粉末冶金の限界と欠点には、主に、サイズの制限、複雑な形状の部品に対する課題、鋳鉄や鍛造部品に比べて低い強度と延性が含まれる。さらに、焼結部品に固有の気孔は強度を低下させ、粉末プレスの複雑さを逃すために不完全な部品になる可能性があります。
サイズの制限： 粉末冶金(PM)は、プロセスで使用されるプレスのサイズによって制約を受けます。業界最大のプレス機は1,500トン前後で、実用的な部品サイズは平面面積で約40～50平方インチに制限される。より一般的なプレス機は500トン台であり、効果的に生産できる部品のサイズはさらに制限される。この制限により、特定の設計、特に大型の設計の生産が不可能になる可能性があり、大型部品を必要とする産業にとっては重大な欠点となりうる。
複雑な形状の部品： 高い技術を持つ製造業者であれば、複雑な形状の部品を製造する際の課題をある程度克服することはできるが、PMにおいては依然として大きなハードルとなっている。粉末をプレスして焼結するプロセスは、複雑な形状に苦労する可能性があり、コスト高につながったり、形状を単純化するために再設計が必要になったりする可能性がある。この制限は、航空宇宙や自動車など、複雑な形状が不可欠な産業で特に問題となる可能性があります。
強度と延性： PM部品は一般に、鋳鉄や鍛造部品ほどの強度や延性はない。成形された粉末を溶かさずに加熱する焼結プロセスでは、機械的強度と延性が低い部品になる可能性がある。これは、焼結部品に固有の気孔率に一因がある。気孔が存在すると金属の構造が弱くなり、変形や破壊を起こさずに力に耐える能力が低下する。これは、高い強度と延性が要求される用途では致命的な欠点となりうる。
気孔率と不完全な部品： 焼結部品の気孔は、潤滑や振動減衰に有利な場合もあるが、一般的に部品の強度を低下させる。さらに、プレス工程が複雑なため、「不完全な」部品ができることがあります。その結果、設計仕様を完全に満たさない部品ができ、追加加工や再設計が必要になることもある。
要約すると、粉末冶金には、ほぼ正味の形状で製造できる、材料利用率が高い、複雑な部品を製造できる、といった大きな利点がある一方で、欠点がないわけではない。サイズの制限、複雑な形状の課題、強度や気孔率に関する問題は、PMの利点を最大限に生かしながら欠点を軽減するために、設計および製造プロセスで慎重に考慮する必要があります。
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