تعدين المساحيق (كبس وتلبيد)

كيف تعمل

1. 1

   اخلط. يُمزج مسحوق معدن ناعم، بحبيبات معظمها أقل من 0.15 مم (بنعومة الدقيق تقريبًا)، مع مساحيق سبائك مثل الغرافيت أو النحاس. ويُضاف نحو 0.5–1% من مزلّق شمعي لينزلق المسحوق في القالب.

2. 2

   املأ. ينزلق حذاء تغذية فوق القالب ويُسقِط المسحوق في التجويف (الفراغ الذي يعطي الشكل). والمكبس السفلي عند عمق محدد، فتحوي كل تعبئة الكمية نفسها.

3. 3

   الضغط. يضغط المكبسان العلوي والسفلي المسحوق من الطرفين بنحو 400–800 MPa (4–8 أطنان للسنتيمتر المربع). والنتيجة قطعة «خضراء»: شكل كامل لكنه ممسوك بحبيبات متشابكة فقط، فهي هشّة تقريبًا كالطباشير.

4. 4

   الإخراج. يرتفع المكبس السفلي ويدفع القطعة للخارج. ويكنسها حذاء التغذية جانبًا وهو يعود لإعادة الملء، فتصنع المكبس قطعة كل بضع ثوانٍ.

5. 5

   لبّد. يحمل حزام شبكي القطع عبر فرن طويل مملوء بغاز واقٍ (غاز يمنع التأكسد، وهو التفاعل وراء الصدأ). يحترق المزلّق أولًا. ثم عند نحو 1,120 °C للحديد والفولاذ، تنتقل الذرات عبر كل نقطة تماس (الانتشار) وتنمّي «أعناقًا» صلبة بين الجسيمات.

6. 6

   أنهِ عند الحاجة. كثير من القطع جاهز عند خروجه من الفرن. وأخرى تنال كبسًا معايِرًا لأبعاد أدق، أو نقعًا بالزيت لمحامل ذاتية التزليق، أو معالجة حرارية للصلابة، أو تشغيلًا للثقوب الجانبية والسنون.

حقائق أساسية

المواد

في الغالب الحديد والفولاذ؛ وكذلك الفولاذ المقاوم للصدأ، والبرونز، والنحاس الأصفر، والنحاس الأحمر، والألومنيوم، وسبائك المغانط، وكربيد التنغستن

القطع النموذجية

التروس، وعجلات السلاسل، والحدبات، والبطانات، وأجزاء الأقفال، والمغانط، والمرشحات

حجم القطعة

عادةً من بضعة غرامات إلى نحو 2 كغ، وفي الغالب بحجم راحة اليد؛ وقوة المكبس تحدّ مساحة الوجه

الدقة

نحو ±0.05–0.1 مم بعد التلبيد؛ وأضيق بعد كبس المعايرة

تشطيب السطح

رمادي مطفأ ناعم، نحو Ra 1–3 µm (Ra متوسط ارتفاع نتوءات السطح)

حجم الدفعة المناسب

إنتاج كبير: عادةً من نحو 10,000 إلى ملايين القطع سنويًا

كلفة العدّة والآلة

طقم القالب نحو 10,000–100,000 دولار؛ وتكلّف المكابس والأفران مئات الآلاف إلى ملايين الدولارات

السرعة

نحو 10–30 قطعة في الدقيقة لكل مكبس؛ ورحلة الفرن تستغرق نحو 1–3 ساعات لكنها تعمل دون توقف

نقاط القوة والحدود

أين تُستخدم

• السياراتتروس مضخات الزيت، وعجلات سلاسل التوقيت، ودوّارات توقيت الصمامات، وبكرات مزامنة علب التروس
• العدد الكهربائية والأجهزة المنزليةالتروس الكوكبية؛ والبطانات ذاتية التزليق في المثاقب والمراوح والخلاطات
• الأقفال والعتادحدبات الأقفال، والرافعات، وأجزاء المزاليج
• الكهرباءقلوب محرّكات مغناطيسية طرية، ومغانط فريت وعناصر أرضية نادرة
• المرشحاتمرشحات برونز وفولاذ مقاوم للصدأ مسامية، وكواتم صوت لصمامات الهواء
• أدوات القطعحشوات كربيد التنغستن ورؤوس المثاقب

كيف تتعرف عليها

• سطح رمادي مطفأ منتظم؛ وتحت مكبّرة قد ترى مسامًا صغيرة.
• أشكال تشبه المنشور: المحيط ثابت من الأعلى إلى الأسفل، بأوجه مسطحة ودرجات في اتجاه الكبس فقط.
• بطانات برونزية ملمسها زيتي قليلًا، لأن مساماتها تحتفظ بالزيت.
• شطف ينتهي بسطح صغير مستوٍ عند الحافة، لأن حافة مكبس حادة كالسكين ستنكسر.

قارنها بـ

شاهدها

Conventional Press-and-Sinter Powder Metallurgy

MPIF Videos · المسار كله من المسحوق إلى القطعة المنتهية، من الاتحاد الصناعي

What does sintering mean? Sintering process easily explained

Simeko AG · ما يحدث بين الجسيمات داخل الفرن

Powdered Metal Process

Comtec Mfg., Inc. · مكابس رص حقيقية، وفرن تلبيد، وقطع منتهية

GKN Powder Metallurgy - Advanced powders and innovative production technologies

GKN Powder Metallurgy · كيف يُصنع مسحوق المعدن نفسه، وخطوط الإنتاج الحديثة

شاهد صورًا حقيقية

• ويكيبيديا: Powder metallurgy — نظرة عامة على العملية، مع صور لقطع ملبَّدة
• البحث عن الصور في ويكيميديا كومنز