Demir esaslı toz metal parçaların sinterleme ile birleştirilmesi

Abstract

Karmaşık şekilli toz metal parçaların imalatında çeşitli birleştirme işlemleri kullanılmaktadır. Sinterleme ile birleştirme işlemi, kaynak ve sert lehimleme gibi diğer birleştirme işlemlerine kıyasla daha düşük maliyetli bir işlemdir. Bu çalışmada sanayide kullanılan ve demir esaslı üç parçadan (pul-tıpa-gövde) oluşan bir bağlantı elemanının ham halde mekanik geçme sonrası sinterlenerek birleştirilmesi incelenmiştir. Bileşimleri Fe-0.6P (pul), Fe-0.6P-3Cu-0.4C (tıpa) ve Fe-0.6P-2Cu (gövde) olan toz metal parçalar, 600 MPa basınç altında preslendikten sonra, indirgeyici (%90N2+%10H2) gaz karışımı ve endogaz ortamında 1120C'de 45 dakika süre ile sinterlenmiş ve mekanik özellikleri belirlenmiştir. Ham halde ve ön-sinterlenmiş halde bulunan orjinal üçlü parçaların aynı şartlarda sinterleme ile birleştirilmesi sonrasında pul-tıpa ve gövde-tıpa arasında oluşan bağ dayanımları ölçülmüştür. Pul-tıpa ve gövde-tıpa arasında oluşan bağ dayanımlarının mekanik geçme aralığına göre değişimini belirlemek amacı ile burç-pelet geometrisi seçilerek, aynı şartlarda preslenen ve ham halde sinterleme ile birleştirilen numunelerin bağ dayanımları ölçülmüştür. Farklı mekanik geçme aralıklarında ham halde sinterleme ile birleştirilen burç-pelet numunelerin arayüzeyleri optik ve taramalı elektron mikroskobu ile incelenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda ham halde sinterleme ile birleştirilen numunelerin +10 mikron ve -25 mikron mekanik geçme aralığında yeterli bağ dayanımı sağladığı, pul-tıpa-gövde üçlü parçasının ham halde mekanik geçme sonrası tek bir sinterleme ile birleştirilebileceği belirlenmiştir.

Joining processes are very important to produce complex shape parts in powder metallurgy. Joining with sintering is a low cost process in comparison to other joining processes such as welding and brazing. In this study, joining with sintering of three part (flake-plug-body) assembly was examined. Powder samples with the composition Fe-0.6P (flake), Fe-0.6P-3Cu-0.4C (plug) and Fe-0.6P-2Cu (body) were pressed under a pressure of 600 MPa, sintered at 1120°C for 45 minutes under a reducing (%90N2+%10H2) gas mixture and endogas atmosphere, and their mechanical properties were measured. Original 3 part assemblies in the green state and in pre-sintered condition were sintered under the same conditions, and the bonding strength between flake-plug and body-plug was measured. In order to determine the effect of mechanical fit clearence on bonding strength flake-plug and body-plug parts, ring-pellet green samples were prepared and sintered under the same conditions. The interface of ring-pellet samples was examined with optical and scanning electron microscopy. The study show that green parts joined with sintering give sufficient bonding strength in a mechanical fit clerance range of +10 microns and -25 microns and the sintering process can be used in joining of flake-plug-body parts.