KR20050059285A - Method of preparing iron-based components by compaction with elevated pressures - Google Patents
Method of preparing iron-based components by compaction with elevated pressures Download PDFInfo
- Publication number
- KR20050059285A KR20050059285A KR1020057006889A KR20057006889A KR20050059285A KR 20050059285 A KR20050059285 A KR 20050059285A KR 1020057006889 A KR1020057006889 A KR 1020057006889A KR 20057006889 A KR20057006889 A KR 20057006889A KR 20050059285 A KR20050059285 A KR 20050059285A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- high density
- powder
- producing
- iron
- molded body
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
- C22C33/0264—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements the maximum content of each alloying element not exceeding 5%
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
- B22F1/052—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles characterised by a mixture of particles of different sizes or by the particle size distribution
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/02—Compacting only
- B22F2003/023—Lubricant mixed with the metal powder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/02—Compacting only
- B22F2003/026—Mold wall lubrication or article surface lubrication
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 분말 야금 산업에서 유용한 금속 분말 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 이들 조성물을 이용함으로써 고밀도를 갖는 부품의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to metal powder compositions useful in the powder metallurgy industry. More specifically, the present invention relates to a method for producing a component having a high density by using these compositions.
대응되는 종래의 완전 조밀 강(full dense steel) 프로세스와 비교할 때, 구조용 부품을 제조하기 위해 분말 야금학적 방법을 이용함으로써 여러 장점이 존재한다. 그러므로, 에너지 소모는 훨씬 작고 재료 이용율은 훨씬 크다. 분말 야금학적 루트를 이용할 때 또다른 중요한 인자는 네트 형상 또는 거의 네트 형상을 갖는 부품이 터닝(turning), 밀링(milling), 보링(boring) 또는 그라인딩(grinding)과 같은 고가의 성형 프로세스 없이 소결 프로세스 직후에 제조될 수 있다는 것이다. 그러나, 일반적으로 완전 조밀한 강 재료는 PM 부품과 비교할 때 우수한 기계적 특성을 갖는다. 이는 주로 PM 부품 내에 공극이 발생하기 때문이다. 그러므로, 완전 조밀한 강의 밀도 값에 가능한 한 근접한 값에 도달하기 위해 PM 부품의 밀도를 증가시키고자 노력하였다.Compared with the corresponding conventional full dense steel process, several advantages exist by using powder metallurgical methods to manufacture structural parts. Therefore, energy consumption is much smaller and material utilization is much greater. Another important factor when using powder metallurgical routes is that the net or nearly net shaped parts are sintered without expensive molding processes such as turning, milling, boring or grinding. It can be produced immediately. In general, however, fully dense steel materials have good mechanical properties compared to PM parts. This is mainly because voids occur in PM parts. Therefore, efforts have been made to increase the density of PM components in order to reach values as close as possible to the density values of fully dense steels.
보다 고밀도의 PM 부품을 얻기 위해 사용되는 방법 중에서 분말 단조 프로세스(powder forging process)는 완전 조밀한 부품이 수득될 수도 있다는 장점을 갖는다. 그러나 상기 프로세스는 고가이고 연결 로드와 같은 보다 중량인 부품의 대량 생산에 주로 이용된다. 완전 조밀한 재료는 열간등압 성형(HIP)에서와 같이 고온에서 높은 압력에 의해 수득될 수 있지만, 이러한 방법은 고가이다.Among the methods used to obtain higher density PM parts, the powder forging process has the advantage that a fully dense part may be obtained. However, the process is mainly used for mass production of expensive and heavier parts such as connecting rods. Fully dense material can be obtained by high pressure at high temperatures, such as in hot isostatic molding (HIP), but this method is expensive.
성형이 높은 온도, 일반적으로 120 내지 250℃에서 수행되는 프로세스인 온간 성형(warm compaction)을 이용함으로써, 밀도가 약 0.2g/㎤으로 증가될 수 있으며, 이는 기계적 특성의 상당한 개선을 야기한다. 그러나 단점은 온간 성형 방법이 추가의 투자 비용 및 프로세스를 포함한다는 것이다. 이중 프레싱, 이중 소결, 고온에서의 소결 등과 같은 다른 프로세스들 또한 밀도를 증가시킬 수도 있다. 또한 이들 방법들도 추가적인 제조 비용을 야기시켜 전체적인 비용 효율을 감소시킬 것이다.By using warm compaction, a process in which the molding is carried out at high temperatures, generally from 120 to 250 ° C., the density can be increased to about 0.2 g / cm 3, which leads to a significant improvement in mechanical properties. However, a disadvantage is that the warm forming method involves additional investment costs and processes. Other processes such as double pressing, double sintering, sintering at high temperature, etc. may also increase the density. These methods will also incur additional manufacturing costs and reduce the overall cost efficiency.
