2차 성형 및 코이닝 프레스는 알파상의 고유한 소성 (공석 페라이트)을 활용하여 소결 부품의 표면을 기계적으로 변형시킵니다. 이 더 연성이 좋은 미세 구조상에 국부적인 압력을 가함으로써 프레스는 냉간 변형을 유도하여 표면 기공을 닫아 상당한 표면 치밀화와 더 엄격한 치수 정밀도를 얻습니다.
핵심 요점 느린 냉각 부품의 공석 페라이트의 높은 연성을 활용하여, 2차 프레스 작업은 표적화된 소성 변형을 통해 표면 치밀화를 달성합니다. 이 공정은 다공성 소결 표면을 고강도 부품(예: 기어 및 베어링)에 필수적인 경화되고 피로 저항성이 있는 층으로 효과적으로 변환합니다.
알파상 (페라이트)의 중요 역할
재료 소성의 활용
이 공정의 성공은 알파상, 즉 공석 페라이트의 특정 기계적 특성에 달려 있습니다. 이 상은 우수한 소성을 특징으로 하며, 다른 야금상보다 훨씬 더 연성이 좋습니다.
느린 냉각의 필요성
이 연성 상의 존재를 최대화하기 위해 소결 부품은 느린 냉각 공정을 거쳐야 합니다. 이러한 열 이력은 성형 작업의 물리적 응력을 파손 없이 견딜 수 있는 충분한 공석 페라이트의 형성을 보장합니다.
표면 특성에 대한 기계적 개선
표면 치밀화 달성
2차 프레스는 페라이트가 국부적으로 흐르게 하는 힘을 가합니다. 이 "냉간 성형" 또는 롤링 작용은 분말 야금 부품에 고유한 미세 기공을 물리적으로 닫아 거의 완전히 치밀한 표면층을 만듭니다.
표면 경도 증가
재료가 소성 변형을 겪으면서 가공 경화됩니다. 이는 내부 코어 재료보다 훨씬 더 단단하고 내마모성이 뛰어난 표면을 생성하여 표면 경화의 이점을 모방합니다.
피로 저항성 향상
부품의 피로 파괴는 종종 표면 결함이나 기공에서 시작됩니다. 표면을 치밀화하고 이러한 시작 지점을 제거함으로써, 이 공정은 베어링 및 기어와 같은 중요 부품의 피로 수명을 크게 향상시킵니다.
치수 정밀도 보장
재료 특성 외에도, 성형 프레스는 소결 공정으로 인한 사소한 왜곡을 수정합니다. 이는 최종 부품이 고정밀 조립에 필요한 엄격한 치수 공차를 충족하도록 보장합니다.
운영 고려 사항 및 절충점
열 이력에 대한 의존성
이 공정은 모든 소결 부품에 보편적으로 적용되는 것은 아닙니다. 냉각 속도에 엄격하게 의존합니다. 부품이 너무 빨리 냉각되면 페라이트 대신 더 단단한 상이 형성되어 소성이 감소하고 성형 중 균열 위험이 증가할 수 있습니다.
추가 공정 복잡성
2차 성형 또는 코이닝 단계를 구현하면 제조 공정에 추가 단계가 도입됩니다. 성능을 향상시키지만, 높은 표면 밀도가 필요하지 않은 "프레스 및 소결" 작업에 비해 특정 공구와 가공 시간이 필요합니다.
목표에 맞는 올바른 선택
분말 야금 부품에 2차 성형 또는 코이닝을 구현할지 여부를 결정할 때 특정 성능 요구 사항을 고려하십시오.
- 주요 초점이 고주기 피로 수명이라면: 표면 기공을 제거하기 위해 이 공정을 활용하십시오. 표면 밀도는 기어 및 베어링의 균열 시작을 방지하는 가장 큰 요인입니다.
- 주요 초점이 치수 정확도라면: 성형을 사용하여 소결 왜곡을 수정하지만, 재료 조성과 냉각 속도가 연성 페라이트 형성에 유리한지 확인하십시오.
이 공정은 열 제어와 기계적 성형의 교차점으로, 부품의 수명을 향상시킵니다.
요약 표:
| 특징 | PM 부품에 대한 성형/코이닝의 영향 | 부품에 대한 이점 |
|---|---|---|
| 표면 밀도 | 국부적 소성 흐름을 통해 미세 기공 폐쇄 | 내마모성 증가 |
| 표면 경도 | 알파상에서 가공 경화 유도 | 표면 경화 성능 모방 |
| 피로 수명 | 균열 시작 지점 제거 | 기어/베어링의 내구성 향상 |
| 정밀도 | 소결 유발 왜곡 수정 | 더 엄격한 치수 공차 |
| 재료 상태 | 연성 공석 페라이트 필요 | 균열 없는 냉간 성형 보장 |
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참고문헌
- A. S. Wronski, João Mascarenhas. Recent Developments in the Powder Metallurgy Processing of Steels. DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.455-456.253
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