PROPRIETI TEHNOLOGICE IN

METALURGIA PULBERILOR

Prof.Dr.Ing. Ioan VIDA-SIMITI

INTRODUCERE

Procesul tehnologic de fabricare

a produselor sinterizate

operaii principale

elaborarea pulberilor metalice

formarea semifabricatelor prin

diverse procedee de presare,

sau fr presare

sinterizarea semifabricatelor

formate (preformelor)

diverse prelucrri suplimentare

i controlul final

uor de mecanizat, automatizat,

robotizat

Formare

Pregtire amestec

Materii prime Pulbere:

Metal, aliaj, ceramic, nemetale, etc. Aditivi:

lubrifiani, liani, etc.

Dozare, Sortare, Omogenizare

Alte operaii: sferoidizare, recoacere, granulare

Prin presare: Fr presare: Turnare liber n form

Turnare a barbotinei

Presrare liber i

netezire

Depunere prin

pulverizare

Depunere prin

descrcri electrice

Sinterizare

n stare solid

Prelucrri

suplimentare

Operaiuni de finisare

Infiltrare, sintermatriare, calibrare, represare, achiere, deformare plastic,

sudare, tratamente termice i termochimice, acoperiri

Static

Presare n matri

Presare izostatic

Laminare

Extrudare

Vibrare

Presare orbital

Formare prin injecie

Vitez mare

Prin explozie

Impulsuri

magnetice

Impulsuri

electro-

hidrodinamice

Cu faz lichid

Control

intermediar

Dimensiuni, form, porozitate

Control final

Caracteristici fizice i mecanice

Caracteristici funcionale

Precizie geometric

interdependena factorilor

care concur la realizarea

unui produs sinterizat cu

caracteristici (rol

funcional) impuse

Locul prelucrabilitii n metalurgia pulberilor

Clasificarea proprietilor tehnologice care definesc

prelucrabilitatea n metalurgia pulberilor

Clasificarea proprietilor tehnologice care definesc

prelucrabilitatea n metalurgia pulberilor

PROPRIETI TEHNOLOGICE ALE PULBERILOR

PULBERI. DEFINIII I CONSIDERAII GENERALE

Pulberea

ansamblu de particule

individuale ale cror

dimensiuni sunt de regul

mai mici de 1 mm

material solid fin divizat

natura lor poate fi

metalic, ceramic, sau

polimeric

Fig. 1. Forme tipice ale particulelor de pulberi.

a acicular, b angular, c dendritic, d fibroas, e

lamelar, f granular, g neregulat, h nodular, j sferoidal

Metodele de elaborare a pulberilor metalice:

Metode mecanice

dezintegrarea prin achiere

mcinarea n mori

Metode fizico-chimice

reducerea oxizilor n medii reductoare (solide i gazoase)

descompunerea termic a carbonililor

metoda electrolitic

difuzie

vaporizare - condensare

descompunerea aliajelor

reducerea din soluii lichide (precipitarea chimic)

Metoda pulverizrii din faz lichide

Principalele proprieti ale pulberilor

Proprieti tehnologice (principale)

Capacitatea de curgere i umplere asigur umplerea continu n timp rezonabil a cavitii matriei

Compresibilitatea (compactibilitatea) influeneaz densitatea presatului i implicit proprietile pieselor sinterizate

Relaxarea elastic calculul dimensiunilor dispozitivelor de presare n funcie de dimensiunile finale ale piesei

Stabilitatea formei presatului rezistena muchiilor i rezistena mecanic a presatului - rezistena la crud prevenirea fisurilor la scoaterea piesei din matria de presare, manipularea i transportarea presatului la urmtoarele operaii tehnologice

Proprietile de sinterizare (sinterizabilitatea):

valoarea rezistenei la rupere obinut la diferite densiti i temperaturi de sinterizare

factorul de modificare a dimensiunilor (contracia la sinterizare)

alte caracteristici influenate de procesul sinterizrii i care prezint importan asupra asigurrii funcionalitii pieselor sinterizate din pulberi

Principalele proprieti ale pulberilor

Proprieti morfologice:

forma particulei (sferic, neregulat, spongioas,

dendritic, aplatizat, acicular, etc.)

