تف جوشی :
معمولا فرایند تف جوشی در دمایی زیر بالاترین مولفه ذوب انجام میشود در بعضی موارد دما برای تشکیل یک جزء مایع (مذاب)به اندازه ی کافی بالاست.مثلا در ساخت کاربید های سمنتیتی که تف جوشی بالای نقطه ذوب فلز انجام میشود.در موارد دیگر،ذوب شدن یک مولفه (جزء)اتفاق می افتد.
کوره های تف جوشی می تواند از نوع مقاومتی- الکتریکی یا از نوع گاز سوزونفت سوز باشد. کنترل دقیق دما برای تغییرات کم درابعاد نهایی ضروری است. دمای بسیاردقیق ویکنواخت کوره الکتریکی ان را مناسب ترین کوره برای این نوع کار می سازد.بخاطر اینکه اتصال بین ذرات تا حد زیادی تحت تاثیر پوشش های سطحی است. باید از تشگیل پوشش های سطحی نامطلوب از قبیل اکسید ها جلو گیری شود.این میتواند با استفاده از یک اتمسفر محافظ کنترل شده تحقق یابد،عملکرد دیگر جو کاهش چنین پوشش هایی است اگر آنها پیش از مخلوط کردن و بریکت سازی در پودر ها موجود باشند جو محافظ باید عاری از هر گونه اکسیژن آزاد یا خنثی یا احیایی باشد تا فلز تف جوشی شود .
یک جو هیدروژنی خشک در تف جوشی کاربید های نسوز و اتصالات الکتریکی استفاده می شود اما اقتصادی ترین جو های تف جوشی با احتراق ناقص هیدرو کربن های مختلف تولید می شود.پروپان یک گاز طبیعی اغلب برای این منظور استفاده میشود در اصل تف جوشی یک فرایند اتصال لاشه های جامد بوسیله ی نیروهای اتمی است.
این میتواند با استفاده از یک اتمسفر محافظ کنترل شده تحقق یابد،عملکرد دیگر جو کاهش چنین پوشش هایی است اگر آنها پیش از مخلوط کردن و بریکت سازی در پودر ها موجود باشند جو محافظ باید عاری از هر گونه اکسیژن آزاد یا خنثی یا احیایی باشد تا فلز تف جوشی شود یک جو هیدروژنی خشک در تف جوشی کاربید های نسوز و اتصالات الکتریکی استفاده می شود اما اقتصادی ترین جو های تف جوشی با احتراق ناقص هیدرو کربن های مختلف تولید می شود.پروپان یک گاز طبیعی اغلب برای این منظور استفاده میشود در اصل تف جوشی یک فرایند اتصال لاشه های جامد بوسیله ی نیروهای اتمی است.
کوره های تف جوشی :
کوره های تف جوشی انواع مختلف دارند ؛ بطوریکه :
1- کوره های تسمه ای یا کانوایر
2- کوره های پوشری ( هل دهنده)
3- کوره های خلاء ( بچی )
ولی اصول هر سه از این کوره ها به یک صورت است . هر سه دارای سه منطقه
1- بیش گرم یا موم زدایی
2-منطقه زنیترینگ یا تف جوشی
3- منطقه سرد کن می باشد.
که این منطقه ها دنبال هم و غالباً افقی هستند که در شکل این سه منطقه را ازنظر دمایی مشاهده می کنید .
در منطقه بیش گرم یا موم زدایی قطعات معمولاً تا 400 الی 600 درجه سانتیگراد گرم می شوند و مواد روان ساز که با پودر مخلوط شده بودند در اثر این درجه حرارت بخار شده و از سطح قطعه خارج می گردد و توسط فاز گازی از کوره خارج می شود . در قسمت زینترینگ دما تا 1120 درجه سانتیگراد می رسد و قطعات در طی گذر از این مرحله تف جوشی شده و چگالش صورت می گیرد. در منطقه سوم به آرامی سرد شده و از کوره خارج می گردد . اصول کلی به این ترتیب می باشد ولی بسته به نوع کوره این مراحل از نظر عملیات متفاوت خواهد بود .
