焼結部品は、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。この工程では、原料として金属粉末を使用する。これらの粉末は、特定の材料特性を得るために合金元素と混合される。混合された粉末は、目的の形状に圧縮され、焼結され、強度が高く、気孔率の低い部品が形成されます。
焼結部品製造の3段階プロセス
粉末の混合：焼結部品の基礎
焼結部品の原料は金属粉です。この粉末には純金属と合金とがある。粉末の種類の選択は、最終部品の特性に影響を与えます。一般的なタイプには、スポンジ状、不規則状、球状、層状の粉末があります。ベースとなる粉末に様々な合金元素を混ぜて、最終部品の希望する材料特性に応じて化学組成を調整します。
成形：粉末の成形
混合後、粉末は必要な形状に圧縮されます。これは、スラリーまたは乾燥粉末を使用して行うことができます。この工程では、材料を圧縮してコンパクトな「グリーン」部品を形成します。この部品は特大で多孔質であり、完全には結合しておらず、最終的な焼結部品の前駆体として機能する。
焼結：粒子の融合
焼結工程では、成形部品を部品の融点以下の温度に加熱します。この熱処理は、結合剤を除去して金属粒子を融合させ、部品の機械的特性を向上させることを目的としています。焼結中、粉末粒子は拡散プロセスを通じて一緒に成長し、結合を形成して全体が低孔率になる。わずかな収縮が生じますが、これは最終的な寸法が正しいことを保証するために、成形工程で考慮されます。部品の特性は、焼結後の冷却速度を制御することでさらに調整できる。
焼結工程自体は迅速で、数秒しかかからないことも多い。しかし、冷却などの成形後の焼結ステップには数時間かかることもあります。焼結に使用される炉には通常、予熱、焼結、冷却の3つのゾーンがある。予熱ゾーンでは、最終部品の欠陥を防ぐために潤滑剤が除去される。焼結ゾーンでは、粒子の実際の結合が行われる。冷却ゾーンでは、部品の最終的な特性を設定するために冷却を制御することができます。
全体として、焼結プロセスは、優れた機械的特性を持つ複雑な部品を、部品当たりのコストを抑えて製造する汎用性の高い方法である。そのため、様々な産業における製造のための一般的な選択肢となっています。
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