calitatea suprafeei particulei

structura intern a particulei

suprafaa specific a particulei

repartiia granulometric a masei de pulbere

Proprieti chimice:

puritatea chimic

compoziia chimic

coninutul de impuriti

rezistena la coroziune

Principalele condiii care se impun pulberilor la fabricarea

pieselor sinterizate sunt:

puritate chimic, impus pentru piese care lucreaz n

tehnica de vrf precum tehnica vidului, chimie, electronic,

electrotehnic

compoziie granulometric prescris

suprafa specific mare

capacitate bun de presare

factor de umplere mic

fluiditate ridicat

potenial i capacitate de sinterizare mari

1. Densitatea aparent

indice al capacitii de umplere a cavitilor, pe care pulberile o

manifest pe parcursul fazei de alimentare a matrielor de

formare

masa pe unitatea de volum a unei anumite mrci de pulbere, n

condiii standardizate

important la dimensionarea sculelor pentru compactizare sau

alte metode de formare

Metoda plniei (ISO 3923-1:2008)

pulberilor metalice care curg liber printr-un orificiu circular cu

diametrul de 2,5 mm

pulberi care curg greu orificiu cu diametrul de 5 mm

Dispozitivul pentru determinarea densitii aparente i de ncercare a fluiditii pulberilor

1. Densitatea aparent

a Densitatea aparent

m Masa pulberii

V Volumul recipientului

Metoda volumetrului Scott

(ISO 3923-2:2008)

pentru pulberile care nu

curg liber prin orificiul

plniei standardizate

Volumetrul Skott

2. Compactitatea de umplere (densitatea relativ de umplere)

raportul dintre densitatea aparent a (g/cm3 i densitatea real

a materialului pulberii m n g/cm3

Porozitatea de umplere

3. Densitatea de scuturare (tasare) (ISO 3953)

masa unitii de volum a unei

pulberi dintr-un recipient n

care a fost tasat n condiii

specificate

t (g/cm3) raportul dintre

masa de pulbere (100 g) i

volumul ocupat de pulberea

tasat din cilindru n urma

scuturrii (cm3)

Volumul de tasare (cm3)

Compactitatea de scuturare (%)

Porozitatea de scuturare (%)

Schema dispozitivului de tasare scuturare a pulberilor

1 cilindru gradat, 2 suport, 3 cam, 4 ghidaj (manon)

4. Factorul de umplere

raportul dintre nlimea pulberii liber vrsat (hu) n matri i

nlimea presatului (hp) msurat dup extragerea din matri

Masa de umplere este aceeai cu masa presatului

mu = mp

hu a = hp p

a-densitatea aparent

p-densitatea presatului

Schema principiului de calcul a cantitii de umplere 1 matri, 2 poanson inferior, 3 poanson superior,

4 pulbere , 5 comprimat (presat)

Indicii proprietilor tehnologice de umplere a pulberilor sunt

influenai de urmtorii factori:

forma particulelor, calitatea suprafeei particulei

pulberile cu particule sferice i cu suprafa neted aranjament mult mai

compact dect cele cu form neregulat cu suprafa interioar poroas sau

dendritic

distribuie granulometric

distribuie granulometric extins volum de umplere mai mic densitate

aparent de umplere i compactitate mare

Mcinrea n mori cu bile / tratamentde recoacere reductoare

Densitatea aparent crete

Fracia

granulometric

Densitatea aparent

(g/cm3)

(mm) Fe electrolitic Cr-Ni Fe redus

0,1500,100 3,6 4,5 2,15

0,1000,075 3,4 4,5 -

0,0750,050 3,1 4,5 -

0,0500,040 2,8 4,5 2,08

-0,040 2,4 4,3 1,87

Influena formei i mrimii granulelor asupra densitii de umplere

Densitatea aparent (g/cm3)

Lubrifiantul Pulbere de Fe (RZ) Cu electrolitic

Fr aditivi 2,36 2,27

0,5% Stearat de Zn 2,57 -

1,0% Stearat Zn 2,57 -

1,5% Stearat Zn 2,51 -

0,1% Acid stearic - 2,67

0,2%Acid stearic - 2,40

0,5% Acid stearic - 2,27

Influena lubrifiantului asupra densitii aparente

Utilizare lubrifiani crete densitatea aparent

Amestec de fracii granulometrice

crete gradul de mpachetare

= plasarea particulelor mici n

interstiiile goale dintre

particulele mari

Influena amestecului de pulberi asupra compactitii de scuturare

Influena timpului de scuturare asupra densitii de scuturare

Amestec binar de

pulberi sferice

porozitatea

amestecului depinde

de raportul

dimensiunilor d1 / d2

Influena raportului dimensiunilor fraciilor i a componentei grosolane asupra porozitii

amestecului binar de pulbere

5. Capacitatea de curgere (fluiditatea)

definete comportarea unei pulberi la curgerea printr-un orificiu calibrat

Indicele care exprim capacitatea de curgere = timpul de curgere

Timpul de curgere durata necesar (n secunde) curgerii unei cantiti determinate de pulbere (50 g) printr-un orificiu standard n condiii specificate de standard (ISO 4490- Metoda Hall)

