윤활제와 바인더는 제조 효율성과 소결 전 부품의 물리적 무결성을 보장하기 위해 강철 분말 혼합물에 통합되는 중요한 공정 보조제입니다. 이러한 첨가제는 금속 분말이 압력 하에서 작동하는 방식을 근본적으로 변화시켜 느슨한 입자를 "그린" 컴팩트라고 하는 응집된 정밀한 모양으로 변환합니다.
공정에 필수적이지만, 이러한 첨가제는 임시적인 역할을 합니다. 값비싼 공구를 마모로부터 보호하고 최종 소결 단계 전에 취급을 견딜 수 있는 고체 모양으로 분말을 결합합니다.
압축 공정 최적화
분말 야금(PM)의 주요 과제는 마찰을 극복하는 것입니다. 첨가제가 없으면 금속 분말은 연마성이 있고 흐름에 저항합니다.
내부 및 외부 마찰 감소
압축 중에는 두 가지 뚜렷한 영역에서 마찰이 발생합니다. 개별 분말 입자 사이와 분말과 금형 벽 사이입니다.
윤활제는 이러한 표면을 코팅하기 위해 (종종 약 0.9% 농도로) 첨가됩니다. 이를 통해 입자가 서로 미끄러져 압축성을 개선하고 분말이 단단하고 균일하게 패킹되도록 합니다.
공구 보호
강철 분말을 압축하는 데 관련된 압력은 엄청납니다. 윤활이 없으면 강철의 연마성은 다이를 빠르게 손상시킵니다.
첨가제는 금형 벽과의 계면에 보호 필름을 생성합니다. 이를 통해 분말이 금형 캐비티를 긁거나 손상시키는 것을 방지하여 공구 수명을 크게 연장합니다.
소결 전 구조적 무결성 보장
분말이 압축되면 소결(가열)될 때까지 모양을 유지해야 합니다. 이 상태를 "그린" 상태라고 합니다.
그린 강도 향상
바인더는 컴팩트 내에서 임시 접착제 역할을 합니다. 부품의 그린 강도를 향상시켜 상호 연결된 입자가 분리되지 않도록 합니다.
이러한 구조적 안정성은 매우 중요합니다. 이를 통해 취약한 압축된 부품을 최종 소결로 이동할 때 자체 무게로 부서지거나 변형되지 않고 이동할 수 있습니다.
안전한 배출 촉진
그린 부품에서 가장 위험한 순간은 금형에서 배출될 때입니다.
윤활제는 압축된 부품이 다이에 달라붙는 것을 방지합니다. 부품을 밀어내는 데 필요한 힘을 줄임으로써 탈형 과정에서 부품이 긁히거나 균열이 가거나 구조적 파손이 발생하는 것을 방지합니다.
절충점 이해
첨가제는 압축 단계에 필수적이지만, 신중하게 관리해야 하는 변수를 도입합니다.
부피 변위
윤활제와 바인더는 비금속입니다. 컴팩트 내에서 강철이 차지할 수 있는 공간을 차지합니다. 따라서 첨가제의 과도한 사용은 부품의 최대 최종 밀도를 제한할 수 있습니다.
제거의 필요성
이러한 첨가제는 성형에만 필요하며 최종 제품의 불순물입니다. 일반적으로 소결 중 "연소" 단계를 통해 완전히 제거해야 합니다. 제대로 제거되지 않으면 최종 강철 부품을 약화시키는 잔류물이 남을 수 있습니다.
공정성과 성능의 균형
PM의 성공적인 적용은 첨가제와 분말의 올바른 비율을 찾는 데 달려 있습니다.
- 주요 초점이 공구 수명인 경우: 다이 벽 마찰을 최소화하고 값비싼 금형 손상을 방지하기 위해 충분한 윤활을 우선시하십시오.
- 주요 초점이 부품 복잡성인 경우: 배출 중 복잡한 모양의 파손을 방지하기 위해 높은 그린 강도를 유지하기 위해 적절한 바인더 농도를 보장하십시오.
궁극적으로 올바른 첨가제 전략은 장비를 보호하는 동시에 부품이 손상 없이 최종 소결로에 도착하도록 보장합니다.
요약 표:
| 특징 | 윤활제의 역할 | 바인더의 역할 |
|---|---|---|
| 주요 기능 | 입자 및 다이 벽 사이의 마찰 감소 | 부품 모양을 유지하기 위한 임시 접착 제공 |
| 공구 영향 | 다이 긁힘 방지 및 금형 수명 연장 | 공구 마모에 대한 직접적인 영향 최소화 |
| 부품 품질 | 균열 없이 부드러운 배출 촉진 | 안전한 취급을 위한 "그린 강도" 증가 |
| 주요 농도 | 일반적으로 혼합물의 약 0.9% | 부품 복잡성 및 밀도에 따라 균형 |
| 최종 단계 | 연소/소결 중 제거 | 연소/소결 중 제거 |
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참고문헌
- František Nový, Miloš Mičian. The Influence of Induction Hardening, Nitriding and Boronising on the Mechanical Properties of Conventional and Sintered Steels. DOI: 10.3390/coatings14121602
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