I materiali ausiliari duttili fungono da agente legante critico. Durante la formatura di polveri TNM fragili, materiali come alluminio o titanio sono necessari per fornire la plasticità richiesta per una pressatura a freddo di successo. Senza questi additivi duttili, le particelle fragili di TNM non possono formare un legame coeso, portando a cedimenti strutturali durante il processo di formatura.
Concetto chiave: Le polveri fragili mancano della capacità di deformarsi plasticamente, rendendole soggette a crepe sotto pressione. Gli additivi duttili risolvono questo problema cedendo sotto carico, avvolgendosi attorno alle particelle dure per creare un incastro meccanico che migliora significativamente la densità e la durabilità del compatto verde.
La meccanica dell'incollaggio di polveri fragili
Utilizzo dell'elevata duttilità
Le polveri TNM sono intrinsecamente fragili, il che significa che si fratturano piuttosto che piegarsi quando compresse. Per formare una forma solida, è necessario introdurre un materiale che possieda un'elevata duttilità.
Il ruolo della bassa resistenza allo snervamento
Le polveri ausiliarie come alluminio e titanio hanno una bassa resistenza allo snervamento rispetto alla matrice TNM. Questa proprietà consente loro di deformarsi facilmente sotto la pressione della pressa senza rompersi.
Riempimento dei vuoti
Durante il processo di pressatura, queste polveri duttili subiscono una significativa deformazione plastica. Essi "fluire" efficacemente negli spazi tra le particelle rigide di TNM.
Avvolgimento e incastonamento
Invece di stare semplicemente adiacente alle particelle fragili, il metallo duttile le avvolge. Si incastra nelle irregolarità superficiali, agendo come una "colla" metallica.
Miglioramento dell'integrità del compatto verde
Creazione di incastri meccanici
Il meccanismo principale in gioco qui è l'incastro meccanico. La polvere duttile deformata blocca le particelle fragili in posizione, creando una struttura unificata da polvere sciolta.
Aumento della densità relativa
Deformandosi per riempire gli spazi vuoti, il materiale ausiliario riduce la porosità. Ciò porta a una densità relativa significativamente più elevata nel "compatto verde" (la parte pressata ma non sinterizzata).
Prevenzione delle crepe
I materiali fragili sono suscettibili di crepe quando la pressione viene rilasciata (ritorno elastico). La rete duttile assorbe lo stress e tiene insieme il compatto, migliorando drasticamente la resistenza alle crepe.
Comprensione dei compromessi
Modifiche compositive
Sebbene necessari per la formatura, l'aggiunta di polveri ausiliarie altera inevitabilmente la composizione chimica della parte finale. Si stanno introducendo nuovi elementi (o più elementi esistenti) che diventeranno parte della matrice della lega finale.
Complessità del processo
Affidarsi a un sistema di polveri a due fasi (fragile più duttile) richiede una miscelazione rigorosa. Se il legante duttile non è distribuito omogeneamente, si potrebbero ottenere punti deboli localizzati o gradienti di densità nel componente finale.
Fare la scelta giusta per il tuo obiettivo
- Se il tuo obiettivo principale è la resistenza del compatto verde: Dai priorità ai materiali ausiliari con la massima duttilità per massimizzare l'incastro meccanico e prevenire difetti di manipolazione.
- Se il tuo obiettivo principale è la densità finale: Assicurati che la polvere duttile abbia una resistenza allo snervamento sufficientemente bassa da deformarsi completamente e riempire i vuoti interparticellari durante la pressatura.
Sfruttando la plasticità dell'alluminio o del titanio, si trasforma una polvere fragile non lavorabile in un componente robusto e ad alta densità.
Tabella riassuntiva:
| Caratteristica | Polvere TNM fragile | Ausiliario duttile (Al/Ti) | Risultato della combinazione |
|---|---|---|---|
| Deformazione | Si frattura sotto pressione | Si deforma plasticamente | Incastro meccanico |
| Resistenza allo snervamento | Alta (rigida) | Bassa | Vuoti riempiti per "flusso" |
| Ruolo strutturale | Materiale della matrice | "Colla" metallica | Alta densità relativa |
| Integrità del compatto verde | Suscettibile di crepe | Assorbe lo stress | Maggiore resistenza alle crepe |
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Riferimenti
- Adrian HEYMANN, Bernd‐Arno Behrens. Investigations on the consolidation of TNM powder by admixing different elemental powders. DOI: 10.37904/metal.2022.4428
Questo articolo si basa anche su informazioni tecniche da Kintek Press Base di Conoscenza .
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