Fluiditatea pulberilor depinde de

materialul pulberii

forma i calitatea suprafeei granulelor

repartiia granulometric

coninutul de impuriti din pulbere

umiditatea pulberii uscare pulbere n etuv la (100-110) C, timp de o or i apoi rcit n exicator pn la 20 C

Fluiditatea pulberilor

reglarea ritmului de lucru (tactul) al preselor automate

determin productivitatea de formare a presatelor

umplerea rapid, sigur i complet a cavitii matrielor de presare

Pulberile fine curg mai greu dect cele grosolane

suprafa specific mare frecare intens ntre particule pulberii datorit suprafeelor mai mari de contact

Pulberile foarte fine (- 30 m) nu prezint capacitate de curgere

Dependena fluiditii de mrimea i forma granulelor pulberilor de cupru

Curgerea pulberii este

influenat de

frecarea dintre particule i

dintre pulbere i peretele

plniei

raza r a orificiului plniei

unde n = 2,462,79

t

1

r n

Influena compoziiei granulometrice a amestecului de pulberi asupra fluiditii

Fluiditatea (sec/50 g)

Aditivul Cantitate (%) Fe electrolitic Fe atomizat Fe RZ

Fr lubrifiani - 22,0 26,3 -

Stearat de Zn 0,25 26,5 28,1 -

Stearat de Zn 0,5 30,0 30,5 -

Stearat de Zn 1,0 nu curge 35,0 -

Fr lubrifiant - - - 28,6

Ap 0,0011 - - 29,0

Ap 0,067 - - 29,6

Ap 0,122 - - nu curge

Influena lubrifianilor asupra fluiditii pulberilor

Presabilitatea pulberilor

Presabilitatea (compresibilitatea, compactibilitatea) aptitudinea unei

mase de pulbere de a-i mri densitatea, sub aciunea diferitelor presiuni

de compactizare

ISO 3927:2007 capacitatea unei pulberi de a fi compactizat (densificat)

prin aplicarea unei presiuni

Matri pentru determinarea presabilitii

pulberilor

rearanjarea relativ a particulelor

reducerea spaiilor dintre ele

creterea cea mai mare a densitii

deformarea elastica a particulelor - n punctele de contact

mrirea suprafeelor de contact dintre particule

reducerea volumului porilor

nmagazinarea unei energii remanente reziduale

deformarea plastica i curgerea materialului

reducerea porilor dimensiuni foarte mici

Determinrile experimentale curba de compresibilitate (presabilitate)

coordonatele: densitatea comprimatului presiunea de compactizare

Din punct de vedere practic, cunoaterea presabilitii unei pulberi este

important sub mai multe aspecte:

Variaia de volum a agregatului de pulberi produs n urma presrii va fi

determinant pentru dimensionarea sculelor de compactizare, att din

punct de vedere al curselor de presare, ct i al dimensiunii prilor

active;

Presabilitatea mai mare a unei pulberi va produce, pe lng o densitate

mai mare, i un presat cu rezisten mecanic superioar, care poate fi

mai uor manipulat ntre operaii;

Densitatea presatului, realizat n urma compactizrii, va avea o

influen semnificativ i asupra calitii finale a pieselor. Astfel, o

densitate mai mare a presatului, respectiv o proporie mai redus a

porilor, va mri, de asemenea, densitatea final a materialului piesei n

urma sinterizrii i va produce, implicit, proprieti mecanice superioare.

Densitatea mai mare a semifabricatului presat va reduce modificrile

dimensionale produse n timpul sinterizrii i astfel va crete precizia

final.

