ऑटोमोटिव के लिए उच्च परिशुद्धता पाउडर धातु विज्ञान स्पर गियर, कस्टम स्टेनलेस स्टील गियर निर्माण

पाउडर धातु विज्ञान का विस्तृत परिचय

I. बुनियादी अवधारणाएं

II. मूल प्रक्रिया चरण

1. पाउडर तैयार करना
   • पद्धति: यांत्रिक कुचलने (जैसे, गेंद पीसने, जबड़े कुचलने), भौतिक वाष्प जमाव (PVD), रासायनिक कमी (जैसे, हाइड्रोजन कमी लोहे के पाउडर के लिए),परमाणुकरण (धातु धूल के लिए पानी/वायु परमाणुकरण).
   • प्रमुख मापदंड: पाउडर कण का आकार (माइक्रोन स्तर पर, गठन घनत्व को प्रभावित करता है), शुद्धता और आकृति विज्ञान (गोलाकार/अनियमित, प्रवाह क्षमता को प्रभावित करता है) ।
     [फोटोः गोल मिश्र धातु के पाउडर बनाने वाली पाउडर एटॉमिज़ेशन उपकरण]
2. मिश्रण और संशोधन
   • धातु के पाउडर को गैर-धात्विक additives (जैसे, कार्बन, कठोरता के लिए तांबा) और स्नेहक (जैसे, मोल्डेबिलिटी के लिए जस्ता स्टीरेट) के साथ मिलाएं।
3. ढालना
   • संपीड़न मोल्डिंग: उच्च दबाव (50~300 एमपीए) मोल्ड में "ग्रीन कॉम्पैक्ट" बनाने के लिए, सरल सममित आकारों के लिए उपयुक्त।
   • धातु इंजेक्शन मोल्डिंग (MIM): पाउडर-बाइंडर मिश्रण को मोल्ड में इंजेक्ट किया जाता है, डिबॉन्ड किया जाता है और जटिल परिशुद्धता भागों (जैसे, घड़ी गियर, चिकित्सा उपकरण) के लिए सिंटर किया जाता है।
   • आइसोस्टैटिक प्रेसिंग: उच्च घनत्व वाली सामग्रियों (जैसे, एयरोस्पेस सुपरलेय घटक) के लिए तरल (ठंडे/गर्म आइसोस्टैटिक प्रेसिंग) के माध्यम से समान दबाव।
     [छविः शीत आइसोस्टैटिक प्रेसिंग उपकरण की योजना]
4. सिंटरिंग
   • एक सुरक्षात्मक वातावरण (आर्गॉन, हाइड्रोजन) या वैक्यूम में धातु के पिघलने के बिंदु के 60~80% तक गर्म करना, घनत्व और शक्ति में सुधार के लिए परमाणु प्रसार के माध्यम से कणों को बांधना।
   • महत्वपूर्ण मापदंड: तापमान, प्रतीक्षा समय और वायुमंडल नियंत्रण।
5. पोस्ट-प्रोसेसिंग
   • घनत्व: दमन/पुनः-सिंटरिंग; यांत्रिक गुणों के लिए गर्म फोर्जिंग।
   • सतह उपचार: इलेक्ट्रोप्लेटिंग, पेंटिंग, कार्बोराइजिंग।
   • मशीनिंग: उच्च परिशुद्धता के लिए मामूली काटने (बोरिंग, पीसने) ।

III. तकनीकी विशेषताएं

1. लाभ
   • उच्च सामग्री दक्षता: निकट-नेट आकार देने से अपशिष्ट (< 5%) कम होता है, जिससे लागत कम होती है।
   • जटिल संरचना निर्माण: माइक्रोहोल, मल्टी-मटेरियल कंपोजिट या ग्रेडिएंट गुणों वाले भागों (जैसे तेल से सना हुआ असर, गियरबॉक्स) को सीधे बनाता है।
   • उच्च प्रदर्शन वाली सामग्री:
     • अग्निरोधक धातुएं (टंगस्टन, मोलिब्डेनम) और कम्पोजिट (धातु-मैट्रिक्स सिरेमिक प्रबलित)
     • छिद्रित सामग्री (फिल्टर, हीट डिंक) और विरोधी घर्षण सामग्री (स्व-चिकन लेयरिंग)
   • ऊर्जा कुशल: कास्टिंग/फोर्जिंग की तुलना में कम ऊर्जा की खपत, बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए आदर्श।
2. सीमाएँ
   • छिद्रता प्रभाव: सिंटर सामग्री 5~20% छिद्रशीलता बनाए रखती है, घनत्व के लिए बाद के प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है।
   • मोल्ड पर निर्भरताउच्च परिशुद्धता वाले मोल्ड महंगे और जटिल होते हैं, जो मध्यम-बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त होते हैं।
   • आकार की सीमाएँ: पारंपरिक मोल्डिंग भागों के आकार (दसियों सेमी) को सीमित करती है; बड़े घटकों को आइसोस्टैटिक प्रेसिंग या 3 डी प्रिंटिंग की आवश्यकता होती है।

