Basso

21 agosto 2023

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Nel numero di primavera 2023 di PIM International (pp 52-54), abbiamo riportato un sondaggio completo che delineava i progressi significativi compiuti nella ricerca sul potenziale dello stampaggio ad iniezione di polveri a bassa pressione (LPIM) negli ultimi due decenni. È stato dimostrato che, oltre ad essere un processo economicamente vantaggioso per la prototipazione e la produzione in piccola serie di componenti complessi a forma quasi netta, LPIM è stato utilizzato con successo anche per la produzione a basso e alto volume di forme altamente complesse, in particolare nel settore campo della ceramica. Alcuni dei principali vantaggi del sistema LPIM rispetto al PIM ad alta pressione consistono nel fatto che le macchine LPIM sono generalmente di dimensioni più piccole e utilizzano una semplice meccanica idraulica, con conseguente riduzione dei costi delle apparecchiature e del consumo energetico. LPIM utilizza generalmente una materia prima a bassa viscosità (<20 Pa.s), che viene iniettata utilizzando una pressione da 50 a 200 volte inferiore a quella utilizzata per il PIM convenzionale, con il conseguente vantaggio aggiuntivo di una minore usura dello stampo. Tuttavia, nonostante i vantaggi in termini di costi di LPIM, la comprensione attuale della produzione di componenti metallici tramite LPIM rimane limitata a poche prove di concetto.

In questa indagine LPIM era incluso un riferimento alla ricerca condotta presso l'Ecole de Technologie Superieure, a Montreal, Canada, sull'uso di polveri di ferro di forma irregolare prodotte dall'atomizzazione dell'acqua per le materie prime LPIM. I risultati più recenti di questo lavoro di ricerca sono stati ora pubblicati nel documento: "Influenza della dimensione della polvere sulla modellabilità e proprietà sinterizzate di materie prime irregolari a base di ferro utilizzate nello stampaggio a iniezione di polveri a bassa pressione", di AA Tafti, V Demers, e V Brailovski dell'Ecole de Technologie Superieure di Montreal, e G Vachon della Rio Tinto Metal Powders, a Sorel-Tracy, Canada, il produttore della polvere di ferro atomizzata ad acqua. L'articolo è stato pubblicato su Powder Technology Vol. 42, online nel marzo 2023.

Gli autori hanno affermato che ricerche precedenti sulla modellabilità delle materie prime utilizzando polvere di ferro atomizzata in acqua a basso costo con forma di particelle irregolare hanno dimostrato che LPIM era adatto per fabbricare forme verdi complesse. È stata inoltre studiata l'influenza delle caratteristiche della polvere e delle condizioni di lavorazione LPIM sulla densità sinterizzata utilizzando materie prime irregolari a base di ferro. L'obiettivo di questo lavoro attuale era, quindi, studiare l'effetto delle diverse dimensioni delle particelle sulla stampabilità delle materie prime LPIM e anche le microstrutture finali e le prestazioni meccaniche delle parti prodotte utilizzando polveri irregolari a base di ferro.

Gli autori hanno riferito che le polveri di ferro sono state prodotte utilizzando un flusso di lavoro in tre fasi, comprendente l'atomizzazione dell'acqua, la macinazione ad alta energia e la setacciatura. Il processo di macinazione ad attrito, utilizzato per ridurre le dimensioni delle particelle, sembrava essere responsabile della distribuzione bimodale dei tre lotti di polvere prodotti: −45, −25 e −10 μm (corrispondenti a una dimensione delle maglie di 325, 600 e 1250 , rispettivamente). Per quanto riguarda le dimensioni della vagliatura, si dice che la polvere −45 μm rappresenti un lotto di polvere costituito da particelle che sono passate attraverso un'apertura del setaccio da 45 μm. La tabella 1 mostra le proprietà fisiche dei tre tipi di polveri di ferro prodotte.

Le polveri di ferro sono state miscelate con un legante sviluppato appositamente per questa ricerca, che comprendeva (vol.%): 1% di SA, 2% di EVA, 2% di CW e 36-38% di PW, con il valore PW pari a una funzione dei carichi solidi utilizzati per ciascuna materia prima. Il comportamento allo stampaggio delle materie prime in polvere di ferro è stato valutato in due fasi. Nella prima fase è stato valutato l'impatto della dimensione delle particelle sulla viscosità della materia prima e un carico solido comune per tutti i lotti di polvere è stato fissato al 57 vol.%. Questo valore corrisponde al carico solido massimo lavorabile della polvere più fine utilizzata in questo studio (cioè −10 μm). La seconda fase ha esaminato le prestazioni complessive di ciascun lotto di polvere durante il processo LPIM (ovvero, principalmente la modellabilità e la sinterizzazione); nella formulazione della materia prima è stato utilizzato il carico solido massimo di ciascun lotto di polvere. Questo carico di polvere nella materia prima variava dal 57 al 59% in volume, con un carico di solidi più elevato osservato man mano che le polveri diventavano più grossolane. Gli autori hanno scoperto, dalla loro analisi di stampabilità, che la materia prima −10 μm ha mostrato il miglior potenziale di stampaggio grazie alla sua maggiore omogeneità della materia prima e ad un carico solido leggermente inferiore di 57 vol.%. La Fig. 1 mostra il confronto tra l'indice di modellabilità raggiunto e la distanza del flusso della spirale raggiunta in LPIM.