분말 야금학적 부품의 시장성을 확장시키고 분말 야금학적 기술이 갖는 장점을 이용하기 위해 개선된 정적 및 동적 기계적 강도를 갖는 고밀도 성형체(compact)를 달성하는 단순하고 저가인 방법이 필요하다.There is a need for a simple and low cost method of achieving high density compacts with improved static and dynamic mechanical strength in order to expand the marketability of powder metallurgical parts and to take advantage of powder metallurgy techniques.
도 1-1은 3개의 상이한 철계 분말 조성물에서 그린 밀도 대 성형 압력을 도시한 그래프이며,1-1 is a graph depicting green density versus molding pressure in three different iron based powder compositions,
도 1-2는 3개의 상이한 철계 분말 조성물에서 사출 힘 대 성형 압력을 도시한 그래프이며,1-2 are graphs showing injection force versus molding pressure in three different iron based powder compositions,
도 2-1은 2개의 상이한 철계 분말 조성물에서 그린 밀도 대 성형 압력을 도시한 그래프이며,2-1 is a graph depicting green density versus molding pressure in two different iron based powder compositions,
도 2-2는 2개의 상이한 철계 분말 조성물에서 사출 힘 대 성형 압력을 도시한 그래프이다.2-2 are graphs showing injection force versus molding pressure in two different iron based powder compositions.
이제 조립 분말과 함께 높은 성형 압력을 이용하여 고밀도 부품이 수득될 수 있음을 알았다. 종래 사용된 분말, 즉 미립자를 포함하는 분말이 예를 들어 성형체의 손상된 또는 열화된 표면을 갖는 문제점 없이 고밀도로 성형될 수 없다는 상식에 의하면, 이러한 발견은 꽤 예상밖이다. 특히, 본 발명에 따른 방법은 기본적으로 미립자가 없는 철계 분말을 제공하는 단계; 선택적으로 상기 분말을 그라파이트 및 다른 첨가제와 혼합시키는 단계; 상기 분말을 다이 내에서 고압으로 단일축상으로(uniaxially) 성형시키는 단계 및 그린 바디(green body)를 사출시키는 단계를 포함하며, 상기 그린 바디는 후속적으로 소결될 수도 있다.It has now been found that high density parts can be obtained using high forming pressures with granulated powder. According to the common knowledge that conventionally used powders, ie powders containing fine particles, cannot be formed at high density without the problem of having a damaged or degraded surface of the shaped body, for example, this finding is quite unexpected. In particular, the method according to the invention basically comprises providing an iron-based powder free of particulates; Optionally mixing the powder with graphite and other additives; Molding the powder uniaxially at high pressure in a die and injecting a green body, which may be subsequently sintered.
용어 "고밀도"는 약 7.3g/㎤ 이상의 밀도를 갖는 성형체를 의미한다. 또한 보다 낮은 밀도를 갖는 부품이 제조될 수 있지만 이는 본원의 관심분야가 아니다.The term "high density" means a shaped body having a density of at least about 7.3 g / cm 3. Also parts with lower densities can be made but that is not of interest here.
본 발명에 따른 철계 분말은 분사된(atomised) 철 분말, 해면철 분말, 환원된 철 분말과 같은 순수 철 분말; 부분 확산 합금강 분말; 및 완전 합금강 분말을 포함한다. 부분 확산 합금강 분말은 바람직하게 Cu, Ni 및 Mo 중 하나 이상과 부분적으로 합금화된 강 분말이다. 완전 합금강 분말은 바람직하게 Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V, Co, W, Nb, Ti, Al, P, S 및 B와 합금화된 강 분말이다. 또한 스테인레스강 분말은 관심의 대상이다.Iron-based powder according to the present invention is pure iron powder, such as atomized iron powder, spongy iron powder, reduced iron powder; Partially diffused alloy steel powder; And fully alloyed steel powders. The partially diffusion alloy steel powder is preferably a steel powder partially alloyed with at least one of Cu, Ni and Mo. The fully alloyed steel powder is preferably a steel powder alloyed with Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V, Co, W, Nb, Ti, Al, P, S and B. Stainless steel powders are also of interest.
입자 형태와 관련하여 입자는 수분사(water atomisation)에 의해 수득되는 것처럼 불규칙 형상을 갖는 것이 바람직하다. 또한 불규칙 형상의 입자를 갖는 해면철은 관심의 대상일 수도 있다.With regard to the particle morphology, the particles preferably have an irregular shape as obtained by water atomisation. Also sponge iron having irregularly shaped particles may be of interest.
