Miscelatore di precisione per la metallurgia delle polveri

Polvere metallica composta in modo omogeneo

Polvere metallica composta omogeneamente da ferro, cromo, rame, magnesio, silicio e carbonio. La densità apparente è di 4 kg/dm³. Le dimensioni delle particelle variano da 2 a 70 µm.

miscelatore bialbero amixon con volume utile di 3 m³. Due utensili di miscelazione a forma di spirale producono qualità di miscelazione ideali con un apporto minimo di energia.

La metallurgia delle polveri è un settore speciale della scienza dei materiali. Polveri fini di ferro, acciaio e metalli non ferrosi vengono pressate in un pezzo. Alcuni metodi di preparazione e lavorazione delle polveri sono simili alla produzione di tecnoceramica ad alte prestazioni. Esiste una matrice di polvere metallica definita con cui si combinano ossidi, boruri, carburi e nitruri degli elementi alluminio, zirconio e silicio.

Applicazioni in ingegneria meccanica

La metallurgia delle polveri a base di ferro è utilizzata principalmente per pezzi piccoli (fino a 4 kg) prodotti ad alta velocità e in grandi quantità. I pezzi stampati sinterizzati vengono creati fondendo polveri metalliche in stampi e pressandoli. Il successivo processo di sinterizzazione consente ai componenti prodotti con la metallurgia delle polveri di ridursi in modo definito. I componenti finiti sono caratterizzati da un'elevata precisione dimensionale. Hanno una resistenza simile a quella dell'acciaio fuso. Tuttavia, la loro densità è pari solo al 93-95% di quella di un componente fuso. Gli elementi tipici della macchina sono componenti meccanici di precisione come ingranaggi a denti elicoidali, palette del cambio, steli di valvole o boccole scanalate per l'industria automobilistica. Lo stampaggio a iniezione può essere utilizzato per componenti con forme geometriche complicate. La polvere metallica viene preventivamente miscelata con un legante termoplastico e quindi plastificata in una macchina impastatrice.

Il processo di produzione metallurgica delle polveri è riservato a prodotti di massa con dimensioni ridotte, perché il processo è costoso. I costi elevati sono dovuti a diversi fattori:

Elementi di precisione prodotti con la metallurgia delle polveri per i motori dei tergicristalli

I mescolatori bialbero amixon® sono utilizzati in particolare quando i componenti dell'impasto differiscono in modo significativo. (densità di massa diversa, dimensioni delle particelle diverse forme eterogenee delle particelle)

Miscelatore conico amixon® 30 m³: qualità di miscelazione ideali a qualsiasi livello di riempimento ed eccellente svuotamento residuo.

Processo di miscelazione nel miscelatore conico amixon®.

La produzione di polveri metalliche finemente disperse:

Le particelle di polvere metallica devono essere sufficientemente piccole e pure, ad esempio da 10 a 50 µm. Il processo di macinazione può avvenire in mulini a sfere, mulini a impatto o mulini a getto d'aria. Nella maggior parte dei casi, tuttavia, le polveri metalliche vengono create spruzzando il metallo fuso ad alta pressione. Esistono anche altri processi per produrre particelle metalliche molto fini: i sali metallici disciolti vengono fatti precipitare chimicamente o elementi come il manganese e il rame vengono ottenuti per elettrolisi. Se la polvere metallica deve avere particelle nanofini, il metallo fuso viene riscaldato in condizioni di inerzia fino all'evaporazione e alla precipitazione sotto forma di condensato. A seconda del processo utilizzato, le particelle ottenute devono essere deagglomerate, pulite o essiccate.

Il processo di miscelazione

Da un lato, si tratta della distribuzione omogenea dei diversi componenti della polvere. D'altra parte, i lubrificanti/coadiuvanti di pressatura in polvere (acido stearico, stearato di zinco) devono essere distribuiti in modo omogeneo nella polvere metallica. Questi "saponi metallici" riducono l'attrito interno del rivestimento in polvere e consentono una distribuzione uniforme della pressione nello stampo durante la pressatura. Le pressioni possono essere di mille bar e oltre. Le particelle dei coadiuvanti di pressatura sono per lo più più piccole di quelle della polvere metallica e sono estremamente leggere. La loro densità apparente è spesso inferiore a un ventesimo della densità apparente della polvere metallica.

