Sissejuhatus pulbermetallurgiasse

1. Sissejuhatus pulbermetallurgiasse Lauri Kollo MTX0100 Pulbermetallurgia ja pindamine

2. Sisukord • Üldiseloomustus • Tehnoloogia ülevaade • Võrdlus teiste tootmisprotsessidega • PM tehnoloogiline skeem • Pulbrite saamine • Pulbrite ettevalmistamine vormimiseks

3. Ülevaade • Termini “pulbermetallurgia “ all mõistetakse teadus- ja tootmisharu, mis tegeleb metallide ja nende sulamite, ühendite, samuti mittemetalsete materjalide pulbrite saamisega ja nendest materjalide ja toodete valmistamisega. • Pulbermaterjalid on materjalid, mis saadakse pulbertehnoloogia teel.

4. Ülevaade Pulber – peenestruktuuriline, tahke aine, mille osakese suurus on väiksem kui 1 mm.

5. Ajalugu • 3000 e.kr. Egiptuses valmistatakse terasepulbritest tööriistu • 2000 e.kr. Lähis-Idas rauapulbrite sepistamine käsnrauast • Kullapulbrist valmistatud ehted – 1300 e.kr. vahemeremaades • Damaskuse teras – 540 a. Puudusid kõrged temperatuurid

6. Tööstusrevolutsioon • 19. saj. esimesel poolel Pb tiiglid, mündid • 1910. volframtraat hõõglampidele • 1920. isemäärivad laagrid • 1925. kõvasulamid • 1960. detailid autotööstusele • 1980. lennuki reaktiivmootori turbiinid

7. PM volframniit hõõglambile

8. Pulbermetallurgia kasutamine • Konstruktsioondetailide valmistamiseks asendamaks tradit­sioonilisi valmistamisviise (valamine, sepistamine jne). Reeglina saadakse märgatav materjalide, energia ja tööjõu kokkuhoid ning alaneb toote omahind. • Eriomadustega materjalide saamiseks, mida pole sageli võimalik valmistada traditsiooniliste valmistamisviisidega (poorsed materjalid, pseudosulamid, kermised jne).

9. PM valikukriteeriumid

10. Pulbrist detailiks Pulber Protsess Omadus

11. Pulbermaterjalide tootmisskeemi

12. PM, jagunemine materjaligruppide kaupa • Konstruktsioonimaterjalid (terased) 95% • Muud 5% • Pressvormi hind: 1000...20 000 EUR

13. Metallipulbrite tootmismahud

14. Pulbermetallurgia eelised, konstruktsioonimaterjalid • Konkureerib protsessidega – valamine, sepistamine; • Väikesed pinnakareduse näitajad • Võimalus toota väikeseid ning kompleksse kujuga detaile • Väike jäätmete osakaal (materjalide kasutamise tegur 95…97%) • Energia kokkuhoid (50…80%). Madalamad temperatuurid, operatsioonide väike arv.

16. Tootmishind ühiku kohta

17. Näide: Veoauto käigukasti segment

18. Pulbermetallurgia tööstus

19. Pulbermetallurgia tööstus

20. Keskmises autos on ~15 kg pulbermetallurgia teel valmistatud osi • Kasv ~6% aastas

21. Tehnoloogiate võrdlus Sobivus erinevatele valmistusmeetoditele Fe baasil

22. Tehnoloogiate võrdlus Sobivus erinevatele valmistusmeetoditele Al, Mg baasil

23. Tehnoloogiate võrdlus Sobivus erinevatele valmistusmeetoditele Teised

24. Tehnoloogiate võrdlus Kujuvabadus

25. Tehnoloogiate võrdlus Detaili mõõtmed

26. Tehnoloogiate võrdlus Pinnakaredus

27. Tehnoloogiate võrdlus Tolerantsid

28. Tehnoloogiate võrdlus Tootmisvahendite hinnavõrdlus

29. Tehnoloogiate võrdlus Partii suurused

30. Automootori osad Sinter-joined idler sprocket for engines (Nissan Motor and Hitachi Powdered Metals VTEC system and P/M camshaft (Honda Motor and Nippon Piston Ring) P/M small gears for ETC system of direct gasoline injection engines (Fukui Sinter) High-strength sintered and forged connecting-rod (Toyota Motor P/M valve seat inserts and valve guides of automobile engines (Nissan Motor) P/M bearing cap of crankshaft (made by Zenith sinter products for General Motors)

31. Käigukasti osad Kere jm. P/M aluminum rotor for car air conditioner (Sumitomo Electric Industries) P/M hub-synchro eliminated machining (Jatco Trans Technology P/M sensor rotor for ABS (made by Jatco Trans Technology for Nissan Motor Warm compacted synchro-rings (Nippon Piston Ring) P/M hub-turbine developed using multi-die and tool system (Sumitomo Electric) P/M elinber alloy for angle velocity sensor of 4WS automobiles (Denso and Mitubishi Materials Bi-metallic magnetic pole piece (Zenith Sintered Products, Delphi Saginaw Steering System, General Motor)

32. Pulbermetallurgia http://www.youtube.com/watch?v=n_FW7Q2xO5o&list=PLAFC3CD43EA34BF46 https://www.youtube.com/watch?v=iQIsk44JUYs https://www.youtube.com/watch?v=O7U4HWjYcqo

33. Pulbermetallurgia suunad, konstruktsioonimaterjalid

34. Pulbermetallurgia puudused, konstruktsioonmaterjalid • Detaili suurus – miniatuurne…maks. 20 kg • Pulbermaterjalide madalamad mehaanilised omadused (2…3 korda) • Pulbrite suhteliselt kõrge hind • Pressvormide kõrge maksumus – sobib ainult masstootmiseks (partii vähemalt 25 000…100 000)

35. Pulbermetallurgia, eriomadustega materjalid • Materjalid, mida teiste moodustega on keeruline valmistada • Poorsed laagrid, filtrid • Väga kõrge sulamistemperatuuriga – W, WC-Co • Väga kõrgelt legeeritud materjalid • Liiga kõvad materjalid, et lõiketöödelda • Sulamisel tekib reaktsioon • On vaja sobitada omaduselt väga erinevaid materjale (Cu-W, Al-SiC, Teemant – Al2O3)

36. Kõvasulamid https://www.youtube.com/watch?v=yp4z21-Fnlk&index=11&list=PL6jTpc0so01O4tLCdfiS0BcBHie-vMCNz

37. PM tehnoloogiline skeem Pulbrite valmistamine Pulbrite ettevalmistamine vormimiseks Pulbrite vormimine (pressimine) Paagutamine Täiendav töötlemine

38. PM tehnoloogiline skeem

39. PM tehnoloogiline skeem

40. „Tulevikutehnoloogiad“ Metallide 3D printimine http://www.youtube.com/watch?v=n_FW7Q2xO5o&list=PLAFC3CD43EA34BF46