Per què és important la terminologia metal·lúrgica
La sinterització i la família més àmplia de processos de metal·lúrgia de pols es descriuen mitjançant un vocabulari especialitzat, i la confusió en aquest vocabulari es converteix directament en risc comercial. Una comanda de compra que cita la densitat sense dir si vol dir densitat relativa o absoluta, o un dibuix que exigeix duresa sense distingir la duresa aparent de la sòlida, es pot produir, rebutjar i tornar a produir abans que ningú n'identifiqui la causa real. La ISO 3252 proporciona el vocabulari normalitzat per a la metal·lúrgia de pols i els termes següents s'agrupen tal com apareixen en les discussions tècniques, proves i documents d'inspecció.
Per a un proveïdor o comprador de materials metal·lúrgics, el valor pràctic d'aquesta llista és que cada terme es pot adjuntar a una variable mesurable i a una condició de prova especificada. Els termes sense una condició de mesura són de poca utilitat quan s'ha d'acceptar o rebutjar una comanda.
Fonaments de sinterització
La sinterització és el tractament tèrmic d'una pols o un compacte a una temperatura inferior al punt de fusió del seu constituent principal, realitzat de manera que l'enllaç metal·lúrgic entre partícules augmenti la resistència de la peça. Al voltant d'aquesta definició bàsica hi ha diversos termes que descriuen com s'executa un cicle i què passa dins d'ell.
Sinterització:Enllaç tèrmic de partícules en pols o compacte, a una temperatura inferior al punt de fusió del component principal.
Presintering (pre-cremar):escalfar el compacte a una temperatura inferior a la temperatura final de sinterització, normalment per eliminar el lubricant o per donar resistència a la manipulació de la peça.
Material d'embalatge:un llit de pols en el qual s'incorporen els compactats durant la presinterització o la sinterització, de manera que quedin separats i protegits.
Sinterització a pressió:un procés de sinterització en el qual s'aplica pressió uniaxial mentre la peça està a temperatura.
Sinterització de pols soltes (sinterització per gravetat):la pols es sinteritza directament, sense un pas de premsat.
Sinterització-líquida:una pols o un compacte d'almenys dos components es sinteritza en condicions que formen una fase líquida.
Infiltració:els porus d'una peça no sinteritzada o sinteritzada s'omplen, en estat fos, amb un metall o aliatge el punt de fusió del qual és inferior al de la peça.
Desparafinat (apagat-):utilitzant la calor per expulsar additius orgànics com aglutinants i lubricants del compacte.
Val la pena destacar la distinció entre la presinterització i la sinterització final, perquè un cicle descrit només com a "sinterització" pot ser, de fet, un pas d'eliminació de l'aglutinant seguit d'un tractament separat d'alta-temperatura, i els dos passos comporten riscos de qualitat diferents.
Processos de sinterització i tipus de forn
Els forns continus dominen la sinterització de producció perquè mantenen un perfil tèrmic estable i donen un rendiment previsible. Les tres configuracions comunes són:
| Tipus de forn | Principi de transport | Ús típic |
|---|---|---|
| Forn de cinturó de malla | Les peces es porten contínuament sobre un cinturó de malla protegit per una mufla | Peces petites i mitjanes de gran-volum |
| Forn de-bigues ambulants | Les peces col·locades a les safates de sinterització s'avancen mitjançant un sistema de-biga caminant | Càrregues més pesades i atmosferes controlades |
| Forn d'empenta | Les peces carregades als vaixells s'avança mitjançant un mecanisme d'empenta | Peces grans i temperatures de sinterització més altes |
La selecció depèn de la massa de la part, el rendiment i l'atmosfera requerida. Quan aquest terme apareix en un full de dades o en un informe de prova, el requisit mesurable és el perfil tèrmic que experimenta realment la peça, de manera que les propietats següents es poden comparar de manera similar-per-.
Defectes i desviacions del procés
Les desviacions del cicle previst produeixen el seu propi vocabulari, i cadascun d'aquests termes apunta a una acció correctiva específica.
Sobresinterització:temperatura de sinterització massa alta o temps massa llarg, de manera que el rendiment final del producte es deteriora.