Relaii care definesc modele ale compactizrii pulberilor

Hirschhorn

pi - densitatea presatelor, g/cm3

m - densitatea teoretic a materialului pulberii (amestecului), g/cm3

u - densitatea aparent de umplere, g/cm3

Ecuaia Balin

cr - rezistena specific, cr= HB=HV

= 100/Cpi = m/ pi

m - constant

H =

-

-

pi u

m u

p = [MPa]

cr

m

Relaii care definesc modele ale compactizrii pulberilor

Hewitt

D - densitatea relativ a presatului

K i B constante

presiuni de compactizare 150-800 MPa

p =

k

(1- D) + B [MPa]

1 1ln

D = = C

pi

m

p

presiune de compactizare -

densificare

Ecuaia generalizat de compactizare- Shapiro (1994)

P0 - porozitatea de umplere a pulberii (p=0)

P - porozitatea presatului obinut la presiunea de compactizare p

k constant, depinde de natura pulberii

b - constant empiric determinat experimental

P=P0 e-kp-bp

Ecuaia Shapiro-Konopicky

P=P0 e-kp

Ecuaia Kawakita

C - gradul de reducere a volumului

a, b - constante determinate experimental

Rezultatele experimentale arat c acest model respect n

principal faza a II-a de densificare, adic compactizarea prin

deformare plastic a materialului granulelor pulberii

C =

V - V

V =

a b p

1 + b p

o

o

Fazele mecanismului de densificare conform ecuaiei

generalizate

Ecuaia Torkar exprim fenomenul de atenuare a efectului presiunii de compactizare n funcie de distana h de la poanson, cauzat de

frecarea dintre granulele pulberii i materialul peretelui matriei

p1 - presiunea aplicat pe poanson

D - diametrul presatului

- coeficient de frecare dintre granule i peretele matriei

K - coeficient determinat experimental

p2 1 = p exp - 8

h

D k

Distribuia densitii pe nlimea presatului

harta densitii la presarea pulberii de Ni

variaia porozitii pe nlime la presarea pulberii 316L

Factori de influen asupra presabilitii

Influena naturii pulberii

presabilitatea = f (duritatea i deformabilitatea plastic a materialului

pulberii)

)p log - HB log(KC

HB = P

c

0

pC - presiunea de compactizare C0 - compactitatea pulberii liber vrsate K - constant

1- pulberi supercompresibile 2- pulberi cu compactibilitate nalt 3- pulberi cu compactibilitate normal

impuritile, elementele de aliere,

densitatea mare de dislocaii,

gradul de deformare scad

presabilitatea

Presabilitatea = f (forma, dimensiunea, calitatea, mrimea suprafeei

particulelor)

pulberile cu particule de form sferic compactitatea dup presare

redus

Dependenta compactitate de presare (la 400 MPa)-compactitate aparent de umplere a unor pulberi de fier

creterea densitii aparente de umplere creterea presabilitii

Influena factorilor tehnologici

presarea pulberilor n matrie rigide neuniformitatea distribuiei densitii

presatului variaia densitii pe nlimea presatului

grad de omogenitate al densitii

h/d 4 presare bilaterala

h/d 2 presarea cu matri flotant

nlimea de umplere a matriei s nu depeasc ~ 3 ori nlimea impus a

presatului

Influena presiunii de compactizare (la presarea izostatic) asupra densificrii

Influenta presiunii de compactizare asupra densitii produselor din pulbere fin de cupru, n diferite

conditii tehnologice

Influena factorilor tehnologici

Efectul dublei presri asupra porozittii (a - Bockstiegel; b - Vinogradov).

Influenta continutului de stearat de zinc asupra densittii si fortei specifice de scoatere a presatelor

pulbere de fier NC 100.24

pulbere de cupru electrolitic

Influena procedeului de presare

presare unidirecional bilateral n matri descreterea densitii n

direcia propagrii presiunii zon "neutr" cu densitatea mai redus

presare izostatic densiti mari

presare cu impulsuri electrohidrodinamica

Influenta energiei de descrcare asupra

compactittii presatelor

Densiti de presare obinute prin diverse procedee de compactizare

dubla presare i presare izostatic

presare normal i presare dinamic

presare oscilanta (orbitala)

Densiti egale presarea orbital cu ase cicluri este necesar o

for de aproximativ 12 ori mai mic dect cea impus de presarea

clasic unidirecional, iar n cazul aplicrii numai a unui ciclu, fora

se reduce de aproximativ 6 ori

Curbele de presabilitate la presarea uniaxial i oscilant

Influena avansului de presare orbital asupra

densitii presatelor

STABILITATEA FORMEI PRESATULUI

Rezistena muchiilor

tamburul se rotete timp de 15 minute cu o turaie de 60

rot/min

Schema aparatului pentru determinarea rezistenei muchiilor

M = 100 1 -

m - m

m %

1 2

1

m1 - masa total a celor cinci

epruvete presate naintea ncercrii

m2 - masa dup ncercare

Rezistena mecanic a presatului (rezistena la crud)

rezistenei la ncovoiere SREN 23995 (ISO 3995

Influena presiunii de compactizare asupra rezistenei muchiilor

presatului

Schema ncercrii la ncovoiere a

comprimatelor din pulberi

S = 3F L / 2 t2w [N / mm

2]