본 발명의 중요한 특징은 사용되는 분말이 조립 입자를 갖는다는 것, 즉 분말에는 기본적으로 미립자가 없다는 것이다. "기본적으로 미립자가 없다"라는 표현은 분말 입자의 약 5% 이하가 SS-EN 24 497에서 설명되는 방법에 의해 측정된 것처럼 45㎛ 이하의 크기를 가짐을 의미한다. 지금까지 가장 흥미있는 결과는 기본적으로 약 106㎛ 이상 및 특히 약 212㎛ 이상의 입자로 구성된 분말로 달성되었다. "기본적으로 구성된다"라는 표현은 입자의 50% 이상, 바람직하게 60% 이상, 및 가장 바람직하게 70% 이상이 각각 106 및 212㎛ 이상의 입자 크기를 가짐을 의미한다. 최대 입자 크기는 약 2mm일 수도 있다. PM 제조에 사용되는 철계 분말에서 입자 크기 분포는 가우스 분포로 일반적으로 30 내지 100㎛ 범위의 평균 입자 직경 및 45㎛ 이하 약 10-30%로 분포된다. 기본적으로 미립자가 없는 철계 분말은 분말 중 보다 미세한 부분을 제거하거나 바람직한 입자 크기 분포를 갖는 분말을 제조함으로써 수득될 수도 있다.An important feature of the present invention is that the powder used has coarse particles, ie the powder is essentially free of particulates. The expression “basically free of particles” means that about 5% or less of the powder particles have a size of 45 μm or less, as measured by the method described in SS-EN 24 497. The most interesting results so far have been achieved with powders consisting essentially of particles of at least about 106 μm and in particular at least about 212 μm. The expression “consist essentially of” means that at least 50%, preferably at least 60%, and most preferably at least 70% of the particles have a particle size of at least 106 and 212 μm, respectively. The maximum particle size may be about 2 mm. The particle size distribution in the iron-based powders used for PM production is generally a Gaussian distribution with an average particle diameter in the range of 30 to 100 μm and about 10-30% below 45 μm. Basically iron-based powder free of fine particles may be obtained by removing finer portions of the powder or by preparing a powder having a desired particle size distribution.
성형 특성 및 성형된 바디의 특성에 대한 입자 크기 분포의 영향 및 입자 형상의 영향은 광범위하게 연구되어 왔다. 미국 특허 제 5,594,186호는 삼각형 횡단면을 갖는 실질적으로 선형의, 침상의 금속 분말을 이용함으로써 이론 밀도의 95% 이상의 밀도를 갖는 PM 부품을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 이러한 입자는 가공 또는 밀링 프로세스에 의해 적절히 제조된다.The influence of particle size distribution and the shape of particles on the molding properties and the properties of the molded body have been extensively studied. U. S. Patent No. 5,594, 186 discloses a method for producing PM parts having a density of at least 95% of theoretical density by using a substantially linear, acicular metal powder having a triangular cross section. Such particles are suitably produced by a machining or milling process.
조립자를 갖는 분말은 또한 연자성 부품을 제조하는데 사용된다. 미국 특허 제 6,309,748호는 강자성 분말을 개시하며, 그 입자는 40 내지 600㎛ 범위의 직경 크기를 갖는다. 본 발명에 따른 철계 분말 입자와 대조적으로, 이들 입자들에는 코팅이 제공된다.Powders with coarse particles are also used to make soft magnetic parts. U. S. Patent No. 6,309, 748 discloses a ferromagnetic powder, the particles having a diameter size in the range of 40 to 600 mu m. In contrast to the iron-based powder particles according to the invention, these particles are provided with a coating.
미국 특허 제 4,190,441호에는 소결된 연자성 부품의 제조를 위한 분말 조성물이 개시된다. 상기 특허에서 철 분말은 417㎛를 초과하는 5% 이하의 입자를 포함하며, 분말 입자의 약 20% 이하는 147㎛ 이하의 크기를 갖는다. 상기 특허에 의하면 매우 낮은 함량의 147㎛ 이하 입자 때문에, 상기 조립의 매우 고순도 분말로부터 제조된 부품의 기계적 특성이 매우 낮다. 더욱이 상기 특허에 의하면 보다 큰 강도가 요구되는 경우에, 연자성 특성을 동시에 열화시키지 않고 147㎛ 이하의 크기를 갖는 입자 함량을 증가시킬 수 없다. 그러므로 상기 분말은 특정량의 인철(ferrophosphorus)과 혼합된다. 본 발명에 따른 조성물에 사용될 수도 있는 그라파이트는 상기 특허에서 언급되지 않으며 그라파이트의 존재 외에 자기 특성을 열화시킬 것이다.U. S. Patent No. 4,190, 441 discloses powder compositions for the production of sintered soft magnetic parts. In this patent the iron powder comprises 5% or less particles in excess of 417 μm, and less than about 20% of the powder particles have a size of 147 μm or less. According to the patent, due to the very low content of particles of 147 μm or less, the mechanical properties of the parts made from the very high purity powder of the granulation are very low. Moreover, according to the above patent, when greater strength is required, it is not possible to increase the particle content having a size of 147 mu m or less without simultaneously deteriorating the soft magnetic properties. The powder is therefore mixed with a certain amount of ferrophosphorus. Graphite, which may be used in the composition according to the invention, is not mentioned in the above patent and will degrade magnetic properties in addition to the presence of graphite.
