Pozdrav svima, moje ime je

VAHIDIN

HASANSPAHIĆ

Ja sam razvojni inžinjer i CAD dizajner

Metalurgija metalnih prahova – savremeni pristup oblikovanju metala

Metalurgija praha predstavlja visokopreciznu tehnologiju obrade metala koja omogućava izradu komponenti sa složenom geometrijom, visokom efikasnošću iskorišćenja materijala i kontrolisanim svojstvima. Ovaj članak daje pregled osnovnih principa, tehnoloških faza, prednosti i ograničenja procesa, kao i primenu u industrijskoj praksi.

1. UVOD

Metalurgija praha (engl. Powder Metallurgy – PM) je oblast metalurgije koja se temelji na upotrebi metalnih i legiranih prahova za izradu gotovih dijelova postupkom presovanja i sinterovanja. Zbog mogućnosti oblikovanja proizvoda s minimalnim mehaničkim obradama, kao i zbog ekonomične potrošnje materijala, ova tehnologija ima sve širu primenu u savremenoj industriji, naročito u automobilskoj, elektronskoj i vazduhoplovnoj industriji.(1)

2. Proizvodnja metalnih prahova

Ključni preduslov za uspešnu primjenu metalurgije praha jeste kvalitet praha. Postoji više metoda za njegovu proizvodnju:

Atomizacija: Rastopljeni metal se raspršuje pomoću mlaza gasa (gasna atomizacija) ili vode (vodena atomizacija), čime se dobija sitan prah sferičnog oblika.
Mehaničko usitnjavanje: Primena mlinova za usitnjavanje čvrstih metala, pogodna za krhke materijale.
Hemijske metode: Redukcija metalnih oksida, elektroliza ili taloženje iz rastvora daju visokopuriﬁkovane prahove specifičnih svojstava.

Veličina, oblik i distribucija čestica direktno utiču na proces oblikovanja i konačna svojstva sinterovanih dijelova.

3. Tehnološki postupak

Proces metalurgije praha obično obuhvata sljedeće korake:

Punjenje i presovanje: Prah se ubacuje u čelični kalup i podvrgava istosmjernom ili izostatičkom pritisku, čime se formira tzv. „zeleni“ proizvod.
Sinterovanje: Presovani komad se zagrijava na temperaturu ispod tačke topljenja osnovnog metala (obično 0,7–0,9 Tt) u kontrolisanoj atmosferi. Tokom sinterovanja dolazi do difuzionog spajanja čestica i povećanja gustine. (2)
Dodatne operacije (sekundarne): Uključuju kaljenje, infiltraciju, toplo presovanje, mašinsku obradu ili površinsku obradu radi poboljšanja svojstava i dimenzionalne preciznosti.

4. Prednosti tehnologije metalurgije praha

PM omogućava:

Visoku efikasnost materijala: Iskoristivost preko 95%.(4)
Dimenzionu stabilnost i preciznost: Tolerancije ±0,01–0,05 mm bez dodatne obrade.
Mogućnost kontrole poroznosti: Od 5 do 30%, u zavisnosti od zahteva aplikacije.
Proizvodnju delova složenih oblika: Bez potrebe za zavarivanjem, livenjem ili glodanjem.

5. Ograničenja i izazovi

Iako veoma efikasna, tehnologija metalurgije praha ima i svoja ograničenja:

Dimenziona ograničenja: Kalupi za presovanje ograničavaju veličinu dijelova.
Skupljanje pri sinterovanju: Zahteva preciznu kontrolu procesa kako bi se postigla željena tolerancija.
Visoki početni troškovi: Alati za presovanje i peći za sinterovanje predstavljaju značajnu investiciju, što ovu tehnologiju čini pogodnijom za srednje i velike serije.

6. Primjena u industriji

Zahvaljujući tehničkim prednostima, metalurgija praha se koristi u mnogim sektorima:

Automobilska industrija: Zupčanici, ležajevi, klipni prstenovi, elementi transmisije.
Vazduhoplovna industrija: Komponente motora, turbine i dijelovi od visokolegiranih materijala.
Elektronika: Kontakti, magnetni materijali, nosači toplote.
Biomedicina: Implantati i proteze od titana ili nehrđajućeg čelika izrađeni tehnikama aditivne proizvodnje.

7. Inovacije i trendovi

Napredne tehnologije kao što su aditivna proizvodnja metala (SLM, DMLS, EBM) kombinuju principe metalurgije praha i 3D štampe. Ove metode koriste lasersko ili elektronsko topljenje slojeva praha, omogućavajući proizvodnju delova kompleksnih oblika, bez potrebe za alatima.(3)

Pored toga, u razvoju su nanoprahovi i kompozitni materijali, kao i automatizovani sistemi sinterovanja s veštačkom inteligencijom, što ukazuje na sve širi tehnološki potencijal PM u okviru koncepta Industrije 4.0.

Zaključak

Metalurgija praha predstavlja tehnološki sofisticiran pristup obradi metala sa visokim stepenom optimizacije materijala, energije i performansi. Njena primena postaje sve šira zahvaljujući napretku u oblasti materijala, automatizacije i aditivne proizvodnje. Uz dalji razvoj procesa i materijala, može se očekivati da PM bude jedan od ključnih stubova održive i precizne proizvodnje u budućnosti.

German, R.M. Powder Metallurgy Science, MPIF, 1994.
Schatt, W., Wieters, K.P. Powder Metallurgy: Processing and Materials, EPMA, 1997.
Gibson, I., Rosen, D., Stucker, B. Additive Manufacturing Technologies, Springer, 2010.
ASM Handbook, Vol. 7: Powder Metallurgy, ASM International, 2008.