에 공정은 대량 생산에 적합합니다. 분말 야금은 주로 분말 준비, 혼합 및 혼합, 압축 및 소결을 포함하는 네 가지 기본 단계를 포함합니다. 이 모든 내용은 이 기사에서 자세히 설명합니다.
분말 야금은 지난 25년 동안 100년 이상 존재해 온 공정입니다. 그것은 다양한 중요한 응용 분야를 위한 고품질 부품을 생산하는 우수한 방법이었습니다. 이 공정은 단조 및 금속 주조 등과 같은 다른 금속 성형 공정에 비해 더 큰 이점을 제공하기 때문에 성공적이었습니다. 이러한 이점에는 무엇보다도 재료 활용, 형상 복잡성, 거의 그물 형상 치수 제어가 포함됩니다. 이 때문에 분말야금은 녹색기술로 인정받았습니다.
또한 분말 야금을 사용하여 용융 또는 성형에서 얻을 수 없는 고유한 구성 요소를 만듭니다. 매우 유사한 중요한 제품은 텅스텐 카바이드(WC)입니다. 그것은 다른 금속을 절단하고 형성하는 데 사용되며 코발트와 결합한 WC 입자로 만들어집니다. 이 프로세스는 주로 다양한 유형의 통행료에 대해 산업에서 사용되며 PM에 의해 전 세계적으로 ~50,000톤/년(t/y)이 만들어집니다.
다음은 다양한 분야에서 분말 야금 부품의 응용 프로그램입니다.
분말 야금 부품의 약 80%가 자동차 애플리케이션용입니다. 이러한 구성 요소의 약 75%는 자동 및 수동 변속기 및 엔진 부품용입니다. 이러한 변속기 애플리케이션에는 싱크로나이저 시스템 부품, 클러치 허브, 기어 변속 부품, 유성 기어 캐리어, 터빈 허브, 클러치 및 포켓 플레이트가 포함됩니다. 분말 야금으로 만들어진 엔진 부품에는 풀리, 스프로킷 및 허브가 포함되며, 특히 엔진 타이밍 벨트 시스템, 밸브 가이드, 밸브 시트 인서트, 조립된 캠축용 PM 로브, 밸런서 기어, 캠축 베어링 캡 및 엔진과 관련된 부품 관리 센서 링.
일부 다른 자동차 시스템은 다음을 포함하는 일부 부품에 분말 야금을 사용합니다.
분말 야금의 다른 응용 분야는 다음과 같습니다.
퀵 그립에서 분말 야금의 응용 분야는 다음과 같습니다.
앞서 언급했듯이 전력 야금에는 다음을 포함하는 기본 4가지 프로세스가 있습니다.
물체가 생산되기 전에 재료가 동력으로 변환되어야 합니다. 이러한 분말을 생산하는 다양한 공정에는 분무, 분쇄, 화학 반응, 전기 분해 공정 등이 있습니다.
이 분말 야금 공정은 고강도 합금 재료를 생산하기 위해 둘 이상의 재료를 혼합하는 것을 포함합니다. 글쎄, 제품 요구 사항에 따라. 이 단계는 분말의 흐름 특성을 개선하기 위해 첨가제, 바인더 등으로 분말의 균일한 분포를 보장하며 때로는 혼합 과정에서 윤활제가 첨가됩니다.
이 공정은 준비된 분말 혼합물을 미리 정의된 다이로 압축하는 것입니다. 압축하면 공극이 줄어들고 제품의 밀도가 높아집니다. 분말은 압력을 사용하여 금형으로 압축되어 녹색 콤팩트라고 불리는 제품을 형성합니다. 이것은 제품이 압축에 의해 형성됨을 의미합니다. 사용된 압력 범위는 80~1600MPa입니다. 압력은 금속 분말 및 바인더의 특성에 따라 다릅니다. 즉, 연질 분말의 압축 압력은 약 100 – 350 MPa이고 강철, 철 등의 경우 압력은 400 – 700 MPa입니다.