IV. प्रमुख सामग्री और अनुप्रयोग

1. सामान्य सामग्री
   • लोहा/कापर आधारित: 70% से अधिक अनुप्रयोगों में, गियर, बीयरिंग और संरचनात्मक भागों (जैसे, ऑटोमोबाइल इंजन घटकों) के लिए उपयोग किया जाता है।
   • अग्निरोधक धातु: वाल्फ्फ्रेम, मोलिब्डेनम मिश्र धातुएं एयरोस्पेस उच्च तापमान वाले भागों (रॉकेट नोजल, उपग्रह हीट सिंक) के लिए।
   • विशेष मिश्र धातु: टाइटेनियम मिश्र धातु, विमान इंजन ब्लेड और चिकित्सा प्रत्यारोपण (टाइटेनियम हड्डियों के पेंच) के लिए सुपरलीग (Inconel) ।
   • कम्पोजिट: धातु-सिरेमिक (हीरा देखा ब्लेड), छिद्रित धातु (ऊर्जा अवशोषण, उत्प्रेरक समर्थन) ।
2. विशिष्ट अनुप्रयोग
   • मोटर वाहन: इंजन वाल्व सीटें, ट्रांसमिशन गियर (30% वजन में कमी), टर्बोचार्जर घटक।
   • इलेक्ट्रॉनिक्स: एमआईएम आधारित स्मार्टफोन कैमरा ब्रैकेट, 5जी हीट सिंक (उच्च ताप चालकता वाले तांबे), चुंबकीय पाउडर (इंडक्टर) ।
   • एयरोस्पेस: गर्म आइसोस्टैटिक प्रेस सुपरलेय टर्बाइन डिस्क, टाइटेनियम संरचनात्मक भाग (वजन में कमी) ।
   • चिकित्सा: छिद्रित टाइटेनियम प्रत्यारोपण (हड्डी कोशिका एकीकरण), एमआईएम दंत ढांचे।
   • नयी ऊर्जा: लिथियम बैटरी इलेक्ट्रोड पाउडर (एनसीएम), ईंधन सेल द्विध्रुवीय प्लेट (स्टेनलेस स्टील)
     [चित्रः इलेक्ट्रिक वाहन मोटर में पाउडर धातु विज्ञान घटक]

वी. अत्याधुनिक प्रौद्योगिकियां और रुझान (2025 के लिए दृष्टिकोण)

1. एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग से एकीकरण
   • धातु थ्रीडी प्रिंटिंग (एसएलएम/एलएमडी): पारंपरिक मोल्डिंग सीमाओं को पार करते हुए पाउडर से सीधे जटिल भागों (जैसे, एयरोस्पेस इम्पेलर) को प्रिंट करता है।
   • बाइडर जेटिंग थ्रीडी प्रिंटिंग: छोटे भागों के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए लागत प्रभावी, पारंपरिक एमआईएम की तुलना में सस्ता।
     [छविः एसएलएम के माध्यम से 3 डी मुद्रित टाइटेनियम एयरोस्पेस घटक]
2. नैनोपॉडर्स और उच्च प्रदर्शन
   • नैनोक्रिस्टलीय पाउडर(उदाहरण के लिए, नैनो-कॉपर, नैनो-टाइटनियम) उच्च अंत उपकरण और कवच के लिए 50%+ तक शक्ति बढ़ाएं।
   • ढलान सामग्री: सतह के पहनने के प्रतिरोध और आंतरिक कठोरता वाले भागों के लिए परतदार पाउडर बनाने।
3. हरित विनिर्माण
   • प्रदूषण को कम करने के लिए पानी आधारित बाइंडर एमआईएम में कार्बनिक सॉल्वैंट्स की जगह लेते हैं; 90% से अधिक पाउडर रीसाइक्लिंग कार्बन तटस्थ लक्ष्यों के अनुरूप है।
4. स्मार्ट उत्पादन
   • वास्तविक समय में तापमान नियंत्रण के लिए एआई-अनुकूलित सिंटरिंग भट्टियां; गुणवत्ता नियंत्रण के लिए ऑनलाइन पाउडर परीक्षण (लेजर कण आकार विश्लेषण, एक्सआरडी) ।

VI. निष्कर्ष