ধাতু ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ জন্য পাউডার কি?

ধাতু ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ জন্য গুঁড়া প্রস্তুতি

ওভারভিউ

পর্যাপ্ত ছোট কণা আকার সহ ধাতব গুঁড়ো (<45 μm), high powder loading in polymers, and high density after sintering can be used for metal injection molding, with powders having an average particle size of less than 22 μm being the most ideal. Numerous methods exist for powder preparation, but powders prepared by different methods possess different properties, which ultimately affect the density, size, and deformation of the injected parts. Because small particles are used to characterize powder properties, many characterization methods (such as sieving) are insufficient to accurately monitor and predict the results of the metal injection molding process. This chapter mainly introduces powders used in metal injection molding, different powder preparation methods, the properties of metal injection molding powders, and the influence of powder geometry or manufacturing methods on the metal injection molding process.

এমআইএম পাউডারের জন্য বিভিন্ন প্রস্তুতির কৌশল

গ্যাস পরমাণুকরণ, জলের পরমাণুকরণ, তাপ পচন এবং রাসায়নিক হ্রাস সহ ধাতব ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ (MIM) এর জন্য পাউডার প্রস্তুত করার জন্য অনেকগুলি পদ্ধতি রয়েছে।

যখন পাউডারের মিশ্রণে অল্প পরিমাণে পাউডার যোগ করা বা পাউডার মিশ্রণে কিছু নির্দিষ্ট অ্যালয় প্রস্তুত করার প্রয়োজন হয়, তখন অন্যান্য পাউডার তৈরির পদ্ধতি, যেমন যান্ত্রিক ক্রাশিং/গ্রাইন্ডিং, সাধারণত ব্যবহার করা হয়। টাংস্টেন কার্বাইড-গ্রেড পাউডার তৈরি করতে বিশুদ্ধ টাংস্টেন পাউডারের কার্বারাইজিং একটি ব্যতিক্রম। সারণি 3.1 এমআইএম পাউডারের প্রস্তুতির পদ্ধতি এবং বৈশিষ্ট্যগুলি দেখায়; অন্যান্য পাউডার প্রস্তুতি কৌশল অন্য কোথাও পাওয়া যাবে।

এমআইএম পাউডারের কণার আকার এবং কণার আকার বন্টনের শ্রেণীবিভাগ করা পাউডার তৈরির একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ কারণ অনেকগুলি এমআইএম পাউডার বিভিন্ন কণা আকারের পাউডারের ব্যাচ থেকে নেওয়া হয়; তাই, ব্যাচ জুড়ে MIM পাউডারের ধারাবাহিকতা নিশ্চিত করা অপরিহার্য।