조립자를 포함하는 분말 혼합물은 연자성 부품의 제조를 위한 분말 혼합물에 관한 미국 특허 제 5,225,459호(EP 554 009)에 또한 개시된다. 이들 분말 혼합물 또한 그라파이트를 포함하지 않는다.Powder mixtures comprising coarse particles are also disclosed in US Pat. No. 5,225,459 (EP 554 009) on powder mixtures for the production of soft magnetic parts. These powder mixtures also do not contain graphite.
분말 단조 분야에서는 더욱이 조립자를 갖는 예비 합금화된 철계 분말이 사용될 수 있다고 공지되어 있다. 미국 특허 제 3,901,661호에는 이러한 분말이 개시되어 있다. 상기 특허에 의하면 윤활제가 포함될 수도 있고 특히 윤활제의 양은 1중량%이어야 한다(실시예 1). 본 발명에 따른 분말이 이러한 큰 함량의 윤활제와 혼합된다면 고밀도를 달성할 수 없을 수도 있다.It is further known in the field of powder forging that prealloyed iron-based powders with coarse particles can be used. U. S. Patent No. 3,901, 661 discloses such powders. According to this patent a lubricant may be included and in particular the amount of lubricant should be 1% by weight (Example 1). If the powder according to the invention is mixed with such a large amount of lubricant it may not be possible to achieve high density.
본 발명에 따른 소결된 부품이 만족스런 기계적 소결 특성을 갖는 성형체를 얻기 위해 소정량의 그라파이트가 성형되는 분말 혼합물에 첨가될 필요가 있다. 그러므로 성형되는 총 혼합물 중 0.1-1, 바람직하게 0.2-1.0 및 가장 바람직하게 0.2-0.8 중량% 범위의 그라파이트가 성형 전에 첨가될 수 있다.The sintered part according to the invention needs to be added to the powder mixture in which a certain amount of graphite is molded in order to obtain a shaped body having satisfactory mechanical sintering properties. Therefore, graphite in the range of 0.1-1, preferably 0.2-1.0 and most preferably 0.2-0.8% by weight of the total mixture to be molded may be added before molding.
Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V, Co, W, Nb, Ti, Al, P, S, 및 B를 포함하는 합금화 원소와 같은 다른 첨가제가 성형 전에 철계 분말에 첨가될 수도 있다. 이들 합금화 원소는 10 중량%까지 첨가될 수도 있다. 또다른 첨가제는 기계가공성 향상 화합물, 경질상 재료 및 유동제(flow agent)이다.Other additives such as alloying elements including Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V, Co, W, Nb, Ti, Al, P, S, and B may be added to the iron-based powder before molding. These alloying elements may be added up to 10% by weight. Still other additives are machinability enhancing compounds, hard phase materials and flow agents.
철계 분말은 다이에 전달되기 전에 윤활제와 조합될 수도 있다(내부 윤활, internal lubrication). 윤활제는 성형, 또는 프레싱 단계 동안 금속 분말 입자 사이 그리고 입자와 다이 사이의 마찰을 최소화하기 위해 첨가된다. 적절한 윤활제의 예는 예를 들어 스테아르산, 왁스, 지방산 및 이들의 유도체, 올리고머, 폴리머 및 윤활 효과를 갖는 다른 유기 물질이다. 윤활제는 바람직하게 입자 형태로 첨가되지만 또한 입자에 결합 및/또는 코팅될 수도 있다. 본 발명에 따라 철계 분말에 첨가되는 윤활제의 양은 혼합물의 0.05 내지 0.6 중량%, 바람직하게 0.1 내지 0.5 중량% 범위일 수도 있다.The iron-based powder may be combined with a lubricant before being delivered to the die (internal lubrication). Lubricants are added to minimize friction between the metal powder particles and between the particles and the die during the molding or pressing step. Examples of suitable lubricants are, for example, stearic acid, waxes, fatty acids and their derivatives, oligomers, polymers and other organic materials with lubricating effects. The lubricant is preferably added in the form of particles but may also be bound and / or coated on the particles. The amount of lubricant added to the iron-based powder according to the invention may range from 0.05 to 0.6% by weight, preferably 0.1 to 0.5% by weight of the mixture.
본 발명에 따른 방법은 또한 외부 윤활(다이 벽 윤활)을 이용하여 수행될 수도 있는데 여기서 다이의 벽에는 성형이 수행되기 전에 윤활제가 제공된다. 외부 및 내부 윤활의 조합이 또한 사용될 수도 있다.The method according to the invention may also be carried out using external lubrication (die wall lubrication) where the wall of the die is provided with lubricant before the molding is carried out. Combinations of external and internal lubrication may also be used.
"높은 성형 압력"이란 표현은 약 800MPa 이상의 압력을 의미한다. 900 이상, 바람직하게 1000 이상, 보다 바람직하게 1100MPa 이상의 압력과 같은 보다 높은 압력으로 보다 흥미로운 결과가 얻어진다.The expression "high molding pressure" means a pressure of about 800 MPa or more. More interesting results are obtained with higher pressures, such as at least 900, preferably at least 1000, more preferably at least 1100 MPa.