Miscelatore bialbero amixon® taglia HM 16000 (16 m³ di volume)

Miscelatore verticale amixon® per lotti di polveri metalliche da 15 m³. Sotto ogni miscelatore si trova un dispositivo di riempimento.

Processo di miscelazione: come scorre l'impasto nel miscelatore verticale amixon®.

A questo proposito, il processo di miscelazione nella metallurgia delle polveri è molto impegnativo.

amixon^® ha una grande esperienza nel settore e può garantire gradi di miscelazione ideali per la metallurgia delle polveri. Non importa se il lotto miscelato è di 30 t o di 10 kg. Opzionalmente, il processo di miscelazione può avvenire anche in modo continuo. È fondamentale che le polveri metalliche pesanti e abrasive non distruggano il miscelatore e che il processo di miscelazione possa iniziare con il miscelatore riempito al massimo. Inoltre, è importante che il miscelatore lavori delicatamente. Il processo di miscelazione non deve modificare le dimensioni e le forme delle particelle.

Una sfida di miscelazione

Un'altra sfida di miscelazione riguarda un processo a monte, quando le polveri metalliche devono essere ridotte chimicamente nel forno di ricottura ad alte temperature. Quindi deve essere disponibile una quantità di carbonio sufficiente per ogni particella di polvere metallica. In pratica, ciò si ottiene rivestendo le polveri metalliche con carbonio nel miscelatore. Vengono utilizzati miscelatori di precisione di grandi dimensioni. Anche in questo caso, il processo di miscelazione amixon^® assicura che il carbonio finemente disperso sotto forma di nerofumo industriale ricopra uniformemente ogni singola particella di ferro. A proposito: "La differenza di densità apparente del nerofumo e della polvere di metallo è di un fattore 500". Questo fatto suggerisce che i componenti non sono sufficientemente miscibili o tendono a segregarsi. Entrambi i fenomeni sono esclusi nel miscelatore amixon^®.

Gli statori del rotore si deagglomerano durante il processo di miscelazione

A sinistra, un rotore di taglio con dieci lame di taglio. A destra, un sistema rotore-statore. Questi utensili completano l'azione degli utensili di miscelazione elicoidali. Il loro apporto energetico può essere molto elevato, a seconda della frequenza di rotazione. I rotori di taglio e i rotori-statori possono deagglomerare in modo molto efficace. Possono modificare notevolmente la struttura dei solidi sfusi.

La produzione della matrice del componente resistente all'usura

Lo stampo del componente deve essere ingrandito della dimensione di ritiro. Spesso la questione della resistenza alla fatica sufficientemente elevata degli utensili di pressatura è sinonimo di resistenza all'usura. La rimozione/scarico delle piantine prodotte deve avvenire senza danni. Questo deve avvenire in modo rapido ed efficiente nella produzione in serie. In molti casi, la sinterizzazione a caldo avviene in condizioni di inerzia, talvolta anche in assenza di gas nel vuoto. La compressione delle polveri metalliche può avvenire in modo isostatico sotto chiave se la compressione avviene in un bagno d'acqua. Spesso i semilavorati così prodotti vengono ridensificati in una fucina di sinterizzazione.

Modellatura e decapaggio tramite decomposizione chimica

Le presse ad alte prestazioni devono applicare pressioni molto elevate per produrre i compatti verdi. Dopo la pressatura, il legante viene espulso termicamente dai compatti verdi completando una curva di temperatura ottimizzata.

L'alta temperatura di sinterizzazione a caldo

Il trattamento termico si protrae per diverse ore. In questo modo, gli atomi delle particelle metalliche simili e dissimili si diffondono. Ciò è possibile solo se le particelle si sfregano strettamente e si condensano. La formazione della microstruttura avviene anche se gli elementi coinvolti non sono compatibili tra loro in termini di metallurgia di fusione. Questo è il motivo delle caratteristiche speciali del materiale.

