Porkohászati ​​autóalkatrészek gyártási folyamata

I. A folyamat áttekintése és alkalmazási köre
A porkohászati ​​autóalkatrészek fémport használnak alapanyagként. Az alakítás, szinterezés és utó-feldolgozás révén közel-nettó-alakítás és nagy-teljesítményű gyártás érhető el. Az eljárás kompakt, nagy anyagfelhasználással, így különösen alkalmas nagy-volumen, szerkezetileg összetett és költség{7}}érzékeny autóalkatrészekhez. A tipikus termékek motorok, sebességváltók, alváz és karosszériatartozékok. Az egy járműre jutó felhasználás az európai és amerikai piacokon körülbelül 20 kg, és ez a tendencia folyamatosan növekszik. A főbb folyamatok a következők: nyersanyag-por előkészítés, keverés, préselés, szinterezés, kikészítés/megmunkálás, hőkezelés és felületkezelés, ellenőrzés és csomagolás szállítása.

 

II. Nyersanyag por és keverés

• Por-előkészítés: Elsősorban vas-alapú porok felhasználásával, amelyeket általában vízporlasztással/gázporlasztással állítanak elő, majd szárítással, szitával, lágyítással és redukciós kezelésekkel az oxigén/széntartalom csökkentése, valamint az összenyomhatóság és a konzisztencia javítása érdekében. Az ötvözőelemek bejuttathatók elő-ötvözéssel vagy ezt követő porkeveréssel.

• Keverés és előkezelés: Az alapport egyenletesen keverjük ötvözetporokkal (például Cu, Ni, Mo), grafittal (C) és szilárd kenőanyagokkal (mint például cink-sztearát és amidviasz), hogy biztosítsuk a stabil összetételt és részecskeméret-eloszlást. A kevert pornak kerülnie kell a szétválást és az oxidációt, hogy biztosítsa a tétel konzisztenciáját.

 

III. Préselés és szinterezés

• Préselés: A kevert port egy egyedi formába töltjük, és egy- vagy kétirányú préseljük egy hidraulikus présen. A tipikus egységpréselési nyomás körülbelül 10-80 MPa, így zöld nyersdarabot kapunk az alkatrész körvonalával. A formázásnak egyensúlyban kell lennie a sűrűség egyenletessége, a méretpontosság és az alakpontosság között.

• Szinterezési tömörítés: A zöld nyersdarabot védőatmoszférában (például N2/H₂) hevítik 70–90%-kal a fő komponensek olvadáspontja alá. Az általános szinterezési hőmérséklet-tartomány körülbelül 1100-1250 fok. A nyaknövekedés és a porozitás zsugorodása felületi diffúzióval, szemcsehatár diffúzióval és plasztikus áramlással érhető el. A hagyományos sűrűség elérheti az elméleti sűrűség 90-95%-át, a szilárdságot és a szívósságot kombinálva.

• Folyamatjavítási módszerek: A sűrűség és a teljesítmény javítása érdekében olyan fejlett technológiákat lehet bevezetni, mint a meleg préselés (100–300 fok) és a nagy sebességű préselés (HVC) a vas-alapú alkatrészek sűrűségének körülbelül 7,4–7,5 g/cm³-re való növelése érdekében, ami jelentősen javítja a szilárdságot. Ez alkalmas kritikus teherviselő-elemekhez, például szelepülékekhez, lánckerekekhez, fogaskerekekhez és hajtórudakhoz.

 

IV. Fröccsöntés (MIM) útvonal (összetett kis alkatrészekhez alkalmas)

• Takarmány előkészítés: Finom fémpor (<20 μm) is mixed with polymer binder in an internal mixer, followed by cooling, crushing, and granulation to form a uniform feed.

• Fröccsöntés: A fröccsöntés a beállított hőmérséklet/nyomás/tartónyomás ablakon belül történik. Az öntőforma töltésének, légtelenítésének és nyomástartásának szabályozásával a zsugorodás kompenzációja érdekében elkerülhető a rövid lövés, a hegesztési vonalak és a belső feszültségkoncentráció.

• Kötőanyag eltávolítása és szinterezés: A kötőanyagot fokozatosan távolítják el oldószeres/termikus/katalitikus lépésekkel, majd vákuumban vagy inert atmoszférában történő szinterezéssel sűrűsödik. A MIM alkatrészek nagy méretpontossággal rendelkeznek, a tipikus tűréshatárok ±0,3%-on belül szabályozhatók, egyes kritikus méretek pedig elérik a ±0,1%-ot.

• Alkalmazhatósági megjegyzések: A MIM (fémfröccsöntés) alkalmas összetett 3D-s formák és apróságokra, de magas követelményeket támaszt a szerszámberuházás, a falvastagság egyenletessége és a kötegelt gyártás tekintetében. Általában érzékelőházakhoz, fúvókákhoz, bilincsekhez és kis sebességváltó-alkatrészekhez használják.

 

V. Utó{1}}feldolgozás, ellenőrzés és tömeggyártás-ellenőrzés

• Utó{0}}feldolgozás: A munkakörülményektől és a funkcionális követelményektől függően simítást/alakítást, megmunkálást (kritikus illeszkedési területek), hőkezelést (karburálás, kioltás, temperálás, szinterezés) és felületkezelést (bevonat, galvanizálás, foszfátozás, feketítés) végeznek a célkeménység, szilárdság, korrózióállóság és kopásállóság elérése érdekében. Az olajjal-impregnált csapágyak/önkenő{3}}részek olajba-meríthetők.

• Ellenőrzés és minőségellenőrzés: A szinterezett alkatrészek általában körülbelül 20%-os lineáris zsugorodást tapasztalnak, amihez méret- és helyzetmérésekkel, keménység-/sűrűségvizsgálattal és roncsolásmentes vizsgálattal kell ellenőrizni. A rejtett hibák, például homoklyukak, karcolások és a lyukak belső falán lévő horpadások esetén az örvényáram-teszt és a száloptikás belső lyukellenőrzés online kombinációja használható az észlelési sebesség és a hatékonyság javítására.

• Tömeggyártás és folyamatvezérlés: Az autóalkatrészek összeszerelése általában az IATF 16949 és APQP/PPAP folyamatokat követi, létrehozva az FMEA-t, az ellenőrzési terveket, az SPC/MSA-t és egyéb rendszerdokumentumokat. A zárt{2}}hurkú ellenőrzést a szerszámmintától (OTS) a kísérleti gyártáson át a tömeggyártásig (SOP) hajtják végre a folyamat stabilitásának és nyomon követhetőségének biztosítása érdekében.