Proces výroby automobilových dílů práškové metalurgie

I. Přehled procesu a rozsah použití
Automobilové díly práškové metalurgie používají jako hlavní surovinu kovové prášky. Prostřednictvím tváření, slinování a následného-zpracování se dosahuje téměř-čisté{3}}tvarování a vysoce{4}}výkonné výroby. Proces je kompaktní, s vysokou spotřebou materiálu, díky čemuž je vhodný zejména pro velkoobjemové, konstrukčně složité a cenově-citlivé automobilové díly. Typické produkty zahrnují motory, převodovky, podvozky a příslušenství karoserie. Spotřeba na vozidlo na evropském a americkém trhu je přibližně 20 kg a tento trend se neustále zvyšuje. Mezi hlavní procesní cesty patří: příprava prášku surovin, míchání, lisování, slinování, konečná úprava/obrábění, tepelné zpracování a povrchová úprava, kontrola a dodávka balení.

 

II. Suroviny Prášek a míchání

• Příprava prášku: Primárně se používají prášky na bázi železa{0}}, které se běžně připravují atomizací vody/atomizace plynem, po níž následuje sušení, prosévání, žíhání a redukce za účelem snížení obsahu kyslíku/uhlíku a zlepšení stlačitelnosti a konzistence. Legující prvky lze zavést předlegováním nebo následným mícháním prášku.

• Míchání a předúprava: Základní prášek je rovnoměrně smíchán se slitinovými prášky (jako je Cu, Ni, Mo), grafitem (C) a pevnými mazivy (jako je stearát zinečnatý a amidový vosk), aby bylo zajištěno stabilní složení a distribuce velikosti částic. Smíšený prášek musí zabránit segregaci a oxidaci, aby byla zajištěna konzistence šarže.

 

III. Lisování a slinování

• Lisování: Namíchaný prášek se vloží do vlastní formy a lisuje se jednosměrně nebo obousměrně na hydraulickém lisu. Typický jednotkový lisovací tlak je přibližně 10–80 MPa, čímž se získá zelený polotovar s obrysem součásti. Tváření musí vyvažovat rovnoměrnost hustoty, rozměrovou přesnost a tvarovou přesnost.

• Zhuštění slinováním: Zelený polotovar se zahřeje v ochranné atmosféře (jako je N₂/H₂) na 70 %–90 % pod bod tání hlavních součástí. Běžný rozsah slinovacích teplot je přibližně 1100–1250 stupňů. Růst krčku a smršťování pórů je dosaženo povrchovou difuzí, difuzí po hranicích zrn a plastickým tokem. Konvenční hustota může dosáhnout 90 %–95 % teoretické hustoty, přičemž kombinuje pevnost a houževnatost.

• Metody vylepšení procesu: Ke zvýšení hustoty a výkonu lze zavést pokročilé technologie, jako je lisování za tepla (100–300 stupňů) a vysoko{2}}rychlostní lisování (HVC), aby se zvýšila hustota dílů na bázi železa- na přibližně 7,4–7,5 g/cm³, čímž se výrazně zlepší pevnost. To je vhodné pro kritické nosné-komponenty, jako jsou ventilová sedla, řetězová kola, ozubená kola a ojnice.

 

IV. Trasa vstřikování (MIM) (vhodná pro složité malé díly)

• Příprava krmiva: Jemný kovový prášek (<20 μm) is mixed with polymer binder in an internal mixer, followed by cooling, crushing, and granulation to form a uniform feed.

• Vstřikování: Vstřikování se provádí v rámci nastaveného okna teploty/tlaku/přídržného tlaku. Řízení plnění formy, odvětrávání a přídržného tlaku pro kompenzaci smrštění zabraňuje krátkým záběrům, svarovým liniím a koncentraci vnitřního napětí.

• Odstraňování pojiva a slinování: Pojivo se postupně odstraňuje rozpouštědlovými/tepelnými/katalytickými kroky, po kterých následuje zhuštění slinováním ve vakuu nebo inertní atmosféře. Díly MIM mají vysokou rozměrovou přesnost, s typickými tolerancemi regulovatelnými v rozmezí ±0,3 % a některé kritické rozměry dosahují ±0,1 %.

• Poznámky k použitelnosti: MIM (Metal Injection Molding) je vhodný pro složité 3D tvary a drobné prvky, ale má vysoké požadavky na zakládání formy, rovnoměrnost tloušťky stěny a sériovou výrobu. Běžně se používá pro pouzdra snímačů, trysky, svorky a malé součásti převodovky.

 

V. Post-zpracování, kontrola a řízení hromadné výroby

• Následné{0}}zpracování: V závislosti na pracovních podmínkách a funkčních požadavcích se pro dosažení cílové tvrdosti, pevnosti, odolnosti proti opotřebení a odolnosti proti korozi provádí dokončování/tvarování, obrábění (kritické oblasti spárování), tepelné zpracování (nauhličování, kalení, popouštění, slinovací kalení) a povrchová úprava (povlakování, galvanické pokovování, fosfátování, černění). Olejem-impregnovaná ložiska/samomazací-části mohou být ponořeny do oleje-.

• Kontrola a kontrola kvality: U slinutých dílů běžně dochází k lineárnímu smrštění přibližně o 20 %, což vyžaduje kontrolu pomocí rozměrových a polohových měření, testování tvrdosti/hustoty a nedestruktivního testování. U skrytých defektů, jako jsou pískové díry, škrábance a promáčkliny na vnitřních stěnách otvorů, lze ke zlepšení rychlosti detekce a účinnosti použít online kombinaci testování vířivými proudy a kontroly vnitřních otvorů pomocí optických vláken.

• Hromadná výroba a řízení procesů: Montáž automobilových dílů se obvykle řídí procesy IATF 16949 a APQP/PPAP, které stanoví FMEA, kontrolní plány, SPC/MSA a další systémové dokumenty. Ověření v uzavřeném cyklu je implementováno od vzorku nástrojů (OTS) přes pilotní výrobu až po hromadnou výrobu (SOP), aby byla zajištěna stabilita a sledovatelnost procesu.