کوره تسمه ای یا کانوار :
بیشتر برای قطعات برنزی و قطعات آهنی که از لحاظ ابعادی بسیار دقیق نیستند استفاده می شود ، چون احتمال تغییرات ابعادی در این کوره ها بیشتر است . این کوره نیز از سه قسمت مجزا تشکیل شده است . که مناطق اول و دوم معمولاً پوشش فولادی با آستر دیر گدتز دارند و وسایل گرمایشی این کوره ها معمولاً المنت های برقی بسیار قوی هستند که محیط کوره را تا دمای1120 درجه سانتی گراد می توانند گرم کنند . یک تسمه نقاله فلزی هم با حرکت خود به درون کوره قطعات را حرکت داده و از مناطق سه گانه می گذراند و از ته کوره خارج می کند. در این کوره ها توسط دستگاه تجزیه کننده آمونیاک مخلوطی از گاز های هیدروژن و نیتروژن به درون دستگاه فرستاده می شود تا در اثر دمای بالا هیدروژن محیط احیاء را فراهم سازد و از اکسید شدن قطعات جلوگیری به عمل آید .
چنانچه می دانید نیتروژن هم باعث افزایش قسمتی از سطحی قطعه می گردد و توسط گاز نیتروژن یک پرده نیتروژنی ایجاد کرده تا از رسیدن هوا به درون کوره و اختلاط آن با هیدروژن که باعث انفجار می گردد جلوگیری شود . فشار گاز نیتروژن از اتم های کوره باعث می شود هیدروژن را از اتم های کوره به سمت درب جلویی کوره منتقل کرده و یک شعله گاز در ابتدا ی کوره گازهای خارج شده هیدروژن را می سوزاند به این ترتیب یک محیط کاملاً مناسب برای تف جوشی و احیای قطعات ایجاد می گردد .
سرعت تولید قطعات در این کوره ها بسیار بالاست بطوریکه حداقل 50 کیلوگرم در ساعت تولید خواهند داشت که این وزن تولید نسبت به قطعات متالورژی پودر که بسیار سبک و کوچک هستند تعداد زیادی را شامل می شود .
کوره های پوشری یا هل دهنده :
اصول کارکرد این کوره ها نیز همانند کوره های تسمه ای است ولی ویژگی این کوره ها محفظه بسته و عدم تماس با هوای آزاد است که عامل مهمی در احیا کنندگی قلم داری می شود . این کوره ها نیز شامل سه مرحله و سه منطقه می باشد . ولی در این کوره ها قطعات در قایقک های گرافیتی قرار می گیرند و در قسمت ورودی قرار می گیرند و درب بسته شده توسط گاز نیتروژن هوا شویی شده و هوای موجود خارج می گردد و سپس درب اصلی کوره بالا رفته و توسط جک هیدرولیکی قایقک به درون کوره هل داده می شود و درب بسته می شود . در محیط کوره نیز همانند کوره قبلی مخلوط هیدروژن و نیتروژن از طریق دستگاه تجزیه کننده آمونیاک به درون کوره فرستاده می شود
این کوره ها به علت بسته بودن محیط همواره حاوی مقادیر بسیار زیادی هیدروژن تحت فشار هستند که بسیار خطرناک می باشد و غفلت و بی دقتی می تواند عامل انفجار بسیار خطرناکی باشد که در چندین کارخانه رخ داده است از قابلیت این کوره ها دمای بالا تا حد 1300 درجه است و برای تولید قطعات آلیاژی بسیار مناسب می باشد جنس مافل ها از سرامیک بوده و المنت های حرارتی که دور این مافل ها پیچیده شده اند حرارت لازم را ایجاد می کنند . وجود هیدروژن کافی عامل مهمی در اکسید نشدن و خرد نشدن المنت های مولیبدنی است چون اگر این محیط فراهم نباشد این المنت های مولیبدنی که بسیار پر هزینه هستند در اثر حرارت و سرد شدن خشک شده و می شکنند . قایقک ها یکی پس از دیگری با فاصله زمان بندی مناسب به درون کوره فرستاده می شوند و با ورود هر قایقک به درون کوره یک قایقک از کوره خارج می گردد .
هر قایقک شامل 6 الی 8 کیلوگرم قطعه می باشد و وزن هر کدام از آنها تقریباً 3 کیلوگرم می باشد ، معمولاً بسته به طول کوره ها حدود 17 الی 25 قایقک در طول کوره پشتد سر هم قرار می گیرند این کوره دقت بسیار بالا را در کنترل و استفاده و همچنین چیدن قطعات درون قایقک ها می طلبد ؛ بسته به نوع قطعه چیدن تغییر می کند .