Subsinterització:temperatura de sinterització massa baixa o temps massa curt, de manera que el producte no aconsegueix el rendiment requerit.
Blistering:violenta evolució de gas que forma bombolles a la superfície de la part sinteritzada.
Sudoració:fase líquida que exhauria del compacte durant el tractament tèrmic.
Pell sinteritzada:una capa superficial formada durant la sinterització les propietats de la qual difereixen de les de l'interior de la peça.
Formació del coll:el coll-com ponts que creixen entre les partícules a mesura que avança l'enllaç; això descriu el mecanisme previst en lloc d'un defecte.
A la pràctica, la subsinterització i la sobresinterització sovint es notifiquen com a queixes de densitat, per això s'ha de qualificar la densitat abans de poder utilitzar-la com a prova.
Propietats mesurades i com s'expressen
Els termes de propietat exigeixen la mateixa precisió que els termes del procés, perquè alguns d'ells només tenen sentit quan la condició de mesura s'indica al costat del valor.
| Terme | Definició |
|---|---|
| Densitat relativa | Relació entre la densitat del cos porós i la densitat de la mateixa composició en un estat lliure de porus-, expressada com a percentatge |
| Porositat | Relació entre el volum de tots els porus del cos i el volum total |
| Porositat de difusió | Els porus es formen quan un component es difon en un altre, tal com descriu l'efecte Kirkendall |
| Distribució de la mida dels porus | Proporció de porus a cada nivell de mida, calculada per nombre o per volum |
| Resistència a la trituració radial | Resistència a l'esclat d'una mostra cilíndrica sinteritzada mesurada aplicant pressió radial |
| Duresa aparent | Duresa del material sinteritzat mesurada en condicions especificades, inclosa la influència dels porus |
| Duresa sòlida | Duresa d'una fase, partícula o àrea especificada, mesurada en condicions específiques i excloent la influència dels porus |
La conseqüència pràctica és que la duresa aparent i la duresa sòlida mesurades en la mateixa mostra poden diferir substancialment, i cap xifra és incorrecta; responen a diferents preguntes. La densitat relativa es comporta de la mateixa manera, perquè només és comparable quan s'indica la densitat de referència utilitzada en el càlcul. Per a qualsevol peça comprada, l'especificació útil anomena conjuntament la propietat, la condició de prova i el límit d'acceptació.
La verificació normalment combina una mesura de densitat o porositat amb assaigs de duresa i una avaluació metal·logràfica de l'estructura de porus, recolzada per controls dimensionals de la part sinteritzada, perquè una microestructura correcta en les dimensions incorrectes encara és un lot rebutjat.
Preguntes freqüents
P: Quina diferència hi ha entre la duresa aparent i la duresa sòlida?
La duresa aparent es mesura en el material sinteritzat en condicions especificades i inclou l'efecte dels porus, mentre que la duresa sòlida es mesura en una fase, partícula o àrea en particular i exclou aquest efecte.
P: Per què la sobresinterització redueix el rendiment?
La temperatura o el temps excessius engrosen la microestructura i poden provocar un creixement no desitjat del gra o un moviment de fase líquida-, de manera que les propietats mecàniques cauen per sota de les d'una peça sinteritzada correctament.
P: La formació del coll és un defecte?
No. La formació del coll és l'enllaç metal·lúrgic entre partícules que pretén produir la sinterització; només es converteix en un problema quan es mesura en el lloc equivocat o en l'etapa equivocada.
P: Com s'ha de citar la densitat relativa en una especificació?
Sempre amb la densitat de referència utilitzada per al càlcul i el mètode d'assaig aplicat, perquè una mateixa peça es pot informar amb diferents densitats relatives a partir de diferents línies de base.
P: Què té a veure l'efecte Kirkendall amb la porositat?
Quan un component es difon en un altre a diferents ritmes, les vacants s'acumulen i es condensen en porus; aquests es descriuen com a porositat de difusió i són diferents dels defectes de premsat.
P: Quina diferència hi ha entre la infiltració i la sinterització en fase líquida-?
En la sinterització en fase líquida-el líquid es forma a partir dels components de la mateixa pols, mentre que la infiltració introdueix un farciment de fusió inferior-separat que flueix als porus existents.
