El control estricto de las proporciones de capas es obligatorio porque el polvo intermetálico de Ti-Al-Nb-Mo-B (TNM) y el polvo de matriz metálica de TiB poseen respuestas mecánicas fundamentalmente diferentes a la presión.
Estos dos materiales tienen coeficientes de compresión y módulos de compresión significativamente diferentes. Si las proporciones de peso y altura de llenado no se calculan con precisión para tener en cuenta esta disparidad, los materiales se deformarán de manera inconsistente bajo la misma fuerza de prensado, lo que provocará defectos estructurales en el compacto verde.
La conclusión principal Para lograr un componente geométricamente sólido, no puede tratar los polvos TNM y TiB como iguales durante la compactación. Debe ajustar con precisión sus proporciones de capas para compensar sus diferentes tasas de deformación, asegurando que el compacto verde final conserve un espesor de capa uniforme y planitud macroscópica.
La física de la compactación de compuestos
Propiedades divergentes de los materiales
La raíz del desafío radica en las propiedades intrínsecas de los polvos. El polvo intermetálico TNM y el polvo de matriz metálica TiB no se comprimen a la misma velocidad.
Sus módulos de compresión, una medida de rigidez, son significativamente diferentes. En consecuencia, cuando aplica una única fuerza de prensado al molde, un material resiste naturalmente la deformación más que el otro.
El mecanismo de deformación inconsistente
En un compuesto multicapa, el objetivo es la uniformidad. Sin embargo, si aplica la misma presión a capas con diferentes coeficientes de compresión, se encogerán en diferentes cantidades.
Sin intervención, esto conduce a una deformación inconsistente. Una capa puede compactarse densamente mientras que la otra permanece comparativamente porosa u ocupa un volumen diferente al previsto.
Lograr la integridad estructural
Compensación a través de las proporciones de capas
Para resolver la desalineación de la deformación, debe controlar las variables de entrada: la altura de llenado y la proporción de peso de cada capa.
Al ajustar con precisión estas proporciones, precompensa efectivamente el comportamiento de compresión. Básicamente, está "sobrellenando" o "subllenando" capas específicas en relación con otras según cuánto se comprimirán.
Garantizar la planitud macroscópica
El objetivo final de este control estricto es la estabilidad geométrica.
Cuando las proporciones son correctas, las tasas de deformación inconsistentes se cancelan durante el proceso de prensado. Esto da como resultado un compacto verde que mantiene la planitud macroscópica general, evitando la deformación o combadura que ocurre cuando las capas se comprimen de manera desigual.
Comprender los compromisos
Complejidad del proceso frente a la calidad del componente
Controlar estrictamente las proporciones de capas introduce complejidad en el proceso de fabricación. Requiere cálculos rigurosos y mediciones precisas de los pesos del polvo y las alturas de llenado antes de cada ciclo de prensado.
El costo de la imprecisión
Ignorar estas proporciones no es un atajo viable. No tener en cuenta las diferencias en los módulos de compresión da como resultado compactos verdes con un espesor de capa no uniforme.
Esta falta de uniformidad a menudo conduce a tensiones internas, deformación o delaminación, lo que hace que el compacto verde no sea adecuado para los pasos posteriores de sinterización o mecanizado.
Tomar la decisión correcta para su objetivo
Para garantizar resultados de alto rendimiento en la preparación de su aleación, aplique estos principios:
- Si su enfoque principal es la precisión geométrica: Invierta tiempo en calcular el coeficiente de compresión exacto para cada lote de polvo para determinar la compensación óptima de la altura de llenado.
- Si su enfoque principal es la consistencia estructural: Asegúrese de que las proporciones de peso se mantengan estrictamente para garantizar que las interfaces de las capas se deformen al unísono, evitando la delaminación.
La precisión en la fase de preparación es la única forma de garantizar un compuesto de alto rendimiento viable.
Tabla resumen:
| Factor | Ti-Al-Nb-Mo-B (TNM) | Matriz metálica de TiB | Impacto en la calidad |
|---|---|---|---|
| Módulo de compresión | Alto (Intermetálico) | Diferente (Matriz metálica) | Tasas de deformación inconsistentes |
| Respuesta a la deformación | Resiste/Cede de manera diferente | Resiste/Cede de manera diferente | Potencial de deformación o combadura |
| Variable de control | Peso/Altura precisos | Peso/Altura precisos | Garantiza un espesor de capa uniforme |
| Métrica de éxito | Planitud macroscópica | Planitud macroscópica | Previene tensiones internas/delaminación |
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Referencias
- П. М. Бажин, A. Yu. Antonenkova. Compactability Regularities Observed during Cold Uniaxial Pressing of Layered Powder Green Samples Based on Ti-Al-Nb-Mo-B and Ti-B. DOI: 10.3390/met13111827
Este artículo también se basa en información técnica de Kintek Press Base de Conocimientos .
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