소량의 윤활제(0.6 중량% 이하)와 혼합된 상태로, 미립자를 포함하는 종래 사용된 분말을 고압, 즉 약 800MPa 이상의 압력에서 통상적으로 성형하는 것은 일반적으로 부적절하다고 간주되는데, 이는 다이로부터 성형체를 사출시키기 위해 필요한 큰 힘, 이에 수반하는 다이의 큰 마모 및 부품의 표면이 윤이나지 않거나 열화되는 경향이 있다는 사실 때문이다. 본 발명에 따른 분말을 이용함으로써 예상외로 사출 힘(ejection force)이 고압, 약 1000MPa에서 감소되고, 또한 다이 벽 윤활이 이용되지 않을 때에도 허용가능하거나 심지어 완벽한 표면을 갖는 부품이 수득될 수도 있다.In the state of mixing with a small amount of lubricant (0.6 wt% or less), it is generally considered inadequate to mold conventionally used powders containing particulates at high pressures, i. This is due to the large force needed to make it, the enormous wear of the die and the fact that the surface of the part tends to be shiny or degraded. By using the powders according to the invention unexpectedly the injection force is reduced at high pressure, about 1000 MPa, and parts with acceptable or even perfect surfaces may be obtained even when die wall lubrication is not used.
성형은 표준 설비로 수행될 수도 있고, 이는 신규한 방법이 고가의 비용 없이 수행될 수도 있음을 의미한다. 성형은 주변 또는 상승된 온도에서 단일 단계로 단일축상으로 수행된다. 대안적으로 성형은 특허 공보 WO 02/38315호에 개시된 충격기(percussion machine)(Hydropulsor로부터 제조된 모델 HYP 35-4)의 도움을 받아 수행될 수도 있다.Molding may be carried out with standard equipment, which means that the new process may be carried out without expensive costs. Molding is performed uniaxially in a single step at ambient or elevated temperatures. Alternatively molding may be carried out with the aid of a percussion machine (model HYP 35-4 made from Hydropulsor) disclosed in patent publication WO 02/38315.
소결은 PM 분야에서 일반적으로 이용된 온도, 예를 들어 1080 내지 1160℃ 범위의 표준 온도 또는 1160℃ 이상의 높은 온도 및 종래 사용된 분위기에서 수행될 수도 있다.Sintering may be carried out at temperatures generally used in the PM art, for example at standard temperatures in the range from 1080 to 1160 ° C or higher temperatures above 1160 ° C and conventionally used atmospheres.
기계가공, 표면 처리, 표면 조밀화 또는 PM 기술에서 사용되는 다른 방법과 같은 그린 또는 소결된 부품의 다른 처리가 또한 적용될 수도 있다.Other treatments of green or sintered parts may also be applied, such as machining, surface treatment, surface densification or other methods used in PM technology.
간략히 본 발명에 따른 방법을 이용함으로써 수득되는 장점은 고밀도의 그린 성형체가 저가로 제조될 수 있다는 것이다. 신규한 방법은 또한 종래의 기술을 이용함으로써 제조하기 어려운 보다 큰 부품의 제조를 허용한다. 추가적으로 허용가능한 또는 심지어 완벽한 표면 다듬질(surface finish)을 갖는 고밀도 성형체를 제조하기 위해 표준 성형 설비가 사용될 수 있다.In short, the advantage obtained by using the process according to the invention is that a high density green molded body can be produced at low cost. The novel method also allows the manufacture of larger parts that are difficult to manufacture by using conventional techniques. In addition, standard molding equipment can be used to produce high density molded articles having acceptable or even perfect surface finish.
신규한 방법에 의해 적절히 제조될 수 있는 제품의 예는 연결 로드, 기어 및 큰 하중을 받는 다른 구조용 부품이다. 스테인레스 강 분말을 이용함으로써 플랜지는 특별한 관심의 대상이다.Examples of products that can be properly produced by the novel method are connecting rods, gears and other structural parts subjected to high loads. By using stainless steel powder, the flange is of particular interest.
본 발명은 다음의 실시예에 의해 보다 자세히 설명된다.The invention is illustrated in more detail by the following examples.