F - fora max. de rupere

la ncovoiere (N)

L distana ntre reazeme (mm)

t nlimea epruvetei (mm)

w limea epruvetei (mm)

FORME CONSTRUCTIV-TEHNOLOGICE ALE PIESELOR DIN

PULBERI I ALE MATRIELOR DE PRESARE

forma piesei trebuie s asigure scoaterea uoar din matria de presare, de aceea se recomand a se prevedea uoare coniciti, pentru facilitarea desprinderii poansoanelor din presat, i de asemenea, teirea muchiilor n vederea evitrii distrugerii comprimatelor la scoatere i n timpul manipulrii dintre operaii

evitarea formelor de complexitate mare n plane perpendiculare pe direcia presrii, acestea urmnd a fi realizate ulterior prin prelucrri suplimentare de achiere

asigurarea unei compactiti uniforme prin meninerea valorii raportului nlime-diametru ntre 2 i 2,5, sau pn la maximum 4, n cazul pieselor cu perei groi

evitarea variaiilor brute ale grosimii pereilor, ale trecerilor de seciune i ale proeminenelor, printr-o corelare dimensional corespunztoare

evitarea pereilor subiri, a spaiilor nguste i ascuite n care nu se poate asigura ptrunderea pulberii pentru umplerea complet a matriei

Recomandri privind

proiectarea pieselor din

pulberi metalice

Recomandri privind

proiectarea pieselor din

pulberi metalice

Soluii constructive pentru matriele de presare a pieselor de diferite forme, din pulberi

metalice

Mecanismul n m s Autor

Evaporare - condensare 3 1 fr contracie Kuczynski

Difuzie de suprafa 7 3 fr contracie Kuczynski

Curgere vscoas 2 1 1 Frenkel

Difuzie n volum 5 2 0,4 Kuczynski

Difuzie la limita grunilor 6 2 0,3 Kuczynski

SINTERIZABILITATEA PULBERILOR METALICE

Mecanismele transportului de material n zona de contact a granulelor

legea de cretere a puntii intergranulare x

legea teoretic a contraciei - l

tTK = r

xm

n

l

lts

0

= F T

x - raza punii (gtului) intergranulare (mm)

r - raza granulei pulberii (mm)

t - timpul de nclzire (sec)

n, m, s - mrimi ce depind de tipul

mecanismului transportorului de material

K(T), F(T) - funcii care depind de

temperatura de nclzire T

Sinterizabilitate - INDICI DE APRECIERE

caracterizeaz comportarea pulberilor sau a sistemelor de pulberi

metalice reale la operaia de sinterizare

Compact presat sistem termodinamic instabil

energie liber mare

nclzire trecerea din starea metastabil, de

energie i, ntr-o stare termodinamic de echilibru

mai stabil, dat de o energie liber f mai mic, prin

depirea barierei de potenial de energie max

Principalul factor care determin sinterizabilitatea

energia de activare a procesului Q energia

necesar a fi introdus n sistem pentru a-l

aduce din starea iniial n vrful barierei de

potenial

Variaia energiei libere a unui sistem de pulberi

la sinterizare

capacitatea de sinterizare numrul de atomi din sistem care la un

moment dat posed o energie superioar lui Q

potenial de sinterizare diferena dintre energiile libere ale strii iniiale

i finale ( i - f) caracterizeaz gradul de instabilitate termodinamic a

sistemului de pulberi n raport cu starea sinterizat

viteza de sinterizare variaia volumului n unitatea de timp

K - factor de proporionalitate dependent de diferena

i- f condiia de sinterizabilitate

e-Q/RT - numrul de atomi din sistem avnd o energie superioar lui Q capacitatea

de sinterizare

n = eQ RT

v =

dV

dt K e

Q RT

Mrimea vitezei de sinterizare msur a sinterizabilitii

unui sistem de pulberi

Vp0 - volumul iniial al porilor

Vp(t) - volumul porilor la momentul t al sinterizrii

K0 - constant care nu depinde de temperatur

V t

V

p

p0

= exp - k tn k = k exp nQ

RT0

Bockstiegel metod de determinare a sinterizabilitii pe

baza rezistenei la traciune a sinterizatelor

graficele rezistenei la traciune n funcie de

densitile de compactizare sunt curbe ale

cror asimptote, indiferent de condiiile de

sinterizare (temperatur i durat de

sinterizare), intersecteaz abscisa la o anumit

valoare a densitii

pulbere de fier 5,5 g/cm3

Sinterizabilitatea S panta asimptotelor

Variaia energiei libere a unui sistem de pulberi la sinterizare

Pulbere de fier Sinterizabilitatea (S)

