Wychodzenie poza ograniczenia charakterystyczne dla metalurgii proszków stalowych
Metalurgia proszków jest precyzyjnym procesem produkcyjnym stosowanym przy masowej produkcji metalowych części samochodowych, takich jak koła zębate, wykonywane z proszków żelaza oraz stali węglowych. W pierwszej kolejności, drobne proszki metali prasowane są wewnątrz sztywnej matrycy w celu uzyskania porowatego, nieco spoistego materiału, zwanego materiałem w stanie zielonym. Następna faza to obróbka cieplna, prowadzona w temperaturze poniżej punktu topnienia zielonego materiału i polegająca na zagęszczeniu proszku oraz jego przejściu w spójny stan stały. Pożądane jest tutaj uzyskanie wysokiej twardości, wynikającej z utworzenia silnych powiązań pomiędzy indywidualnymi cząsteczkami proszku. Z drugiej strony, rzeczą istotną jest dokładna regulacja procesu, by zmniejszyć potrzebę kosztownych operacji wykańczających. Mając na uwadze brak wszechstronnych informacji dotyczących elementów wykonanych ze spiekanych proszków metalowych, inżynierowie z Instytutu National Polytechnique w Grenoble opracowali nowatorskie podejście. Szczegółowa analiza makroskopowej deformacji części z zagęszczonych proszków metali podczas cyklu spiekania powiązana została z obserwacjami zmian mikrostruktury w przestrzeni trójwymiarowej (3-D). W celu prześledzenia przebiegu obciążeń w kierunku prasowania oraz w kierunku poprzecznym sześcienne próbki pobrane z prętów testowych poddano konwencjonalnym testom dylatometrycznym. Lepsze zrozumienie zasadniczych zjawisk odpowiedzialnych za deformację proszku metalu podczas zagęszczania uzyskano po zastosowaniu rentgenowskiej mikrotomografii absorpcyjnej. W zagęszczonym proszku stalowym występowały dwa rodzaje porów: zaostrzone oraz wydłużone. Wydłużone pory występowały w rejonach styku pomiędzy cząsteczkami proszku, w większości prostopadłymi do kierunku zagęszczania. Pory te przypisywano zjawisku mikrouszkodzeń oraz zgniataniu cząstek smarujących pomiędzy cząsteczkami stalowymi podczas wyjmowania oraz wyrzucania zagęszczonego detalu z matrycy. W trakcie otwierania się porów następuje puchnięcie zagęszczanego materiału, który następnie ulega skurczaniu w fazie początku spiekania oraz w miarę wzajemnego zbliżania się porów. Przyszłe studia w tej dziedzinie obejmą badanie wpływu składu materiału na deformację zagęszczanych detali z proszków metali. Partnerzy w ramach projektu PM-MACH wyrażają nadzieję, że wykorzystanie zebranych informacji umożliwi opracowanie skutecznej techniki obróbki zagęszczonych elementów z proszków metali przed ich spiekaniem, oraz zapewni obniżkę kosztów wytwarzania.