실시예 1Example 1
본 발명에 따른 2개의 상이한 철계 분말 조성물이 표준 철계 분말 조성물과 비교되었다. 이들 3개의 모든 조성물은 스웨덴 소재의 회가내스 아베사로부터 제조된 아스탈로이(Astaloy) Mo로 제조되었고, 0.2 중량%의 그라파이트와 0.4 중량%의 윤활제(KenolubeTM)가 상기 조성물들에 첨가되었다. 본 발명에 따른 철계 분말 조성물 중 하나에서, 45㎛ 이하의 직경을 갖는 아스탈로이 Mo 입자가 제거되었고 본 발명에 따른 다른 조성물에서 212㎛ 이하의 아스탈로이 Mo 입자가 제거되었다. 성형은 대기 온도 및 표준 설비에서 수행되었다. 도 1-1에서 알 수 있는 바와 같이 모든 성형 압력에서 명확한 밀도 증가가 212㎛ 이상의 입자 크기를 갖는 분말로 수득된다.Two different iron based powder compositions according to the invention were compared with standard iron based powder compositions. All three of these compositions were made from Asalloy Mo, manufactured by Hoganas Avesa, Sweden, and 0.2 wt% graphite and 0.4 wt% lubricant (Kenolube ™ ) were added to the compositions. In one of the iron-based powder compositions according to the present invention, the atalloy Mo particles having a diameter of 45 μm or less were removed, and the atalloy Mo particles of 212 μm or less were removed from the other composition according to the present invention. Molding was performed at ambient temperature and standard equipment. As can be seen in Fig. 1-1, a clear increase in density at all molding pressures is obtained with a powder having a particle size of at least 212 mu m.
도 1-2는 열화된 표면 없는 부품을 얻기 위해 가장 중요한 인자가 최소 입자, 즉 45㎛ 이하의 입자의 감소 또는 제거임을 도시한다. 더욱이 도 1-2로부터 212㎛ 이하의 입자가 없는 철계 분말 조성물에 의해 제조된 성형체의 사출에 필요한 힘이 45㎛ 이하의 입자를 약 20% 갖는 표준 철계 분말 조성물로부터 제조된 성형체에 필요한 사출 힘과 비교할 때 상당히 감소됨을 알 수 있다. 45㎛ 이하의 입자가 없는 본 발명에 따른 철계 분말 조성물로부터 제조된 성형체에 필요한 사출 힘은 또한 표준 분말과 비교할 때 감소된다.1-2 show that the most important factor for obtaining a deteriorated surfaceless part is the reduction or removal of the smallest particles, i. Furthermore, the injection force required for the molded article produced from the standard iron-based powder composition having about 20% of the particles having a particle size of 45 µm or less is required for injection of the molded article produced by the iron-based powder composition having no particles of 212 μm or less from FIGS. It can be seen that the comparison is considerably reduced. The injection force required for shaped bodies made from the iron-based powder compositions according to the invention without particles of 45 μm or less is also reduced when compared to standard powders.
주목할 만한 현상은 본 발명에 따라 제조된 성형체에 대한 사출 힘이 사출 압력이 증가함에 따라 감소하지만 표준 조성물에 대해서는 그 반대가 적용된다.A notable phenomenon is that the injection force on the shaped bodies produced according to the invention decreases with increasing injection pressure, but the opposite applies for standard compositions.
표준 분말이 700MPa 이상의 압력에서 성형될 때 수득되는 성형체가 열화된 표면을 가지며 따라서 허용될 수 없음이 관찰되었다. 기본적으로 45㎛ 이하의 입자가 없는 분말이 700MPa 이상의 압력에서 성형될 때 수득되는 성형체는 윤이 덜 나는 표면을 가지며 이는 적어도 소정의 경우에는 허용된다.It was observed that the molded body obtained when the standard powder was molded at a pressure of 700 MPa or more had a deteriorated surface and thus was unacceptable. Basically, the molded article obtained when the powder free of particles of 45 μm or less is molded at a pressure of 700 MPa or more has a less shiny surface, which is acceptable at least in some cases.
실시예 2Example 2
실시예 1이 반복되지만 윤활제로서 0.5%의 EBS(에틸렌 비스스테아라마이드, ethylene bisstearamide)가 사용되며 성형은 충격기(percussion machine)(스웨덴 소재의 Hydropulsor로부터 제조된 모델 HYP 35-4)의 도움을 받아 수행되었다.Example 1 is repeated but 0.5% of EBS (ethylene bisstearamide) is used as a lubricant and molding is carried out with the help of a percussion machine (model HYP 35-4 made from Hydropulsor, Sweden). Was performed.
도 2-1 및 도 2-2 각각으로부터, 표준 분말을 갖는 분말 조성물과 비교할 때 보다 큰 그린 밀도 및 보다 작은 사출 힘이 본 발명에 따른 분말 조성물에서 얻어졌음을 알 수 있다. 또한 표준 분말로부터 제조된 부품이 모든 성형 압력에서 열화된 표면을 가짐을 알 수 있다.It can be seen from FIGS. 2-1 and 2-2, respectively, that greater green density and smaller injection force were obtained in the powder composition according to the invention as compared to the powder composition with standard powder. It can also be seen that parts made from standard powders have a degraded surface at all molding pressures.