( ) - rezistena la traciune a unui sinterizat cu

densitatea de compactizare

densitate de compactizare standard = 6,5 g/cm3

Sinterizabilitatea pulberilor de fier este definit prin valoarea rezistenei la traciune a unui corp sinterizat, compactizat iniial la o densitate de 6,5 g/cm3

Valoarea sinterizabilitii f (condiiile de sinterizare,

parametrii procesului de presare)

S = - 5,5

S = r

Orban metod pentru aprecierea sinterizabilitii pulberilor de fier, elimina influena parametrilor afereni presrii

Sinterizabilitatea rezistena la traciune a sinterizatelor obinute din compacte presate la acelai factor de densificare H

Factor de densificare Hs (Hirschhorn) valori cuprinse ntre 0 i 1

s

s p

t p

H = -

-

Sinterizabilitatea

viteza medie de sinterizare ntr-un interval de timp

creterea relativ a densitii prin sinterizare

(sinterizabilitatea este direct proporional cu creterea

relativ a densitii )

m

s p

p

v =V - V

t = k

Factorii de influen asupra

sinterizabilitii

1. Influenta propriettilor originare ale pulberii

Mrimea granulelor i forma granulelor

Sinterizabilitatea

Pulberea Granulai

a[mm]

Densitatea

/compactitatea

de presare

Viteza de

contracie

[min-1

]

Compactitatea

[%]

Cu

-56 +45

-45

6,7g/cm

3

6,7g/cm3

3x10

-5

10x10-5

W

-16 +14

-4 +3

0,5

63,4%

64,1%

62,6%

71

72

73

Structura cristalin i ecruisarea

Efectul ecruisrii asupra sinterizabilitii

Temperatura, [C] Sinterizabilitatea*

Mcinare 16h,

grad de deformare >20%

Recoacere

1065C/1h/H2

1065

1120

1175

0,14

0,17

0,19

0,10

0,12

0,14

p t

p s

s -

- = H

1. Influenta propriettilor originare ale pulberii

2. Influenta propriettilor presatelor

Efectul presiunii de compactizare asupra

densitii presatelor si sinterizatelor

Influenta densitii de presare si a temperaturii de sinterizate asupra

densificrii prin sinterizare

Pulberea

Presiunea de

compactizare

[MPa]

Densitatea

de presare

[g/cm3]

Temperatura

de

sinterizare

[C]

Densitatea de

sinterizare

[g/cm3]

Fe

465

775

6,72

7,23

1120

1120

6,73

7,25

Mo

560

775

560

775

-

-

-

-

1200

1200

1700

1700

8,0

8,6

9,8

10,0

Co

620

930

620

930

6,03

6,61

6,03

6,61

700

700

1100

1100

6,05

6,62

8,36

8,38

Efectul densitii de presare i a temperaturii de sinterizare

asupra densitii dup sinterizare pentru diferite

pulberi metalice

Densitatea presatelor

Lubrifiani de presare adaos optim (0,5-0,75)% stearat de zinc n presate

2. Influenta propriettilor presatelor

Temperatura de sinterizare

mrirea temperaturii crete puternic viteza de sinterizare a pulberilor exprimat

ca atare sau sub forma contraciilor

3. Influenta parametrilor sinterizrii

Influenta temperaturii asupra densitii dup sinterizare la

diferite presiuni de compactizare

Temperatura de sinterizare

3. Influenta parametrilor sinterizrii

Influenta temperaturii de sinterizare asupra densificrii

sinterizatelor feroase

Densitatea i rezistena sinterizatelor din pulberi de Cu, n funcie de temperatura de sinterizare i

densitatea de presare

Durata de sinterizare

influeneaz n mai mic msur intensitatea procesului de sinterizare

gradul de densificare la sinterizare crete cu creterea duratei

3. Influenta parametrilor sinterizrii

Contraciile sinterizatelor Fe (diferite pulberi) - Cu n funcie de

durata sinterizrii

Influena parametrilor de sinterizare asupra proprietilor sinterizatelor

creterea caracteristicilor fizico-mecanice pn la o valoare optim a

temperaturii de sinterizare, peste aceast valoare pot s apar

modificri structurale care conduc la scderea proprietilor fizico-

mecanice, ca de exemplu creterea grunilor cristalini

4. Influenta tipului de sinterizare

Tipuri de sinterizare: c.c.- compus chimic omogen; a.m.- amestec mecanic de

componeni puri; p.p.- pulbere prealiat sub limitele de solubilitate n stare

solid; t- amestec mecanic din topitur

Tipul I.

