La technologie de lubrification des parois de matrice est recommandée car elle minimise considérablement la résistance au frottement et les forces d'éjection sans compromettre la composition matérielle du mélange de poudres. En appliquant un fluide lubrifiant directement sur les parois de la cavité du moule au lieu de le mélanger à la poudre, cette méthode empêche la formation de vides internes et d'impuretés qui résultent généralement de la décomposition du lubrifiant pendant le frittage.
La métallurgie des poudres standard sacrifie souvent la densité du matériau pour faciliter le processus de pressage. La lubrification des parois de matrice résout ce conflit en traitant l'interface de l'outil plutôt que la matière première, garantissant une pureté élevée et des performances mécaniques supérieures.
Maximiser l'intégrité du matériau
Éliminer les contaminants internes
Dans les processus traditionnels, les lubrifiants sont mélangés à la poudre pour faciliter le pressage. Cependant, ces additifs doivent brûler pendant la phase de frittage.
Ce processus de décomposition laisse souvent des impuretés ou crée des vides dans la structure du matériau. En retirant le lubrifiant du mélange, la technologie des parois de matrice garantit que la pièce finie conserve une pureté et une densité structurelle plus élevées.
Améliorer les performances mécaniques
Étant donné que le mélange de poudres est exempt d'additifs non métalliques, les particules métalliques peuvent se lier plus efficacement pendant le frittage.
Il en résulte un composant final avec des propriétés mécaniques améliorées par rapport aux pièces pressées avec des lubrifiants mélangés. L'absence de sous-produits de décomposition signifie que le matériau se rapproche de son potentiel maximal théorique.
Optimiser le processus de pressage
Réduire la résistance au frottement
Le frottement entre la poudre et la paroi de la matrice est une force d'opposition majeure pendant la compaction.
L'application d'un fluide lubrifiant dans la cavité du moule réduit considérablement cette résistance. Cette réduction permet une transmission plus efficace de la pression de pressage à travers la colonne de poudre.
Diminuer les forces d'éjection
Un frottement élevé nécessite une force élevée pour éjecter le compact "vert" (non fritté) de la matrice, ce qui peut endommager la pièce ou l'outil.
La lubrification des parois de matrice abaisse la force d'éjection requise. Cela protège l'intégrité du compact vert et prolonge potentiellement la durée de vie de l'outillage.
Résoudre les problèmes de densité
Combattre les gradients de densité
Les pertes par frottement aux parois de la matrice provoquent généralement une distribution de densité inégale dans la pièce compactée.
Bien que des solutions mécaniques telles que les matrices flottantes aident à compenser ces pertes en permettant un déplacement relatif entre les poinçons et le fût de la matrice, réduire le frottement à la source est essentiel.
Améliorer l'uniformité
Un frottement élevé crée des gradients de densité qui peuvent entraîner une déformation pendant le frittage.
En lubrifiant efficacement l'interface de la paroi, la densité devient plus uniforme dans toute la pièce. Cette stabilité réduit le risque de déformation ou de distorsion lorsque la pièce est chauffée.
Comprendre les compromis
Le piège des lubrifiants mélangés
Le principal compromis en métallurgie des poudres a toujours été entre la facilité de traitement et la densité.
L'ajout de lubrifiant au mélange facilite le pressage mais abaisse la densité réalisable car le lubrifiant prend de la place. Lorsque ce lubrifiant brûle, il laisse de l'espace vide (vides).
La lubrification des parois de matrice contourne entièrement ce compromis. Elle fournit la lubrification nécessaire pour l'outillage sans priver le matériau de sa densité ni créer de défauts.
Faire le bon choix pour votre objectif
Si vous cherchez à optimiser votre processus de métallurgie des poudres, considérez vos objectifs de qualité spécifiques.
- Si votre objectif principal est la haute pureté : Choisissez la lubrification des parois de matrice pour éviter les impuretés et les résidus associés à la décomposition interne du lubrifiant.
- Si votre objectif principal est l'intégrité structurelle : Utilisez cette méthode pour éliminer les micro-vides et obtenir une densité finale plus élevée.
- Si votre objectif principal est le contrôle dimensionnel : Mettez en œuvre cette technologie pour réduire les gradients de densité qui entraînent une déformation lors du frittage.
En isolant le lubrifiant sur la surface de l'outil, vous assurez l'efficacité du processus sans sacrifier la qualité du produit.
Tableau récapitulatif :
| Caractéristique | Lubrifiant interne mélangé | Lubrification des parois de matrice |
|---|---|---|
| Pureté du matériau | Faible (résidus de combustion) | Élevée (pas d'additifs dans la poudre) |
| Densité structurelle | Réduite par le volume de lubrifiant | Maximisée (pas de vides internes) |
| Contrôle du frottement | Interne et externe | Concentré sur l'interface de l'outil |
| Force d'éjection | Standard | Significativement plus faible |
| Qualité de la pièce | Risque de déformation/distorsion | Uniformité et stabilité élevées |
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Références
- Milad Hojati, Herbert Danninger. Impact Fracture Behaviour of Powder Metallurgy Steels Sintered at Different Temperatures. DOI: 10.1007/s00501-024-01428-w
Cet article est également basé sur des informations techniques de Kintek Press Base de Connaissances .
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