Claims (19)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0203134-2 | 2002-10-22 | ||
SE0203134A SE0203134D0 (en) | 2002-10-22 | 2002-10-22 | Method of preparing iron-based components |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020117020083A Division KR101179725B1 (en) | 2002-10-22 | 2003-10-22 | Method of preparing iron-based components by compaction with elevated pressures |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20050059285A true KR20050059285A (en) | 2005-06-17 |
Family
ID=20289349
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020117020083A KR101179725B1 (en) | 2002-10-22 | 2003-10-22 | Method of preparing iron-based components by compaction with elevated pressures |
KR1020057006889A KR20050059285A (en) | 2002-10-22 | 2003-10-22 | Method of preparing iron-based components by compaction with elevated pressures |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020117020083A KR101179725B1 (en) | 2002-10-22 | 2003-10-22 | Method of preparing iron-based components by compaction with elevated pressures |
Country Status (17)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1554071B1 (en) |
JP (2) | JP4909514B2 (en) |
KR (2) | KR101179725B1 (en) |
CN (1) | CN1705533B (en) |
AT (1) | ATE490830T1 (en) |
AU (1) | AU2003269786B2 (en) |
BR (1) | BR0314079B1 (en) |
CA (1) | CA2495697C (en) |
DE (1) | DE60335280D1 (en) |
ES (1) | ES2357741T3 (en) |
MX (1) | MXPA05004256A (en) |
PL (1) | PL208668B1 (en) |
RU (1) | RU2333075C2 (en) |
SE (1) | SE0203134D0 (en) |
TW (2) | TW201127521A (en) |
WO (1) | WO2004037468A1 (en) |
ZA (1) | ZA200501296B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100978901B1 (en) * | 2008-03-21 | 2010-08-31 | 가야에이엠에이 주식회사 | MANUFACTURING METHOD OF Fe-BASED SINTERED BODY WITH HIGH TENSILE STRENGTH AND HIGH HARDNESS |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006135324A1 (en) | 2005-06-15 | 2006-12-21 | Höganäs Ab | Soft magnetic composite materials |
WO2011146454A1 (en) * | 2010-05-19 | 2011-11-24 | Hoeganaes Corporation | Compositions and methods for improved dimensional control in ferrous poweder metallurgy applications |
JP2015528850A (en) * | 2012-02-15 | 2015-10-01 | ジーケーエヌ シンター メタルズ、エル・エル・シー | Powder metal containing solid lubricant and powder metal scroll compressor made therefrom |
JP5903738B2 (en) * | 2012-03-29 | 2016-04-13 | 住友電工焼結合金株式会社 | Method for producing ferrous sintered alloy |
EP2743361A1 (en) * | 2012-12-14 | 2014-06-18 | Höganäs AB (publ) | New product and use thereof |
RU2588979C1 (en) * | 2015-03-16 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Method of producing high-density powder chromium containing material based on iron |
AT526261B1 (en) * | 2022-07-05 | 2024-03-15 | Miba Sinter Austria Gmbh | Method for producing a component from a sinter powder |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5230924B2 (en) * | 1972-04-06 | 1977-08-11 | ||
US3901661A (en) * | 1972-04-06 | 1975-08-26 | Toyo Kohan Co Ltd | Prealloyed steel powder for formation of structural parts by powder forging and powder forged article for structural parts |
US4190441A (en) * | 1978-03-02 | 1980-02-26 | Hoganas Ab Fack | Powder intended for powder metallurgical manufacturing of soft magnetic components |
SU882702A1 (en) * | 1979-02-28 | 1981-11-23 | Научно-Исследовательский Институт Порошковой Металлургии Белорусского Ордена Трудового Красного Знамени Политехнического Института | Method of producing sintered fe-based articles |
SU872028A1 (en) * | 1979-12-17 | 1981-10-15 | Московский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Тонкой Химической Технологии Им.М.В.Ломоносова | Metallic powder pressing method |
JPS61183444A (en) * | 1985-02-08 | 1986-08-16 | Toyota Motor Corp | High strength sintered alloy and its manufacture |
US5225459A (en) * | 1992-01-31 | 1993-07-06 | Hoeganaes Corporation | Method of making an iron/polymer powder composition |
US5154881A (en) * | 1992-02-14 | 1992-10-13 | Hoeganaes Corporation | Method of making a sintered metal component |
US5594186A (en) * | 1995-07-12 | 1997-01-14 | Magnetics International, Inc. | High density metal components manufactured by powder metallurgy |
GB2315115B (en) * | 1996-07-10 | 2000-05-31 | Hitachi Powdered Metals | Valve guide |
US5872322A (en) * | 1997-02-03 | 1999-02-16 | Ford Global Technologies, Inc. | Liquid phase sintered powder metal articles |
US5892164A (en) * | 1997-03-19 | 1999-04-06 | Air Products And Chemicals, Inc. | Carbon steel powders and method of manufacturing powder metal components therefrom |