nu se formeaz faz lichid, i nici faze noi

compoziia chimic nu se modific

efectele sinterizrii depind de proprietile pulberii utilizate, regimul de presare i de parametrii sinterizrii

sinterizarea este nsoit de contracie

proprietile finale depind de gradul de sinterizare

Tipul II componenii nu reacioneaz ntre ei i rmn solizi n timpul sinterizrii

procesul de sinterizare este redus n intensitate

proprietile fizico-mecanice sunt greu de definit i depind nu numai de gradul de sinterizare, ci i de omogenitatea componenilor, fineea i omogenitatea dispersiei etc.

Tipul III

componenii reacioneaz ntre ei formnd compui chimici sau soluii solide, fr formare de faz lichid, este cazul cel mai folosit pentru realizarea unor produse sinterizate pentru construcia de maini

se formeaz faze noi

fineea i omogenitatea amestecului de pulberi influeneaz uniformitatea procesului de sinterizare

contracia este mai mic i nu totdeauna uniform n masa amestecului

proprietile fizico-mecanice ale produsului sinterizat depind de gradul de sinterizare i de gradul de omogenizare chimic

4. Influenta tipului de sinterizare

Tipul IV

Sinterizarea cu faz lichid

mecanismul sinterizrii este mai accelerat

pot s apar faze noi

se pot realiza compactiti mari

contracia este, de regul, mare

4. Influenta tipului de sinterizare

Dependenta compactitii otelurilor rapide dup sinterizare cu faz lichid:1-la

1230C; 2-dubl sinterizare la 1230C (sinterizare -represare - resinterizare)

DEPENDENTA: PROPRIETTI- DENSITATE

Densitatea sinterizatelor din pulberi de fier n funcie de

temperatura de sinterizare

Rezistena la traciune a sinterizatelor din pulberi de fier Hganas

densitatea dup sinterizare influena foarte puternic asupra

rezistenei mecanice a materialelor

Pulberi de grafit sau/i de cupru se adaug pulberilor de fier, n special

n scopul mririi rezistenei mecanice, iar nichel mai ales n vederea

creterii clibilitii acestor oeluri

Rezisten mecanic pentru sinterizatele din pulberea prealiat de fier Distaloy AE( Fe + 4% Ni + 1,5% Cu + 0,5 % Mo) n amestec cu

diferite adaosuri de carbon

Dependena rezistenei la rupere i alungirii de densitatea

sinterizatelor Fe-Cu (1,5%Cu; 2-3% Cu; 3-4,5% Cu)

Influena densitii asupra proprietilor sinterizatelor Fe-Ni

(1-fr Ni; 2-2,5% Ni; 3-5%Ni)

Sinterizabilitatea aliajelor grele

de tip 90% W - 10% (Ni, X) crete

substanial cu ct coninutul de Ni

din componenta "liant" este mai

mare

legea de variaie a rezistenei la rupere i a limitei de curgere cu

porozitatea

V1 = 5,13 pentru granulaia -40 m

V1 = 6,86 pentru granulaia ( 40 -80) m

V1 = 6,63 pentru granulaia (+80 -125) m

Dac se face abstracie de granulaia pulberii utilizate i se consider toate

rezultatele experimentale pe tot domeniul porozitilor

unde V2 = 4,49

R Pp = R exp - V0 1

PV-exp P - 1R = R 222

0p

Incercarea la traciune a tablelor poroase sinterizate inoxidabile din pulbere 316L

Dependena rezistenei la rupere i limitei de curgere n funcie de porozitate i granulaie(316L)

Incercarea la traciune a tablelor poroase sinterizate inoxidabile din pulbere 316L

variaia limitei de curgere a tablelor poroase inoxidabile cu porozitatea - rezultatul analizei pe calculator aceeai form

de variaie pentru granulaiile de pulbere V2 = 2.27 pentru granulaia -40 m; V2 = 3,48 pentru granulaia (+40-80) m; V2 = 4,39 pentru granulaia (+80-125) m; V2 = 3,12 indiferent de granulaie

PRELUCRABILITATEA PRIN ACHIERE A

MATERIALELOR SINTERIZATE

Prelucrabilitatea prin achiere (P.A.) capacitatea unui material de a fi

prelucrat, n scopul modificrii formei i dimensiunilor, prin detaare de

achii, n condiii tehnologice ct mai avantajoase

Viteza de achiere

i

durabilitatea sculei

Solicitri mecanice

n timpul achierii

Consumul energetic

la achiere

Calitatea suprafeei

prelucrate

PRELUCRABILITATEA

PRIN ACHIERE (P.A.)

