Les lubrifiants et les liants sont des auxiliaires de fabrication essentiels incorporés dans les mélanges de poudres d'acier pour garantir à la fois l'efficacité de la fabrication et l'intégrité physique du composant avant sa cuisson. Ces additifs modifient fondamentalement le comportement de la poudre métallique sous pression, transformant des particules lâches en une forme cohérente et précise connue sous le nom de compact "vert".
Bien que nécessaires au traitement, ces additifs sont des agents temporaires. Ils protègent les outils coûteux de l'usure et lient la poudre en une forme solide capable de résister à la manipulation avant la phase finale de frittage.
Optimisation du processus de pressage
Le principal défi de la métallurgie des poudres (MP) est de surmonter la friction. Sans additifs, la poudre métallique est abrasive et résistante à l'écoulement.
Réduction de la friction interne et externe
Lors du compactage, la friction se produit dans deux zones distinctes : entre les particules de poudre individuelles et entre la poudre et les parois du moule.
Des lubrifiants sont ajoutés (souvent à des concentrations d'environ 0,9 %) pour recouvrir ces surfaces. Cela permet aux particules de glisser les unes sur les autres, améliorant la compressibilité et assurant un tassement serré et uniforme de la poudre.
Protection des outils
Les pressions impliquées dans le compactage de poudre d'acier sont immenses. Sans lubrification, la nature abrasive de l'acier dégraderait rapidement la matrice.
Les additifs créent un film protecteur à l'interface de la paroi du moule. Cela empêche la poudre de rayer ou d'endommager la cavité du moule, prolongeant considérablement la durée de vie de vos outils.
Assurer l'intégrité structurelle avant le frittage
Une fois la poudre pressée, elle doit conserver sa forme jusqu'à ce qu'elle soit frittée (chauffée). Cet état est appelé état "vert".
Augmentation de la résistance à vert
Les liants agissent comme un adhésif temporaire dans le compact. Ils améliorent la résistance à vert de la pièce, garantissant que les particules imbriquées ne se séparent pas.
Cette stabilité structurelle est essentielle. Elle permet à la pièce pressée fragile d'être déplacée de la presse au four de frittage sans s'effriter ni se déformer sous son propre poids.
Faciliter l'éjection en toute sécurité
Le moment le plus critique pour une pièce verte est son éjection du moule.
Les lubrifiants empêchent la pièce compactée de coller à la matrice. En réduisant la force nécessaire pour pousser la pièce, ils évitent que le composant ne soit rayé, fissuré ou ne subisse une défaillance structurelle pendant le processus de démoulage.
Comprendre les compromis
Bien que les additifs soient essentiels pour l'étape de pressage, ils introduisent des variables qui doivent être gérées avec soin.
Déplacement de volume
Les lubrifiants et les liants ne sont pas métalliques. Ils occupent un espace dans le compact qui pourrait autrement être occupé par de l'acier. Par conséquent, une utilisation excessive d'additifs peut limiter la densité finale maximale de la pièce.
Nécessité de retrait
Ces additifs ne sont nécessaires que pour le façonnage ; ce sont des impuretés dans le produit final. Ils doivent être complètement éliminés, généralement par une phase de "brûlage" pendant le frittage. S'ils ne sont pas correctement éliminés, ils peuvent laisser des résidus qui affaiblissent le composant en acier final.
Équilibrer la processabilité et les performances
L'application réussie de la MP repose sur la recherche du bon rapport entre les additifs et la poudre.
- Si votre objectif principal est la durée de vie de l'outil : Privilégiez une lubrification suffisante pour minimiser la friction de la paroi de la matrice et prévenir les dommages coûteux aux moules.
- Si votre objectif principal est la complexité de la pièce : Assurez une concentration adéquate de liant pour maintenir une résistance à vert élevée, empêchant la rupture lors de l'éjection de formes complexes.
En fin de compte, la bonne stratégie d'additifs protège votre équipement tout en garantissant que la pièce arrive au four de frittage intacte et sans défaut.
Tableau récapitulatif :
| Caractéristique | Rôle du lubrifiant | Rôle du liant |
|---|---|---|
| Fonction principale | Réduit la friction entre les particules et les parois de la matrice | Fournit une adhérence temporaire pour maintenir la forme de la pièce |
| Impact sur les outils | Prévient le rayage de la matrice et prolonge la durée de vie du moule | Impact direct minimal sur l'usure des outils |
| Qualité de la pièce | Facilite une éjection douce sans fissures | Augmente la "résistance à vert" pour une manipulation sûre |
| Concentration clé | Généralement ~0,9 % du mélange | Équilibrée pour la complexité et la densité de la pièce |
| Étape finale | Éliminé pendant le brûlage/frittage | Éliminé pendant le brûlage/frittage |
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Références
- František Nový, Miloš Mičian. The Influence of Induction Hardening, Nitriding and Boronising on the Mechanical Properties of Conventional and Sintered Steels. DOI: 10.3390/coatings14121602
Cet article est également basé sur des informations techniques de Kintek Press Base de Connaissances .
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