La métallurgie des poudres, en tant qu'un des processus de base du « formage quasi net », présente un flux de production caractérisé par « un contrôle précis des matières premières et un traitement collaboratif multi-processus ». Grâce à des processus tels que le mélange, le moulage et le frittage, il permet une production efficace par lots de composants complexes.
Étape 1 : Prétraitement des matières premières et mélange précis
Le point de départ du processus est la préparation des matières premières - généralement, des poudres métalliques (telles que des poudres d'alliages à base de fer et de cuivre) sont utilisées comme matières premières de base, et certaines pièces haut de gamme ajouteront des poudres modifiées telles que le carbure de tungstène et le graphite. Les entreprises doivent d'abord filtrer et éliminer les impuretés des matières premières pour garantir que la taille des particules de poudre est uniforme (généralement contrôlée entre 50 et 200 mesh).
Ensuite, il entre dans l'**étape de mélange**, où les matières premières sont uniformément mélangées à travers un mélangeur professionnel de métallurgie des poudres : la poudre de métal de base, la poudre d'éléments d'alliage et les lubrifiants (tels que le stéarate de zinc) sont ajoutés au mélangeur conformément au rapport de formule, puis agités à basse vitesse pendant 1 à 2 heures dans un environnement fermé pour disperser complètement les poudres des différents composants. L'uniformité du mélange affecte directement les performances des pièces suivantes - les données d'un certain fabricant montrent que lorsque l'écart de mélange dépasse 2 %, la fluctuation de dureté des pièces augmentera de 15 %.
Étape 2 : Le moulage, qui consiste à « presser » la poudre pour en faire un flan
Une fois le mélange terminé, la poudre est envoyée dans la **machine de moulage** pour être mise en forme : selon la forme et la taille des pièces, les moules correspondants (y compris le moule supérieur, le moule inférieur et la cavité du moule) sont personnalisés. La poudre mélangée est introduite quantitativement dans la cavité du moule. Grâce au système hydraulique, une pression de 100 à 500 MPa est appliquée pour que les particules de poudre subissent une déformation plastique et se combinent étroitement, formant un « corps vert » (c'est-à-dire la forme initiale de la pièce non frittée).
La clé de cette étape est le « contrôle de la pression » : si la pression est trop faible, cela entraînera une densité insuffisante du corps vert (qui a tendance à se fissurer plus tard), tandis que si la pression est trop élevée, cela peut endommager le moule. Prenons l'exemple du siège de soupape d'une voiture. La pression de moulage est généralement fixée à 350 MPa et la densité du corps cru doit atteindre plus de 80 % de la densité théorique pour garantir la stabilité du frittage ultérieur.
Étape 3 : Frittage : Solidifier le flan en une pièce métallique
Le corps vert après moulage doit passer par un four de frittage continu pour terminer le « processus de frittage » du noyau – il s’agit d’une étape clé dans la métallurgie des poudres pour transformer la poudre libre en métal dense.
Le processus de frittage est divisé en trois étapes :
1. Section de préchauffage (200-400℃) : retirez le lubrifiant et l'humidité du corps vert pour éviter la formation de bulles à des températures élevées ultérieures ;
2. ** Section de frittage à haute température (800-1 200 ℃) ** : Réglez la température en fonction de la composition du matériau (par exemple, 1 120 ℃ est généralement défini pour les pièces à base de fer), provoquant la fusion et la diffusion de la surface des particules de poudre, formant des liaisons métallurgiques ;
3. ** Section de refroidissement ** : Du gaz inerte est introduit par des dispositifs de protection contre les gaz (tels que l'équipement de production d'hydrogène par décomposition de l'ammoniac et l'équipement de production d'azote par séparation de l'air) pour empêcher l'oxydation des pièces. Dans le même temps, la vitesse de refroidissement est contrôlée (généralement ≤5℃/min) pour éviter les déformations causées par les contraintes thermiques.
À ce stade, les entreprises seront équipées de ** dispositifs de protection contre les gaz ** (protection combinée par décomposition de l'ammoniac + génération d'azote par séparation de l'air) pour garantir la pureté de l'environnement de frittage - la pratique d'un certain fabricant montre que lorsque la teneur en oxygène est contrôlée en dessous de 50 ppm, la résistance à la corrosion des pièces peut être augmentée de 30 %.
Étape 4 : Mise en forme et post-traitement pour améliorer la précision et les performances
Après le frittage, les pièces peuvent présenter des écarts dimensionnels mineurs ou des surfaces rugueuses, qui doivent être corrigées avec précision par une machine de façonnage : placez les pièces dans le moule de façonnage et appliquez une certaine pression (généralement 60 % à 80 % de la pression du moule avant le frittage) pour que les dimensions de la pièce répondent aux exigences de conception (la précision peut être contrôlée à 0,01 mm près).
Si les pièces nécessitent des propriétés particulières (telles que la résistance à l'usure et la prévention de la rouille), un **injection d'huile/traitement de surface** sera également effectué : de l'huile lubrifiante est injectée dans les pores des pièces via une machine d'injection d'huile (adaptée aux pièces de roulement), ou des processus de carburation et de nitruration sont utilisés pour améliorer la dureté de la surface. Les données d'un certain fabricant de pièces de machines de construction montrent qu'après traitement de mise en forme et de huilage, le taux d'assemblage des pièces est passé de 92 % à 99,8 %.
Étape 5 : Inspection et livraison du produit fini
À la fin du processus se déroule un ** contrôle de qualité **. L'entreprise utilisera des équipements tels que des testeurs de dureté Brinell et des détecteurs de teneur en huile pour effectuer une inspection complète de la dureté, de la densité, de la teneur en huile et d'autres indicateurs des pièces.
La dureté doit répondre aux exigences de conception (par exemple, les pièces à base de fer sont généralement ≥HV350) ;
L'écart de densité ne dépasse pas 2% de la densité théorique.
La teneur en huile doit correspondre aux scénarios d'application des pièces (par exemple, la teneur en huile des pièces d'engrenages est d'environ 5 % à 8 %).
Les pièces qui réussissent l'inspection peuvent être livrées par lots en tant que produits finis et entrer dans les chaînes d'approvisionnement de domaines tels que l'automobile, l'électronique 3C et les machines de construction.
Des matières premières aux produits finis, le processus de métallurgie des poudres permet une production efficace et peu coûteuse de pièces complexes grâce à la coopération coordonnée « mélange – moulage – frittage – façonnage » – qui est également la raison principale de sa vulgarisation continue dans le domaine de la fabrication de précision.
Produits de métallurgie des poudres, coussinets imprégnés d'huile, composants mécaniques