JP3462378B2 (en) * | 1997-11-07 | 2003-11-05 | 日立粉末冶金株式会社 | Powder molding method in powder metallurgy |
US5982073A (en) * | 1997-12-16 | 1999-11-09 | Materials Innovation, Inc. | Low core loss, well-bonded soft magnetic parts |
JP3869620B2 (en) * | 1999-04-16 | 2007-01-17 | 株式会社日立製作所 | Alloy steel powder molding material, alloy steel powder processed body, and manufacturing method of alloy steel powder molding material |
CA2356253C (en) * | 1999-10-29 | 2010-10-26 | Kawasaki Steel Corporation | A die lubricant comprising a higher-melting and a lower-melting lubricants |
SE0004122D0 (en) * | 2000-11-09 | 2000-11-09 | Hoeganaes Ab | High density compacts and method for the preparation thereof |
JP4078512B2 (en) * | 2001-04-20 | 2008-04-23 | Jfeスチール株式会社 | Highly compressible iron powder |
-
2002
- 2002-10-22 SE SE0203134A patent/SE0203134D0/en unknown
-
2003
- 2003-10-22 CN CN2003801016986A patent/CN1705533B/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-10-22 PL PL375094A patent/PL208668B1/en unknown
- 2003-10-22 JP JP2004546605A patent/JP4909514B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-10-22 CA CA2495697A patent/CA2495697C/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-10-22 MX MXPA05004256A patent/MXPA05004256A/en active IP Right Grant
- 2003-10-22 ES ES03751717T patent/ES2357741T3/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-10-22 AU AU2003269786A patent/AU2003269786B2/en not_active Ceased
- 2003-10-22 EP EP03751717A patent/EP1554071B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-10-22 AT AT03751717T patent/ATE490830T1/en active
- 2003-10-22 KR KR1020117020083A patent/KR101179725B1/en active IP Right Grant
- 2003-10-22 KR KR1020057006889A patent/KR20050059285A/en not_active Application Discontinuation
- 2003-10-22 TW TW100101842A patent/TW201127521A/en unknown
- 2003-10-22 DE DE60335280T patent/DE60335280D1/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-10-22 TW TW092129264A patent/TWI415698B/en not_active IP Right Cessation
- 2003-10-22 RU RU2005115474/02A patent/RU2333075C2/en not_active IP Right Cessation
- 2003-10-22 BR BRPI0314079-2A patent/BR0314079B1/en not_active IP Right Cessation
- 2003-10-22 WO PCT/SE2003/001633 patent/WO2004037468A1/en active Application Filing
- 2003-10-22 ZA ZA200501296A patent/ZA200501296B/en unknown
-
2010
- 2010-06-01 JP JP2010125721A patent/JP2010189769A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100978901B1 (en) * | 2008-03-21 | 2010-08-31 | 가야에이엠에이 주식회사 | MANUFACTURING METHOD OF Fe-BASED SINTERED BODY WITH HIGH TENSILE STRENGTH AND HIGH HARDNESS |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006503983A (en) | 2006-02-02 |
ES2357741T3 (en) | 2011-04-29 |
PL208668B1 (en) | 2011-05-31 |
KR20110114689A (en) | 2011-10-19 |
MXPA05004256A (en) | 2005-07-05 |
RU2005115474A (en) | 2005-10-27 |
JP2010189769A (en) | 2010-09-02 |
ATE490830T1 (en) | 2010-12-15 |
SE0203134D0 (en) | 2002-10-22 |
CA2495697A1 (en) | 2004-05-06 |
BR0314079A (en) | 2005-07-05 |
AU2003269786A1 (en) | 2004-05-13 |
EP1554071B1 (en) | 2010-12-08 |
RU2333075C2 (en) | 2008-09-10 |
BR0314079B1 (en) | 2011-10-04 |
TWI415698B (en) | 2013-11-21 |
DE60335280D1 (en) | 2011-01-20 |
TW200417433A (en) | 2004-09-16 |
JP4909514B2 (en) | 2012-04-04 |
WO2004037468A1 (en) | 2004-05-06 |
ZA200501296B (en) | 2006-10-25 |
PL375094A1 (en) | 2005-11-14 |
KR101179725B1 (en) | 2012-09-04 |
EP1554071A1 (en) | 2005-07-20 |
AU2003269786B2 (en) | 2007-12-13 |
TW201127521A (en) | 2011-08-16 |
CN1705533B (en) | 2010-08-11 |
CA2495697C (en) | 2011-12-13 |
CN1705533A (en) | 2005-12-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2010202980A (en) | Sintered metal parts and method for manufacturing the same | |
JP2010189769A (en) | Method of preparing iron-based component by compaction with elevated pressure | |
KR101064429B1 (en) | Iron-based powder composition including a silane lubricant | |
JP4964126B2 (en) | Method for producing a molded product | |
US7384445B2 (en) | Sintered metal parts and method for the manufacturing thereof | |
US7662209B2 (en) | Iron-based powder | |
US7585459B2 (en) | Method of preparing iron-based components | |
MXPA06014484A (en) | Lubricants for insulated soft magnetic iron-based powder compositions. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
A107 | Divisional application of patent | ||
J201 | Request for trial against refusal decision | ||
WITB | Written withdrawal of application | ||
J301 | Trial decision |
Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20110829 Effective date: 20110909 |