미세 입자 분말의 높은 비표면적에서 발생하는 강렬한 마찰을 완화하기 위해 이황화 몰리브덴(MoS2)을 적용하는 것이 필수적입니다. 이 윤활 없이는 분말과 금형 벽 사이의 상당한 저항이 배출 단계에서 파괴적인 전단 균열과 박리를 유발합니다. MoS2는 마찰 계수를 크게 줄여 부서지기 쉬운 "녹색 본체"(압축된 분말)를 손상 없이 결함 없이 제거할 수 있도록 합니다.
미세 분말의 높은 표면적은 압축 공정을 방해하는 과도한 벽 마찰을 발생시킵니다. MoS2는 배출력을 낮추고 구조적 파손을 방지하며 균일한 압력 전달을 보장하는 중요한 장벽 역할을 합니다.
미세 입자 분말의 과제
높은 비표면적
미세 입자 알루미늄 매트릭스 복합 분말은 높은 비표면적을 가지고 있습니다. 이는 거친 분말에 비해 금형 벽과 접촉하는 총 표면적이 훨씬 더 많다는 것을 의미합니다.
증가하는 벽 마찰
이 증가된 접촉 면적은 압축 주기 동안 상당한 마찰을 발생시킵니다. 펀치가 분말을 압축할 때 재료는 강철 다이 벽에 대해 미끄러지는 것을 저항하여 원활한 움직임을 방해하는 "점착-미끄러짐" 효과를 만듭니다.
배출 위험
가장 중요한 순간은 배출(탈형) 중에 발생합니다. 마찰이 높게 유지되면 컴팩트를 다이에서 밀어내는 데 필요한 힘이 과도한 전단 응력을 생성하여 부품이 균열, 가장자리 찢어짐 또는 박리(층으로 분리)됩니다.
MoS2가 문제를 해결하는 방법
마찰 계수 감소
MoS2는 고체 윤활제로 작용하여 금속 분말과 금형 벽 사이에 얇고 미끄러운 막을 형성합니다. 이는 마찰 계수를 크게 줄여 높은 저항 상호 작용을 부드러운 미끄러짐 운동으로 변환합니다.
압력 전달 개선
벽에서의 측면 마찰을 줄임으로써 MoS2는 압축 압력이 분말 베드 전체에 더 균일하게 전달되도록 합니다. 이는 밀도 구배를 최소화하여 부품이 중앙과 가장자리에서 동일하게 밀도가 높도록 합니다.
금형 수명 연장
부품을 보호하는 것 외에도 윤활 막은 정밀 공구를 위한 완충 역할을 합니다. 이는 반복적인 사이클 동안 강철 벽의 마모를 줄여 비싼 금형의 서비스 수명을 크게 연장합니다.
부적절한 윤활의 위험
구조적 무결성 대 마찰
압축 압력을 높이면 마찰을 극복할 수 있다고 가정하는 것은 흔한 함정입니다. 실제로 적절한 윤활 없이는 더 높은 압력이 배출 중 인장 응력을 악화시켜 가장자리 칩핑 또는 전체 부품 파손을 보장합니다.
"녹색 본체"의 취약성
압축된 부품(녹색 컴팩트)은 소결 전에 기계적으로 약합니다. 이는 입자의 기계적 상호 연결에만 의존합니다. 배출력—완화되지 않은 마찰에 의해 구동되는—이 분말의 약한 내부 결합을 초과하면 압축력에 관계없이 부품이 분해됩니다.
목표에 맞는 올바른 선택
알루미늄 매트릭스 복합 재료의 품질을 극대화하려면 특정 처리 우선 순위에 따라 MoS2를 적용하십시오.
- 주요 초점이 결함 방지라면: MoS2를 적용하여 배출력을 낮추고 부서지기 쉬운 녹색 본체의 전단 균열 및 박리를 직접 방지합니다.
- 주요 초점이 부품 균일성이라면: 윤활제를 사용하여 측면 마찰을 최소화하여 압력이 고르게 분포되고 컴팩트 내의 밀도 구배가 줄어듭니다.
- 주요 초점이 장비 수명이라면: 일관된 윤활을 보장하여 정밀 금형 가장자리를 마모로부터 보호하고 공구 수명을 연장합니다.
적절한 윤활은 단순한 처리 보조제가 아니라 고표면적 분말을 성공적으로 압축하는 근본적인 가능성입니다.
요약 표:
| 요인 | 미세 입자 분말에 대한 영향 | MoS2 윤활제의 역할 |
|---|---|---|
| 표면적 | 높은 비표면적은 접촉 마찰을 증가시킵니다. | 마찰 계수를 낮추기 위해 얇고 미끄러운 막을 형성합니다. |
| 배출 단계 | 높은 전단 응력은 박리 및 균열을 유발합니다. | 배출력을 줄여 부드러운 탈형을 가능하게 합니다. |
| 압력 분포 | 벽 마찰은 밀도 구배를 유발합니다. | 컴팩트 전체에 균일한 압력 전달을 개선합니다. |
| 공구 마모 | 과도한 마모는 금형 수명을 단축시킵니다. | 금형 서비스 수명을 연장하기 위한 보호 완충 역할을 합니다. |
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참고문헌
- Marco Speth. Consolidation behaviour of particle reinforced aluminium-matrix powders with up to 50 vol.% SiCp. DOI: 10.21741/9781644902479-182
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