完美真空烧结分步讲解#1

完美真空烧结分步讲解#1

这是本文的第一部分,全面描述了真空脱脂与烧结工艺,提供了就这一话题进行扩展探讨的大量空间。我希望通过分步讲解的方式,确保您掌握相关的技术知识,从而成功克服即将面临的挑战。我还将介绍一些实用诀窍,教您如何针对自己的应用做出最恰当的选择,确保您实现完美烧结

真空烧结的优势

需要烧结的组件通常都很精细、复杂并且容易出差错。烧结涉及对材料粉末进行热处理,以确保各个粒子正确接合。这种粒子间的接合由高温热动促成的原子扩散而得到保证。这种处理对于获得密度、孔隙率和机械阻力方面质量上乘的最终材料而言必不可少。在真空炉中进行烧结可以从零件表面光洁度和力学性能两个方面提高成品的特性。这可以确保减少单个粒子的氧化,从而提高粒子的接合度。

真空烧结的出色质量和灵活性可让金属粉末压制金属注射成型(即:MIM)、3D打印以及其他类似技术都大获裨益。

真空烧结是制造特殊形状零件的一种高效率方法,可大大减少加工需求。真空烧结的优势可概括如下:

  • 洁净明亮的零件
  • 优异的质量
  • 减少瑕疵
  • 易于维护
  • 生产的灵活性

脱脂:烧结的第一个关键步骤

为确保零件在进入烧结阶段时没有瑕疵,需要对其进行脱脂处理。因此,第一项决定考虑零件的脱脂工艺过程。脱脂工艺从模压构件上清除除主要的粘结材料。脱脂工艺通常分为几个步骤,且零件需要经过多个循环以确保在烧结之前尽可能多地去除粘结材料。具体的工艺取决于所使用的粘结剂类型。除了部分粘结剂具有特定的工艺过程外,其他大多数粘结剂都需要加热类型的处理,而且之前可能需要经过初步的水中处理阶段。

那么,就会产生这样一个问题:是与烧结使用同一个真空炉脱脂,还是使用特定的真空炉。对于答案可以有不同的解读,而且需要评估各种因素,包括清洁工艺要求、零件的脆性、人力的使用、生产要求、能源消耗和所需的工艺气氛。在选择是否在同一真空炉中进行脱脂和烧结时,上述因素都十分重要。现在我将详细分析所有这些因素。

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脱脂与烧结:如何选择最理想的真空炉

  • 清洁工艺要求。一般说来,脱脂和烧结在某种程度上是相互冲突的,因为脱脂工艺从本质上说是“脏的”,也就是说除了我们想要实现接合的金属粉末以外,还有其他物质不可避免地进入真空炉,而烧结则必须尽可能干净,因为金属粉末以外的任何其他物质都会对产品的特性产生不良影响。正如我们将要在接下来介绍的,现有的高效技术可以解决这一矛盾,在同一真空炉中进行这两种处理。尽管如此,您最好还是核实这些技术是否适合您的应用。如果您使用的粘合剂特别“难以”清除,或者您的应用所要求的纯度高于一般水平,那么在单独的真空炉中进行脱脂则可能是必要(或至少是较为可取)的一种方法。
  • 零件的脆性。值得记住的一点是,零件在脱脂后会变得极其脆弱,当从一个真空炉移到另一个真空炉时可能会由于振动而断裂。但是,通过在脱脂炉中进行预烧结(这必须能够达到要求的温度,高于单独脱脂的温度要求)可以很容易地解决这一问题。
  • 规划人力使用。如果脱脂可以与烧结在同一真空炉内进行,我们就可以利用此优势避免将零件从一个真空炉转移到另一个真空炉所需的人力。如果产量要求较高,这一优势可能会显得至关重要,因为这意味着我们可以在夜间填装真空炉,完成脱脂和烧结工艺,然后在次日早上将成品零件移出,而无需安排夜班人员。但是,如果白天只能进行最低产量的生产,而且(或)员工出于其他原因而必须当值,那么这一优势就显得不那么重要了。
  • 所需的生产率。如果所需产量非常有限,用一台小真空炉即可完成,那么单独购买一台脱脂炉则可能会造成过重财政负担。因为如果产量低于一定水平,就无法通过减小真空炉的有用容积来进一步降低真空炉成本。但是,如果所需产量较大,或者如果产量大幅度增加,那么为了应对这一增加而购买一台脱脂炉,这相较于有用容积而言无疑更为便宜,因此从财务角度考虑是合理的。还有一点值得考虑的是,热脱脂所需的时间可能比烧结所需的时间更长,因此在确定炉膛容量时应予以关注。例如,如果脱脂时间是烧结时间的两倍,那么脱脂炉的容量也应该加倍,以防止出现瓶颈。除了容量比外,还必须研究不同长度之间的比例,以便将负荷从一个真空炉转移到另一个真空炉.
  • 能源消耗。假设所有其他条件都相同,那么在同一真空炉内连续进行这两种工艺显然能带来节能优势,因为无需先在脱脂炉中冷却再到烧结炉中重新加热,从而节省能耗。但是,值得注意的是,脱脂炉的能耗与烧结炉的能耗可能大不相同。以典型的热壁脱脂炉为例,其中有一个内腔用于处理加载的材料,外部装有电阻,同时还采用相当厚的一层陶瓷耐火材料。如果我们将它的能耗与石墨烧结炉的消耗量进行比较,我们可能会发现它们的水平非常接近,所以上述观点可能是正确的。但是,如果烧结炉是金属材质,特别是如果脱脂时使用的分压水平很高,那么由于金属屏蔽在对流存在时的效率有限,金属烧结炉的能耗反而会更高。
  • 所需的工艺气氛。在前面的评述中,我们推测得出脱脂炉比烧结炉要便宜得多。如果工艺气氛为惰性(通常是真空、氩或氮气),那么上述推论一定是正确的。但是如果需要等易燃气体的气氛,则因为需要采取安全措施而使得成本相差无几,因而会凸显同一真空炉内进行两种工艺的其他优势。

关于脱脂工艺您是否还有其他问题? 欢迎提问,我将乐于为您提供有关脱脂和烧结的实用信息和相关诀窍。

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