압력실 윤활 기술은 재료 조성에 영향을 주지 않으면서 마찰 저항과 배출력을 크게 줄여주기 때문에 권장됩니다. 이 방법은 윤활제를 분말에 혼합하는 대신 금형 공동 벽에 직접 도포함으로써 소결 중 윤활제 분해로 인해 일반적으로 발생하는 내부 기공 및 불순물 형성을 방지합니다.
표준 분말 야금은 압축 공정을 용이하게 하기 위해 재료 밀도를 희생하는 경우가 많습니다. 압력실 윤활은 원료가 아닌 공구 인터페이스를 처리하여 이러한 충돌을 해결하고 높은 순도와 우수한 기계적 성능을 보장합니다.
재료 무결성 극대화
내부 오염 물질 제거
기존 공정에서는 압축을 용이하게 하기 위해 윤활제를 분말에 혼합합니다. 그러나 이러한 첨가제는 소결 단계에서 연소되어야 합니다.
이 분해 과정은 종종 불순물을 남기거나 재료 구조 내에 기공을 생성합니다. 혼합물에서 윤활제를 제거함으로써 압력실 기술은 최종 부품이 더 높은 순도와 구조적 밀도를 유지하도록 보장합니다.
기계적 성능 향상
분말 혼합물에 비금속 첨가제가 없기 때문에 금속 입자는 소결 중에 더 효과적으로 결합될 수 있습니다.
이로 인해 혼합 윤활제로 압축된 부품에 비해 향상된 기계적 특성을 가진 최종 부품이 만들어집니다. 분해 부산물이 없다는 것은 재료가 이론적 최대 잠재력에 더 가깝게 성능을 발휘한다는 것을 의미합니다.
압축 공정 최적화
마찰 저항 감소
분말과 압력실 사이의 마찰은 압축 중 주요 저항력입니다.
금형 공동에 윤활유를 도포하면 이 저항이 크게 줄어듭니다. 이 감소는 압축 압력이 분말 기둥을 통해 더 효율적으로 전달되도록 합니다.
배출력 감소
높은 마찰은 "그린" (비소결) 컴팩트를 압력실에서 배출하기 위해 높은 힘이 필요하며, 이는 부품이나 공구를 손상시킬 수 있습니다.
압력실 윤활은 필요한 배출력을 낮춥니다. 이는 그린 컴팩트의 무결성을 보호하고 잠재적으로 공구의 수명을 연장합니다.
밀도 문제 해결
밀도 구배 방지
압력실에서의 마찰 손실은 일반적으로 압축 부품 내에서 불균일한 밀도 분포를 유발합니다.
플로팅 다이와 같은 기계적 솔루션은 펀치와 압력실 배럴 간의 상대적 변위를 허용하여 이러한 손실을 보상하는 데 도움이 되지만, 근본적으로 마찰을 줄이는 것이 중요합니다.
균일성 향상
높은 마찰은 소결 중 변형을 유발하는 밀도 구배를 생성합니다.
압력실 인터페이스를 효과적으로 윤활함으로써 밀도가 부품 전체에 걸쳐 더 균일해집니다. 이러한 안정성은 부품을 가열할 때 뒤틀림이나 변형의 위험을 줄입니다.
절충점 이해
혼합 윤활제의 함정
분말 야금에서 주요 절충점은 역사적으로 가공성과 밀도 사이였습니다.
혼합물에 윤활제를 추가하면 압축이 쉬워지지만 윤활제가 공간을 차지하므로 달성 가능한 밀도가 낮아집니다. 윤활제가 연소되면 빈 공간 (기공)이 남습니다.
압력실 윤활은 이러한 절충점을 완전히 우회합니다. 공구에 필요한 윤활성을 제공하면서 재료의 밀도를 저하시키거나 결함을 생성하지 않습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
분말 야금 공정을 최적화하려면 특정 품질 목표를 고려하십시오.
- 주요 초점이 높은 순도인 경우: 내부 윤활제 분해와 관련된 불순물 및 잔류물을 방지하기 위해 압력실 윤활을 선택하십시오.
- 주요 초점이 구조적 무결성인 경우: 이 방법을 사용하여 미세 기공을 제거하고 더 높은 최종 밀도를 달성하십시오.
- 주요 초점이 치수 제어인 경우: 소결 변형을 유발하는 밀도 구배를 줄이기 위해 이 기술을 구현하십시오.
윤활제를 공구 표면에 격리함으로써 제품 품질을 희생하지 않고 공정 효율성을 확보할 수 있습니다.
요약 표:
| 특징 | 내부 혼합 윤활제 | 압력실 윤활 |
|---|---|---|
| 재료 순도 | 낮음 (연소 잔류물) | 높음 (분말에 첨가물 없음) |
| 구조적 밀도 | 윤활제 부피로 인해 감소 | 최대화 (내부 기공 없음) |
| 마찰 제어 | 내부 및 외부 | 공구 인터페이스에 집중 |
| 배출력 | 표준 | 현저히 낮음 |
| 부품 품질 | 뒤틀림/변형 위험 | 높은 균일성 및 안정성 |
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참고문헌
- Milad Hojati, Herbert Danninger. Impact Fracture Behaviour of Powder Metallurgy Steels Sintered at Different Temperatures. DOI: 10.1007/s00501-024-01428-w
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