Bột và gốm
Các quy trình này tạo chi tiết đặc từ bột hoặc chất lỏng thay vì nấu chảy kim loại hay cắt một khối. Tất cả đều dựa vào thiêu kết: nung các hạt nén chặt dưới điểm nóng chảy cho đến khi chúng liên kết thành một khối rắn. Điều thay đổi giữa các quy trình là cách tạo hình các hạt, và cách áp dụng nhiệt cùng áp suất.
Ý tưởng chính
Thiêu kết là cách các hạt dính vào nhau mà không nóng chảy. Nơi hai hạt chạm nhau, các nguyên tử trôi qua điểm tiếp xúc (khuếch tán) và xây một cầu nối đặc, gọi là cổ. Khi các cổ lớn dần, khoảng trống giữa các hạt (lỗ rỗng) thu nhỏ lại, nên chi tiết đặc hơn và thường nhỏ đi một chút. Hãy nghĩ đến một bát những quả cầu tuyết để qua đêm: chúng không bao giờ tan chảy, nhưng đến sáng đã dính thành một cục. Áp suất đẩy nhanh quá trình này bằng cách ép các hạt vào nhau; gia nhiệt nhanh hoặc từ bên trong tiết kiệm thời gian và giữ các tinh thể nhỏ luôn mịn.
6 quy trình trong chương này
9.1Luyện kim bột (ép và thiêu kết)Ép bột trong khuôn, rồi thiêu kết trong lò băng tảiMở bài học
9.2Ép phun kim loại (MIM)Đúc hỗn hợp bột và chất kết dính, loại bỏ chất kết dính, thiêu kếtMở bài học
9.3Ép đẳng tĩnh nóng (HIP)Ép từ mọi phía bằng argon nóng để đóng các lỗ xốpMở bài học
9.4Thiêu kết plasma xung (SPS)Dòng điện xung làm nóng khuôn than chì đang ép chỉ trong vài phútMở bài học
9.5Thiêu kết vi sóngVi sóng làm nóng chi tiết từ bên trongMở bài học
9.6Gia công sol-gelChất lỏng đông thành gel, rồi được sấy khô và nungMở bài họcSo sánh song song
| Quy trình | Tóm tắt một dòng | Phù hợp nhất với | Cỡ lô | Độ chính xác |
|---|---|---|---|---|
| 9.1Luyện kim bột (ép và thiêu kết) | Ép bột trong khuôn, rồi thiêu kết trong lò băng tải | Bánh răng nhỏ, ống lót, chi tiết đường viền đơn giản | 10.000 đến hàng triệu mỗi năm | Khoảng ±0,05–0,1 mm |
| 9.2Ép phun kim loại (MIM) | Đúc hỗn hợp bột và chất kết dính, loại bỏ chất kết dính, thiêu kết | Chi tiết thép nhỏ, phức tạp, gần như đặc hoàn toàn | 10.000 đến hàng triệu mỗi năm | Khoảng ±0,3–0,5% của một kích thước |
| 9.3Ép đẳng tĩnh nóng (HIP) | Ép từ mọi phía bằng argon nóng để đóng các lỗ xốp | Vật đúc quan trọng, chi tiết in, bột trong lon | Từ một chi tiết đến cả mẻ lò đầy | Giữ nguyên hình dạng; chỉ lỗ rỗng co lại |
| 9.4Thiêu kết plasma xung (SPS) | Dòng điện xung làm nóng khuôn than chì đang ép chỉ trong vài phút | Gốm cứng và vật liệu mới dạng đĩa | Chiếc đơn lẻ, lô nhỏ | Thô; mài sau đó |
| 9.5Thiêu kết vi sóng | Vi sóng làm nóng chi tiết từ bên trong | Gốm như zirconia nha khoa | Từ công việc phòng thí nghiệm đến lô nhỏ | Như các loại thiêu kết khác, khoảng ±0,5–1% |
| 9.6Gia công sol-gel | Chất lỏng đông thành gel, rồi được sấy khô và nung | Lớp phủ mỏng, aerogel, bột tinh khiết | Từ mẫu đơn lẻ đến dây chuyền phủ | Màng đến hàng chục nanomet |
Cách chọn trong họ này
- Cần hàng trăm nghìn chi tiết kim loại đơn giản với giá rẻ: luyện kim bột ép và thiêu kết.
- Cần chi tiết kim loại nhỏ, phức tạp và gần như đặc hoàn toàn: ép phun kim loại.
- Cần loại bỏ lỗ rỗng ẩn trong vật đúc hoặc chi tiết in 3D không được phép hỏng: ép đẳng tĩnh nóng.
- Cần một đĩa đặc từ vật liệu khó thiêu kết hoặc vật liệu mới, nhanh: thiêu kết plasma xung, hoặc thiêu kết vi sóng cho gốm không cần áp suất.
- Cần một lớp phủ mỏng, tinh khiết hoặc vật liệu siêu nhẹ: xử lý sol-gel.
Từ khóa
- Thiêu kết
- liên kết các hạt nén chặt bằng cách nung chúng dưới điểm nóng chảy.
- Cổ
- cầu nối đặc lớn dần nơi hai hạt chạm nhau.
- Khuếch tán
- các nguyên tử từ từ trôi qua chất rắn; chính nó tạo nên các cổ.
- Độ xốp
- tỷ lệ thể tích chi tiết là lỗ rỗng trống.
- Chi tiết xanh
- chi tiết đã tạo hình trước khi thiêu kết, chỉ được giữ với nhau một cách yếu ớt.
- Chất kết dính
- sáp hoặc nhựa giữ bột thành hình cho đến khi được loại bỏ.
- Mật độ
- bao nhiêu phần chi tiết là vật liệu đặc; 100% nghĩa là không có lỗ rỗng.
- Co ngót
- kích thước chi tiết mất đi khi lỗ rỗng đóng lại trong lúc thiêu kết.
Dùng thử
Đưa AI vào công việc CAD của bạn.
Dựng chi tiết, tạo bản vẽ và tự động hóa công việc lặp lại ngay trong phần mềm CAD của bạn.