সারণী 3.1 এমআইএম পাউডারের প্রস্তুতির পদ্ধতি এবং বৈশিষ্ট্য

গ্যাস পরমাণুকরণ

গ্যাস পরমাণুকরণ হল আবেশ বা অন্যান্য গরম করার পদ্ধতির মাধ্যমে ধাতু বা খাদ গলিয়ে পাউডার প্রস্তুত করার এবং তারপর একটি অগ্রভাগের মাধ্যমে গলিত পরমাণুকরণের একটি পদ্ধতি। অগ্রভাগ ছেড়ে যাওয়ার পরে, গলিত ধাতু বা খাদ একটি উচ্চ গতির গ্যাস প্রবাহের দ্বারা প্রভাবিত হয়, যা সূক্ষ্ম ফোঁটায় গলে যায়। মুক্ত পতনের সময় এই ফোঁটাগুলি গোলাকার কণাতে পরিণত হয়। উচ্চ -গতির নির্গত গ্যাস সাধারণত নাইট্রোজেন, আর্গন বা নাইট্রোজেন; বায়ু নির্দিষ্ট বিশেষ গুঁড়ো গঠন করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। বায়ু-পরমাণুযুক্ত কণাগুলির পৃষ্ঠের অক্সিডেশনের উচ্চ মাত্রা থাকে; তাই, বেশিরভাগ প্রকৌশল সামগ্রীর জন্য বায়ু পরমাণুকরণের সুপারিশ করা হয় না, বিশেষ করে যেগুলির জন্য অক্সাইড ফিল্মগুলি পোস্ট-সিন্টারিংয়ের সময় অপসারণ করা কঠিন। পরমাণুযুক্ত ফোঁটাগুলি একটি বড় পাত্রের মধ্যে অবাধে পড়ে, এইভাবে পাত্রের দেয়ালের সাথে যোগাযোগ করার আগে শক্ত হয়ে যায়। পরমাণুকরণের সময়, অগ্রভাগের কাছাকাছি অশান্তি থাকলে, ছোট কঠিন কণাগুলি আবার{10}}পরমাণুযুক্ত গলে প্রবেশ করতে পারে, কণার পৃষ্ঠে ছোট, দৃঢ় পাউডার কণা তৈরি করে। এই অনিয়মিত পাউডার কণাগুলি পাউডার প্যাকিং ঘনত্ব এবং এমআইএম ফিডের পরবর্তী প্রবাহ বৈশিষ্ট্যগুলিতে হস্তক্ষেপ করে। প্রশস্ত-আকারের-ডিস্ট্রিবিউশন অ্যাটোমাইজড পাউডারগুলি চালনি বা বায়ু সাজানোর মাধ্যমে তৈরি করা যেতে পারে। বড় আকারের কণাগুলিকে ছোট আকারের পাউডার তৈরি করতে-পরমাণুযুক্ত করা যেতে পারে। চিত্র 3.4 পরমাণুযুক্ত স্টেইনলেস স্টিল পাউডারের একটি সাধারণ স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ (SEM) চিত্র দেখায়, যার একটি গোলাকার আকৃতি, উচ্চ পৃষ্ঠের বিশুদ্ধতা এবং উচ্চ প্যাকিং ঘনত্ব রয়েছে।

জল পরমাণুকরণ

জল পরমাণুকরণ এবং গ্যাস পরমাণুকরণের নীতিগুলি মূলত একই রকম। পার্থক্য হল গ্যাসের পরিবর্তে জল ব্যবহার করা হয় গলিত ধাতুকে সূক্ষ্ম কণাতে ভেঙে ফেলার জন্য। এটি গলিত ধাতব প্রবাহকে প্রভাবিত করার জন্য একটি উচ্চ-চাপের জলের জেট ব্যবহার করে, এটিকে দ্রুত ভেঙে গুঁড়োতে পরিণত করে। সুপারহিটেড মেল্ট, একটি উচ্চ-চাপের জলের জেট দ্বারা পরমাণুযুক্ত হওয়ার পরে, প্রচুর পরিমাণে সূক্ষ্ম, গোলাকার কণা তৈরি করে। অতএব, অতি উত্তপ্ত তাপমাত্রা এবং উচ্চ জলের চাপে ধাতব পাউডার প্রস্তুত করতে জলের পরমাণুকরণ ব্যবহার করা এমআইএম (মেটাল ইনজেকশন মোল্ডিং) এর জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। গ্যাসের পরমাণুকরণের মতো, পানির কণার আকারের শ্রেণীবিভাগ-অ্যাটোমাইজড পাউডার এমআইএম পাউডার উৎপাদনের একটি গুরুত্বপূর্ণ ধাপ। চিত্র 3.5 জলের একটি সাধারণ SEM চিত্র দেখায়{10}}পরমাণুযুক্ত স্টেইনলেস স্টিল পাউডার৷ এই কণাগুলির অনিয়মিত আকার রয়েছে এবং গ্যাসের পরমাণুকরণের তুলনায়, জল{12}}পরমাণুযুক্ত পাউডার কণাগুলির পৃষ্ঠের অক্সিডেশন আরও গুরুতর। অনিয়মিত আকারের কণাগুলি ইনজেকশন-ঢালাই করা অংশগুলির হ্রাস করার সময় আকৃতি বজায় রাখতে একটি সুবিধা রয়েছে। গ্যাসের পরমাণুকরণের তুলনায় জলের পরমাণুকরণের উত্পাদন দক্ষতা অনেক বেশি, তাই, জল-পরমাণুযুক্ত পাউডারের উৎপাদন খরচ গ্যাস-পরমাণুযুক্ত পাউডারের তুলনায় অনেক কম।