압축하여 만든 압분체는 그다지 강하지 않고 최종 제품으로 사용할 수 없기 때문에 소결을 합니다. 소결은 영구적으로 강한 결합을 얻을 수 있도록 고온에서 압분체를 가열하는 것을 의미합니다. 분말 야금 공정은 압분체에 강도를 제공하고 이를 최종 제품으로 변환합니다. 일반적으로 소결온도는 금속분말 용융온도의 70~90% 정도이다.
소결된 물체는 완전히 조밀한 재료에 비해 더 다공성이기 때문입니다. 제품의 밀도는 프레스 용량, 소결 온도, 압축 압력 등에 따라 달라집니다. 때로는 제품에 고밀도가 필요하지 않아 소결 제품을 최종 제품으로 직접 사용하는 경우가 있습니다. 그러나 때때로 고밀도 제품이 필요합니다(예:베어링 생산). 제품을 고밀도, 고차원 정밀도로 만들기 위해서는 2차 작업이 필요합니다. 일반적으로 수행되는 2차 작업에는 사이징, 코이닝, 침투, 열간 단조, 함침 등이 포함됩니다.
분말 야금 공정은 생산할 제품에 따라 다양한 방식으로 수행될 수 있습니다. 다음은 금속 분말 산업에서 볼 수 있는 다양한 유형의 분말 야금 공정입니다.
아래 다이어그램을 통해 기존의 분말 야금 공정 유형을 설명합니다. 여기에는 원소 또는 합금 분말을 혼합하고 혼합물을 다이에서 압축한 다음 소결 또는 가열하는 작업이 포함됩니다. 위에서 설명한 것처럼 대기 제어 용광로에서 생성된 모양은 입자를 야금학적으로 결합합니다.
앞에서 언급했듯이 대부분의 분말 야금 부품의 무게는 5lb 미만입니다. (2.27kg), 35파운드(15.89kg) 무게의 일부 부품은 기존 PM 장비에서 제작할 수 있습니다. 부싱 및 베어링과 같은 부품은 단순한 모양을 가지고 있습니다. 오늘날 복잡한 윤곽과 여러 수준의 구성 요소를 생산할 수 있는 정교한 PM 프로세스가 있습니다. 이 기계는 매우 경제적입니다.
금속 사출 성형은 복잡한 형상을 대량으로 생산할 수 있는 제조 능력을 가지고 있습니다. 이 공정에서는 일반적으로 20미크론 미만의 미세 금속 분말이 사용됩니다. 이러한 금속 분말은 결합제(다양한 열가소성 수지, 왁스 및 기타 재료)를 사용하여 공급 원료로 맞춤 제작됩니다. 공급원료는 기존 사출 성형기의 캐비티(다중 캐비티)에 공급됩니다. "녹색" 성분이 제거되면 거의 모든 바인더가 열 또는 용매 처리에 의해 추출됩니다. 나머지 바인더는 소결 과정에서 제거되며, 이는 제어된 분위기의 용광로에서 수행됩니다.
이러한 유형의 분말 야금 공정은 플라스틱 사출 성형 및 고압 다이캐스팅과 매우 유사합니다. 또한 동일한 모양과 구성 기능을 많이 생성할 수 있습니다. 그러나 그들은 상대적으로 작고(일반적으로 250g 미만) 광범위한 마무리 가공이 필요한 매우 복잡한 부품으로 제한되었습니다. 이 야금 공정의 장점은 단조 재료에 가까운 기계적 특성을 생성할 수 있다는 것입니다. 치수 공차 제어가 좋은 그물 모양의 공정 기술입니다. 마지막으로 금속 사출 성형 부품은 거의 무제한의 모양과 기하학적 기능을 제공합니다. 또한 다중 캐비티 툴링을 사용하여 높은 생산 속도를 낼 수 있습니다.
Isostatic 프레싱은 분말 야금 성형 공정의 인기 있는 유형입니다. 분말 콤팩트에 모든 방향으로 동일한 압력을 가합니다. 이 때문에 단축 프레싱의 기하학적 한계 없이 밀도와 미세조직의 최대 균일성을 달성합니다.
