흑연 윤활제는 티타늄 분말의 고압 압축 중에 발생하는 강렬한 마찰을 방지하기 위해 주로 금형 벽에 도포됩니다. 1.6 GPa에 달하는 압력으로 압축할 때 분말과 경화강 금형 사이에 상당한 마찰이 발생합니다. 흑연은 티타늄 입자가 강철에 "냉간 용접"되는 것을 방지하고, 공구를 마모로부터 보호하며, 부품이 손상 없이 배출되도록 보장하는 중요한 장벽 역할을 합니다.
계면 마찰을 줄임으로써 흑연 윤활은 티타늄 압축물 내에서 압력 분포를 균일하게 하여 밀도 구배 및 표면 결함을 방지하는 동시에 성형 장비의 수명을 연장합니다.
마찰 및 공구 보호의 역학
냉간 용접 방지
티타늄 분말은 압력 하에서 반응성이 높습니다. 윤활제 장벽이 없으면 1.6 GPa의 엄청난 힘으로 티타늄 입자가 경화강 금형 벽에 달라붙을 수 있습니다.
보호 장벽 생성
이 달라붙는 현상을 냉간 용접이라고 합니다. 흑연은 이러한 화학적 및 물리적 접착을 방지하여 분말이 금형 표면과 분리되도록 합니다.
공구 수명 보존
마찰 감소는 펀치와 다이 벽의 빠른 열화를 방지합니다. 연마성 접촉을 최소화함으로써 흑연은 값비싼 성형 공구의 작동 수명을 연장합니다.
부품 품질 및 균일성 향상
압력 전달 향상
높은 벽 마찰은 프레스에 의해 가해지는 에너지를 흡수합니다. 흑연은 이러한 손실을 줄여 압착재 전체에 압력을 효과적으로 전달할 수 있도록 합니다.
밀도 구배 최소화
압력이 균일하게 전달되면 "그린" (소결되지 않은) 압축물의 밀도가 더 균일해집니다. 이는 일부 부품이 촘촘하게 압축되고 다른 일부는 다공성으로 남는 밀도 구배의 위험을 줄입니다.
안전한 배출 촉진
탈형 저항 감소
압력 해제 후에도 공정이 끝나지 않습니다. 부품은 다이에서 배출되어야 합니다. 흑연은 압축물을 다이에서 밀어내는 데 필요한 저항을 최소화합니다.
표면 결함 방지
배출 중 높은 마찰은 그린 압축물의 표면을 찢을 수 있습니다. 적절한 윤활은 부품이 금형을 빠져나갈 때 표면에 층 또는 균열이 형성되는 것을 방지합니다.
부적절한 윤활의 위험 이해
마찰의 결과
흑연과 같은 윤활제를 도포하지 않으면 공구가 마모될 뿐만 아니라 부품의 구조적 무결성이 손상됩니다. 분말이 벽에 달라붙으면 압축물의 내부 구조가 일관되지 않게 됩니다.
배출 실패
윤활 부족으로 인해 탈형 저항이 너무 높으면 배출력이 그린 부품의 강도를 초과할 수 있습니다. 이는 즉각적인 파손 또는 미세 균열로 이어져 부품을 손상시킵니다.
목표에 맞는 올바른 선택
냉간 다이 압축 공정을 최적화하려면 다음 우선 순위를 고려하십시오.
- 주요 초점이 공구 수명이라면: 고압 티타늄 접촉과 관련된 마모를 방지하기 위해 금형 벽에 일관된 흑연 코팅을 보장하십시오.
- 주요 초점이 부품 균질성이라면: 벽 윤활을 사용하여 압력 전달을 극대화하여 부품 상단에서 하단까지 밀도가 일관되도록 하십시오.
흑연 윤활은 단순히 선택 사항이 아니라 고압에서 결함 없는 티타늄 부품을 생산하는 데 필수적인 요구 사항입니다.
요약 표:
| 이점 | 설명 |
|---|---|
| 냉간 용접 방지 | 1.6 GPa 압력에서 반응성 티타늄과 강철 금형 벽 사이에 장벽을 생성합니다. |
| 공구 수명 | 값비싼 펀치와 다이 벽의 마모를 최소화하여 장비 수명을 연장합니다. |
| 압력 분포 | 벽 마찰을 줄여 압력이 균일하게 전달되어 압축물의 밀도가 균일해집니다. |
| 안전한 배출 | 탈형 저항을 낮춰 그린 부품의 표면 균열 및 구조적 결함을 방지합니다. |
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참고문헌
- Tamás Mikó, Zoltán Gácsi. A Novel Process to Produce Ti Parts from Powder Metallurgy with Advanced Properties for Aeronautical Applications. DOI: 10.3390/aerospace10040332
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