তাপীয় পচন

তাপ পচন একটি রাসায়নিক পচন তাপ দ্বারা সৃষ্ট, সাধারণত ধাতু ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণের জন্য নিকেল এবং লোহার গুঁড়ো তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়। এই প্রযুক্তি ব্যবহার করে টংস্টেন এবং কোবাল্ট পাউডারও প্রস্তুত করা যেতে পারে। তাপ পচন দ্বারা উত্পাদিত পাউডারগুলির বিশুদ্ধতা 99% এর বেশি এবং একটি কণার আকার 0.20 থেকে 20 μm পর্যন্ত। এই প্রক্রিয়ায়, ধাতুটি উচ্চ চাপ এবং তাপমাত্রায় কার্বন মনোক্সাইডের সাথে বিক্রিয়া করে একটি কার্বন ভিত্তিক ধাতু তৈরি করে। এই কার্বন ভিত্তিক তরলকে শুদ্ধ করা হয়, শীতল করা হয় এবং তারপর একটি অনুঘটকের ক্রিয়ায় পুনরায় গরম করা হয়, যার ফলে বাষ্প ঘনীভূত হয়ে পাউডারে পরিণত হয়। চিত্র 3.6 তাপগতভাবে পচনশীল কার্বন{11}ভিত্তিক লোহার পাউডারের একটি সাধারণ SEM চিত্র দেখায়। এই পাউডারগুলিতে সাধারণত কার্বনের অমেধ্য থাকে এবং ব্যবহার করার আগে বা সিন্টারিংয়ের সময় অবশ্যই হাইড্রোজেনে হ্রাস করা উচিত, অথবা কম-মিশ্র স্টিলের জন্য সংকর উপাদান হিসাবে গণনায় ব্যবহার করা উচিত। যদি ধাতব ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণের আগে পাউডারটি হ্রাস করা হয়, তবে কণাগুলিকে জড়ো করা দূর করার জন্য অবশ্যই মাটিতে হবে কারণ তারা হ্রাসের সময় একত্রিত হয়। তদ্ব্যতীত, এই হ্রাসকৃত পাউডারগুলির সিন্টারিং কার্যকলাপ অপরিবর্তিত পাউডারগুলির তুলনায় কম কারণ সূক্ষ্ম কণাগুলি হ্রাসের সময় বৃহত্তর কণাগুলি দ্বারা সম্পূর্ণরূপে সিন্টার বা একীভূত হয়।

রাসায়নিক হ্রাস পদ্ধতি

রাসায়নিক হ্রাস পদ্ধতি প্রাচীনতম পরিচিত পাউডার উত্পাদন পদ্ধতিগুলির মধ্যে একটি। এই পদ্ধতিটি প্রথমে অক্সাইডকে বিশুদ্ধ করে, তারপরে কার্বনের মতো একটি হ্রাসকারী এজেন্ট ব্যবহার করে এর সাথে বিক্রিয়া করে কার্বন মনোক্সাইড বা কার্বন ডাই অক্সাইড হ্রাস করার জন্য। হাইড্রোজেন অক্সাইডকে ধাতব পাউডারে কমাতেও ব্যবহার করা যেতে পারে। কণার আকার কমাতে, হ্রাস প্রতিক্রিয়া তুলনামূলকভাবে কম তাপমাত্রায় সঞ্চালিত হয়, তবে প্রতিক্রিয়া হার কম। উচ্চ তাপমাত্রা ব্যবহার করা এই প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়াটিকে ত্বরান্বিত করতে পারে, তবে উচ্চ তাপমাত্রা কণাগুলির বিচ্ছুরণ বন্ধন সৃষ্টি করতে পারে, যা পরে একটি পর্যাপ্ত সূক্ষ্ম কণা আকারে পিষে বা মিলিং করে অপসারণ করতে হবে। যদি কণাগুলিকে চূর্ণ না করা হয়, তাহলে একত্রিত পাউডারটি বাইন্ডার সিস্টেমে সঠিকভাবে লোড করা যায় না, যার ফলে ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণের সময় উচ্চ ফিড সান্দ্রতা এবং অসম খাওয়ানো হয়। চিত্র 3.7 রাসায়নিক হ্রাস দ্বারা উত্পাদিত টংস্টেন পাউডারের একটি সাধারণ SEM চিত্র দেখায়।