Rilavorazione meccanica

Di norma, la rilavorazione meccanica deve essere ridotta al minimo.

Manicotti scorrevoli prodotti con metallurgia delle polveri

Applicazione per materiali ad alte prestazioni:

La metallurgia delle polveri e la "legatura meccanica" vengono utilizzate quando i materiali prodotti hanno proprietà uniche:

resistono in modo permanente a temperature elevate, fino a 800 °C (pale di turbina, rivestimenti refrattari)
sono di estrema durezza (carburo di tungsteno per la lavorazione)
sono estremamente resistenti all'abrasione (dischi freno)
sono elettricamente conduttivi, isolanti o agiscono da semiconduttori
cambiano le loro dimensioni in millisecondi quando sono collegati a una carica elettrica (piezoelettronica)
sono porosi come una spugna e servono come catalizzatori chimici
sono prodotti con porosità definita e servono come cuscinetti a strisciamento per componenti rotanti ad alta velocità
sono particolarmente facili da magnetizzare.
Le polveri metalliche sono utilizzate per produrre magneti duri e morbidi. (Bobine di induzione nell'ingegneria delle comunicazioni)
...

Poiché le temperature di fusione e le densità dei componenti della lega differiscono notevolmente, molti materiali ad alte prestazioni non possono essere prodotti con la metallurgia di fusione. Inoltre, molti componenti metallici non possono combinarsi chimicamente. Ciò rende interessanti i materiali prodotti con la metallurgia delle polveri, nonostante i costi elevati.

Alcuni componenti costosi devono essere forniti in polvere.

Tra gli altri, gli elementi cromo, ferro, cobalto, rame, magnesio, manganese, molibdeno, nichel, niobio, terre rare, tantalio, titanio, vanadio, tungsteno, zinco e i loro derivati devono essere resi disponibili nella forma più pura possibile. La qualità di un pezzo prodotto con la metallurgia delle polveri dipende dalla purezza dei materiali in ingresso e dalla loro distribuzione omogenea. La produzione di particelle di dimensioni minime e di elevata purezza è estremamente impegnativa.

Cosa può fare amixon® contribuiscono quando si utilizza la metallurgia delle polveri?

Un pezzo prodotto con la metallurgia delle polveri è utile solo se la sua microstruttura è omogenea e stabile. L'omogeneità delle polveri metalliche è di importanza centrale per quasi tutte le fasi di processo.

amixon^® ha ampie referenze

nella metallurgia,
nella preparazione della ceramica
nella chimica del carbonio
nella tecnologia dei processi termici
nella tecnologia di miscelazione di materiali sfusi con solidi abrasivi (sotto vuoto e in sovrapressione fino a 20 bar)
nella preparazione di sospensioni
in chimica con sostanze chimiche aggressive
quando si tratta di lotti misti particolarmente grandi

A questo proposito, i nostri ingegneri di processo possono contribuire con un grande know-how se volete avviare un progetto di investimento.

Miscelatore Gyraton® di amixon GmbH. Questo miscelatore di precisione è stato sviluppato per l'omogeneizzazione delicata di grandi lotti.

Questo miscelatore può omogeneizzare grandi masse fino a 70 m³, indipendentemente dalle proprietà di scorrimento dei materiali sfusi. La potenza di azionamento è inferiore dell'80% rispetto al normale.

Prove di miscelazione nel Centro di prova I di amixon®.

Sentitevi liberi di utilizzare il centro di test amixon®

Si consiglia di visitare il amixon^® centro di prova a Paderborn - se possibile con i vostri mix originali. Il team amixon^® attende con ansia la vostra visita. Potrete sperimentare la tecnologia di miscelazione delle polveri ai massimi livelli e acquisire molte conoscenze dettagliate. Inoltre, saremo lieti di mostrarvi i nostri moderni impianti di produzione.

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