焼結金属部品は、粉末の混合、圧縮、焼結の3つの主要な操作を含むプロセスを経て製造される。
原料は金属粉末で、純金属または合金であり、最終部品の望ましい特性に基づいて選択される。
このプロセスは、粉末状の金属から強固で一体化した部品を作り出すことを目的としている。
焼結金属部品製造の4つの主要ステップ
粉末の混合
焼結金属部品製造の最初のステップは、金属粉末の混合です。
この粉末は、鉄や銅のような純金属から構成されることもあれば、青銅、真鍮、鋼のような合金から構成されることもあります。
粉末の種類（スポンジ、不規則、球状、層状など）の選択は、部品に要求される特定の特性によって決まる。
ベースとなる粉末は、その特性を高めたり、特定の化学組成を達成するために、他の合金元素と混合されることが多い。
成形
粉末を混合した後、金型を使って目的の形状に成形します。
これは通常、金型とプレス機を使って行われ、粉末に高圧をかけることで固形ではあるが弱く多孔質の構造を形成させます。
成形工程は、部品の寸法精度を維持するために非常に重要であり、より厳しい公差を達成するために、しばしば追加の機械加工が行われる。
焼結
成形された部品は、焼結と呼ばれる工程で加熱されます。
この加熱は、粉末の主成分の融点以下の温度で行われるため、粒子は溶けずに結合する。
焼結プロセスにはいくつかの段階がある：
- マルテンサイト結晶構造を形成するための加熱： 金属を特定の温度まで加熱し、強固な結晶構造の形成を開始する。
- 冷間溶接による圧縮： 粉末を成形する際に生じる冷間溶接によって、さらに強度が増すこともある。
- 他の元素の添加： 用途によっては、銅粉や超硬合金のような元素を添加して、成形材料の特性を高めることもある。これには、一過性または恒久的な液相焼結プロセスが含まれる。
- 液体とバインダー添加剤の導入： 最後に、金属に残った気孔を充填し、完全性と強度を向上させるために、液体とバインダー添加剤を導入することができる。
焼結プロセスにより、圧縮された多孔質部品は、強固で一体化した部品へと変化する。
この方法はコスト効率が高く、再現性が高いため、優れた機械的特性を持つ複雑なネットシェイプ部品の製造に適しています。
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