کوره خلاء یا بچی :
در این کوره ، قطعات درون محفظه چیده می شوند ،درب بسته شده و پمپ خلاء شروع به کار می کند . محیط عاری از هر گونه گرما شده و با استفاده از گرمای تولید شده از طریق المنت های حرارتی و وجود هیدروژن و نیتروژن تولید شده توسط کراکر مراحل تف جوشی آغاز می گردد سپس ، پس از مدت زمان لازم مرحله سرد شدن و خروج قطعه است با توجه به این عملکرد مشاهده می کنید که ظرفیت تولید در این کوره ها بسیار پایین می باشد ولی دقت و کنترل ابعادی بسیار بالا است و برای تولید قطعات بسیار خاص از آنها استفاده می شود .
چنانچه می دانید قطعات تولید شده به صورت تف جوشی دارای استحکام و چگالی مناسب و در حد معقول هستند ولی در بعضی از موارد سختی لازم این قطعات در این کوره ها به وجود نمی آیند مثلاً برای قطعات با سختی های بالای 40HRC احتیاج به عملیات دیگری داریم که همان عملیات حرارتی می باشد . علاوه بر مسئله سختی بعضی اوقات سایز قطعات مناسب نیست که برای این امر هم استفاده از ماشین کاری ، سنگ زنی و پرس مجدد کارگشا می باشد .
خواسته های کلیدی ما از تف جوشی کنترل ابعادی ، احیای اکسیدها ، کنترل آلیاژ ها ، چگالش و استحکام بخشی به خشته است . تف جوشی بر ویژگی های خشته های متالورژی پودر تأثیری تعیین کننده دارد و در اثر افزایش میزان تف جوشی ، استحکام ، سختی ، شکل پذیری ، رسانایی گرمایی ، رسانایی الکتریکی ، تراوایی مغناطیسی ، مقاومت به خوردگی و دیگر خواص بهبود می یابد . حساسیت هر یک از این ویژگی ها به فرآیند ممکن است کاملاً متفاوت باشد ولی در حالت کلی با افزایش میزان تف جوشی بهبود می یابند.
عملیات تکمیلی :
در انتهای عملیات بسته به ویژگی ها و خواص مورد نیاز ، قطع عملیات تکمیلی روی قطعات انجام می گیرد . برای قطعاتی که از نظر ابعاد معمولاً ارتفاع اشکال وجود دارد به واحد سنگ زنی رفته و سنگ تخت زده می شوند و به محدوده مناسب و تعریف شده قطعه می رسند .
برای قطعات که سوراخ هایی لازم است به واحد ماشین کاری و سوراخ کاری رفته و به شکل مناسب در می آیند و چنانچه گفته شد ، قطعاتی که به سختی مورد لزوم دست نیافته اند به واحد عملیات حرارتی فرستاده می شوند . و در کوره های عملیات حرارتی که تقریباً شبیه کوره های تف جوشی هستند با محیط های لازم به سختی مناسب می رسند .
در طول پروسه تولید همواره کنترل کیفی یکی از عوامل مهم محسوب می شود . چون کار کنترل کیفی از همان ورود پودر به مجموعه آغاز شده و با کنترل دقیق پودر از لحاظ دانه بندی و کیفیت و خلوص پودر اجازه ورود به پروسه تولید صادر می گردد. در مرحله بعدی هنگام مخلوط نمودن پودر کنترل صورت گرفته و همگنی و اختلاط پودر مورد توجه و کنترل قرار می گیرد ولی یکی از مهمترین قسمت های آن کنترل خشته خام است که برای کنترل ابعادی آن از وسایل مختلف اندازه گیری از قبیل ساعت ، میکرومتر ، کولیس ، پیچ های مناسب قطعه استفاده می شود و ادامه تولید منوط به تأیید بخش کنترل کیفی می باشد و اگر این قطعه از رنج مناسب خارج گردد دستور توقف تولید صادر می گردد .
دامنه استفاده از متالورژی پودر
بسیار متنوع و گسترده است بطوریکه برای نشان دادن کاربردهای
این روش کافی است به استفاده از پودرهای فلزی در تولید رشته های تنگستن درون لامپ ها و روشنایی ، مواد ترمیمی در دندان پزشکی ، یا تاقان های خود روغن کار ، قطعات جعبه دنده ی اتومبیل ، اتصالات الکتریکی و المان های سوخت نیروگاههای هسته ای ، اجرای ترمیمی ارتوپدی ، قطعات ماشین های اداری ، فیلتر های دما بالا ، لایه های اصطکاکی ترمز هوایی . باتری های شارژ شدنی ، اجزای موتورهای جت ، قطعات موتوری خودروها ، همچنین ساخت ترکیبات لحیم کاری و کاتالیزور ها و هزاران کاربرد شیمی آن اشاره کرد .