La combinaison du pressage à chaud avec des lubrifiants à base de stéarate de lithium entraîne une réduction synergique à la fois de la résistance à la déformation des particules de titane et du frottement de la paroi de la matrice. En opérant à environ 150°C, ce processus permet l'utilisation de pressions de compaction extrêmes — jusqu'à 2000 MPa — résultant en des composants en titane d'une densité à vert exceptionnellement élevée.
L'avantage principal de cette méthode est sa capacité à réduire l'écart de performance entre les pièces traitées par poudre et les matériaux en titane entièrement denses en surmontant la résistance naturelle de la poudre métallique.
La mécanique du pressage à chaud
Ramollissement thermique des particules
La principale barrière à une densité élevée en métallurgie des poudres de titane est la résistance intrinsèque du matériau à la déformation.
Le chauffage de la poudre à environ 150°C ramollit les particules. Cela réduit considérablement leur limite d'élasticité, leur permettant de se déformer et de se tasser plus étroitement sous pression.
Le rôle des lubrifiants à base de lithium
Les lubrifiants standards échouent ou se dégradent souvent dans les conditions de température et de pression requises pour le titane à haute densité.
Les lubrifiants à base de stéarate de lithium sont spécifiquement efficaces dans cet environnement de pressage à chaud. Ils maintiennent leur pouvoir lubrifiant à 150°C, minimisant considérablement le frottement généré entre la masse de poudre et les parois de la matrice.
Atteindre des capacités de haute pression
Débloquer des pressions de 2000 MPa
Dans le pressage à froid standard, le frottement élevé et la résistance des particules limitent la pression effective qui peut être appliquée avant que des dommages à la matrice ou des rendements décroissants ne surviennent.
Étant donné que la combinaison à chaud/stéarate de lithium réduit ces facteurs de résistance, l'équipement peut fonctionner en toute sécurité à des pressions atteignant 2000 MPa. C'est une magnitude de pression rarement réalisable en compaction à froid conventionnelle.
Combler l'écart de performance
L'objectif ultime de l'utilisation de poudre de titane est d'imiter les propriétés du titane forgé (entièrement dense).
En atteignant des densités à vert plus élevées grâce à cette méthode, les composants frittés finaux présentent des propriétés mécaniques beaucoup plus proches de celles des matériaux entièrement denses. Cela élève efficacement le niveau de qualité des composants produits.
Considérations opérationnelles et compromis
Exigences de capacité de l'équipement
Bien que les résultats soient supérieurs, leur obtention nécessite des machines spécialisées.
Pour réaliser les avantages de ce processus, votre équipement de pressage doit être capable de supporter 2000 MPa. Les presses standard destinées à la compaction à basse pression ne pourront pas exploiter la résistance à la déformation réduite fournie par le processus à chaud.
Précision de la température
Le succès de cette méthode repose sur la stabilité thermique.
Le processus est optimisé spécifiquement à environ 150°C. S'écarter significativement de cette température peut altérer le comportement du lubrifiant au stéarate de lithium ou ne pas suffisamment réduire la résistance à la déformation de la poudre de titane.
Faire le bon choix pour votre objectif
Ce processus n'est pas pour toutes les applications ; il est spécifiquement destiné aux exigences de haute performance.
- Si votre objectif principal est la densité maximale : Mettez en œuvre ce cycle de pressage à chaud pour utiliser des pressions de 2000 MPa, ce qui maximisera le tassement des particules et la résistance à vert.
- Si votre objectif principal est la performance du matériau : Utilisez cette méthode pour produire des composants qui doivent rivaliser avec les propriétés mécaniques du titane forgé entièrement dense.
En contrôlant strictement la température et la chimie du lubrifiant, vous transformez la compaction de poudre de titane d'un processus de mise en forme nette en une solution de fabrication haute performance.
Tableau récapitulatif :
| Paramètre | Pressage à froid standard | Pressage à chaud + Stéarate de lithium |
|---|---|---|
| Température de fonctionnement | Ambiante | Environ 150°C |
| Pression de compaction maximale | Limitée (Faible densité) | Jusqu'à 2000 MPa |
| Type de lubrifiant | Stéarates de zinc/amide standards | Stéarates à base de lithium |
| Comportement des particules | Résistance à l'élasticité élevée | Ramollissement thermique / Résistance réduite |
| Densité résultante | Densité à vert conventionnelle | Densité exceptionnellement élevée (quasi complète) |
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Références
- I.M. Robertson, G. B. Schaffer. Review of densification of titanium based powder systems in press and sinter processing. DOI: 10.1179/174329009x434293
Cet article est également basé sur des informations techniques de Kintek Press Base de Connaissances .
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