Criterii de definire a prelucrabilitii prin achiere

Principalele mrimi utilizate pentru aprecierea achiabilitii

uzura i durabilitatea sculei

viteza de achiere vT

forele de achiere i momentul de achiere

puterea de achiere

forma achiilor

temperatura din zona de achiere

indici specifici ai procesului de prelucrare - exemplu: numrul

de guri posibil a fi executate pn la o uzur dat a burghiului

Criterii de apreciere a achiabilitii

analiza poziiei curbelor durabilitate - vitez de achiere (criteriul

de uzur)

criteriul formei achiilor

Factori de dependen ai prelucrabilitii prin

achiere a materialelor sinterizate

Porozitatea Forma i mrimea porilor

Proprietile granulelor

pulberii

Compoziia chimic

Structura

Impuriti

Adezivi

Procedeul de achiere

Parametrii regimului de achiere

Geometria sculei achietoare

Fluidul de achiere

Temperatura de achiere

Structura

specific

Factorul de

material ai

matricei metalice

Condiii de

achiere

FACTORI DE

INFLUENA

P.A.

Structura specifica

Pori contactul necontinuu ntre materialul de prelucrat i muchia

achietoare a sculei ntreruperi frecvente ale procesului de achiere

prin microocuri repetate asupra tiului

uzura tiului sub form de microciupituri a cror mrime este

aproximativ egal cu dimensiunile medii ale porilor materialului

sinterizat prelucrat

Schema achierii materialului sinterizat

Dependena uzurii burghiului de numrul de guri executate i de densitatea materialului

sinterizat (304L)

Influena densitii relative asupra durabilitii burghiului

la gurirea materialului sinterizat inox 304L

Structura specifica

Dependena forei de achiere (a) i momentului de achiere (b) de

densitatea relativ pentru diverse grade de uzur a burghiului la

gurirea materialului 304L

efortul de achiere depinde i de starea uzurii burghiului

studiile metalografice scot n eviden densificarea prin ecruisare

i densificarea stratului superficial al suprafeei prelucrate, a crui

grosime depinde de regimul de achiere, de porozitate i de gradul de

uzur al sculei achietoare

Structura specifica

porozitatea scderea conductivitii termice i difuzivitii

termice creterea temperaturii n zona de achiere intensific uzura sculei (uzura termic), activeaz oxidarea materialului i

reaciile chimice n suprafaa prelucrat

Structura specifica

Factori de material

Materiale sinterizate fier-grafit

cei mai buni indici de achiabilitate structura feritic, scad in ordinea:

structur ferito-perlitic, perlitic, perlito-cenrentitic

Imbuntirea prelucrabilitii prin achiere utilizarea aditivilor

reducerea forelor de achiere, mrirea durabilitii sculelor

achietoare, micorarea rugozitii, dar cu unele efecte secundare cum

ar fi modificri dimensionale n urma sinterizrii i n unele cazuri

reducerea caracteristicilor fizico-mecanice

Aditivi (%) Efectul asupra

P.A.

Modificri dimensionale

dup sinterizare

Efectul asupra

propr. mecanice

(0-2,2)% Sn cretere uoar 0 0

(0-2,5)% Pb cretere pronunat cretere uoar scdere accentuat

(0-1,0)% Mn cretere pronunat - -

90-0,5)% S cretere pronunat cretere uoar -

(0-0,5)% MnS cretere pronunat - 0

(0-0,8)%

MoS2

cretere pronunat cretere uoar 0

(0-2,0)% Bi cretere pronunat - 0

(0-0,25)% Se cretere pronunat cretere uoar scdere uoar

0,1 %BN cretere uoar - scdere uoar

Cu (infiltrare) cretere pronunat cretere pronunat cretere uoar

Condiiile de achiere

Adncimea de achiere la prelucrarea pieselor sinterizare este n

general mic, de circa (0,23) mm, neavnd practic influen asupra

rugozitii suprafeei prelucrate

Viteza de achiere influeneaz durabilitatea sculei achietoare i

productivitatea prelucrrii, depinznd de porozitatea i natura

materialului matricei metalice

Avansul influeneaz att durabilitatea sculei ct i calitatea

suprafeei prelucrate

Geometria prii active a sculei achietoare