등방압 프레싱은 차갑게 또는 뜨겁게 수행할 수 있습니다. 아래 다이어그램은 저온 등방압 프레싱을 설명합니다. CIP(cold isostatic press)는 주변 온도에서 녹색 부품을 압축하는 데 사용됩니다. 그러나 HIP(Hot Isostatic Pressing)는 고체 상태 확산을 통해 고온에서 부품을 완전히 통합합니다. 이 고온 압축 공정은 소결된 PM 부품에서 잔류 다공성을 제거하는 데에도 사용할 수 있습니다.
AM으로 약칭하고 3D 프린팅이라고도 하는 금속 적층 제조. 이 프로세스는 구성 요소 및 어셈블리의 생산, 출시 시간, 단순성을 근본적으로 변화시킬 가능성이 있습니다. 이 프로세스는 기존 또는 절삭 가공 프로세스(예:선반 기계 가공 또는 드릴링)처럼 작동하지 않습니다. 이러한 프로세스는 적층 제조에서는 그렇지 않은 재료를 제거하여 부품을 생성합니다. 적층 제조는 디지털 모델에서 직접 레이어별 프로세스를 사용하여 부품을 제작합니다.
이 공정에서 금형이나 금형을 사용하지 않기 때문에 제조 공정에 비용을 초래하는 많은 재료의 낭비가 없습니다. 적층 제조는 오랫동안 설계 및 프로토타이핑 도구로 사용되어 왔습니다. 그러나 지금은 항공기 엔진 부품, 의료용 임플란트, 장신구 등 부품의 직접 생산으로 초점이 바뀌고 있습니다.
이 제조 프로세스는 단일 유형의 기술이나 프로세스가 아닙니다. 그러나 모든 적층 제조 시스템은 공통적인 레이어별 접근 방식을 사용하지만 여전히 다양한 재료, 기술 및 프로세스를 사용합니다.
금속 분말을 사용하는 적층 제조 기술은 다음과 같습니다.
다음은 분말 야금 공정의 이점입니다.
분말 야금 공정의 큰 장점에도 불구하고 몇 가지 제한 사항이 여전히 존재합니다. 다음은 분말 야금 공정의 단점입니다.
분말야금술은 부품의 대량 생산을 보다 쉽게 만들어주는 공정입니다. 그것은 잠시 동안 사용할 수 있었지만 기술이 계속 발전함에 따라 여전히 발전하고 있습니다. 오늘 우리는 분말 야금의 정의, 유형, 프로세스, 응용 프로그램을 배웠습니다. 장점과 단점도 살펴보았습니다.
이 게시물에서 많은 것을 얻었기를 바랍니다. 그렇다면 다른 기술 학생들과 공유하십시오. 읽어 주셔서 감사합니다! 다음에 뵙겠습니다.
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다양한 자동차 응용 분야에서 점화 시스템은 스파크를 발생시키는 중요한 역할을 합니다. 모든 불꽃 점화식 내연 기관에서 연료-공기 혼합물이 점화될 수 있도록 전극을 고온으로 가열합니다. 가스 연소 및 오일 연소 보일러, 로켓 엔진 등을 포함할 수 있는 고정식 및 이동식 애플리케이션을 포함한 다른 자동차도 이 시스템으로 설계되었습니다. 이것이 다양한 유형의 점화 시스템이 존재하는 이유입니다. 그러나 불꽃 점화 가솔린(가솔린) 내연 기관은 자동차와 오토바이 모두 시스템에 가장 많이 의존합니다. 오늘 우리는 내연 기관에서 점화 시스템의
전기 공학 및 전자 분야에서 널리 퓨즈는 냉장고, 텔레비전, 컴퓨터 등과 같은 전기 제품을 고전압에 의한 손상으로부터 보호하는 전기 안전 장치 역할을합니다. 이러한 가전 제품의 소켓에는 퓨즈가 종종 적용되어 장치에 들어가기 전에 과전류가 차단됩니다. 퓨즈는 너무 많은 전류가 흐르면 그 안의 금속선이나 스트립이 녹아서 열리기 때문에 희생 장치라고 할 수 있습니다. 이 와이어는 다시 배선하거나 퓨즈를 교체해야 합니다. 따라서 이 경우 퓨즈는 과전류 상태가 전기 제품에 들어가는 것을 방지합니다. 오늘은 퓨즈의 정의, 구성, 응용 프로