دستگاه اسپارک پلاسما سینترینگ (Spark Plasma Sintering) نمایش بزرگتر

سینترینگ پلاسمایی جرقه ای (Spark Plasma Sintering)

  • استفاده از متالورژی پودر در صنایع مختلف برای تولید قطعات کیفی صنعتی در حال رشد روزافزون است و اساس روش-های متالورژی پودر بر سینترینگ می باشد. 

جزییات بیشتر

اطلاعات بیشتر

در روش های معمول سینترینگ، معضلات مهمی نظیر: تغییر ریزساختار ماده بدلیل رشد دانه ها در حین عملیات تولید قطعه، بالا بودن دمای عملیات، بالا بودن درصد تخلخل در قطعات تولید شده و غیرهمگن بودن ریزساختار آن ها، زمان طولانی عملیات سینترینگ و به تبع آن کم بودن سرعت و بالا بودن هزینه تولید قطعات استفاده از این روش ها را محدود کرده است. این مشکلات حتی در روشهای جدیدتری مانند پرس ایزواستاتیک داغ و اکستروژن در دمای بالا و سینترینگ مایکروویو و سنتز خودانتشار و ... نیز حل نشده و باعث کاهش ابعاد و کاهش کیفیت قطعات قابل تولید و ایجاد محدودیت در استفاده از این روش ها شده است. روش سینترینگ پلاسما- جرقه یا SPS) Spark Plasma Sintering) یکی از روش های جدیدی است که در آن به دلیل استفاده از پلاسما درحین فرآیند بسیاری از مشکلات فوق الذکر را حل نموده است. مکانیزم فرآیند سینترینگ در SPS، ایجاد پلاسما در اثر اعمال جریان DC پالسی با فرکانس و آمپراژ بالا هم زمان با اعمال فشار است، به طوری که اعمال جریان پالسی باعث ایجاد پلاسما در محفظه قالب می شود. حضور پلاسما در حین عملیات سینترینگ به دلیل بمباران سطح ذرات باعث کاهش انرژی اکتیواسیون نفوذ و در نتیجه افزایش چشم گیر سرعت نفوذ و نهایتاً افزایش سرعت تولید و کاهش قابل ملاحظه زمان تولید و افزایش کیفیت قطعات تولید شده به روشSPS می شود. مکانیزم فرآیند سینترینگ در SPS، ایجاد پلاسما در اثر اعمال جریان DC پالسی با فرکانس و آمپراژ بالا هم زمان با اعمال فشار است. بنابراین مهم ترین مشخصه یک دستگاه SPS، میزان جریان اعمالی به آن است.

مهم ترین مزایای روش های SPS نسبت به روش های معمول عبارت است از:

1) نرخ حرارت دهی بالا و زمان بسیار پایین عملیات سینترینگ (حداکثر 30 دقیقه) که باعث می شود: a. حفظ اندازه دانه پودر یا ساختار نانومتری، b. امکان استفاده از این روش برای فشرده سازی پودر مواد آمورف c. بهبود استحکام پیوندی بین ذرات، d. امکان کنترل واکنشها، تشکیل ترکیبات یا تجزیه فازها درحین فرآیند تولید قطعات خواهد شد. 2) امکان حذف کامل تخلخل و تولید قطعات با دانسیته بسیار نزدیک به دانسیته تیوری (قطعات بدون تخلخل)، 3) پایین بودن انرژی مصرفی (تقریباً یک پنجم توان روش های HP)، 4) عدم نیاز به کمک زینتر در مواد سرامیکی، 5) امکان کنترل گرادیان حرارتی (برای مواد با گرادیان ترکیب شیمیایی (FGM))، 6) امکان کنترل موضعی دانسیته، 7) انجام عملیات تمیزکاری سطح ذره به دلیل حضور پلاسما است.

ویژگی های اصلی:

مشخصات فنی/ عملیاتی:

دستگاه ساخته شده قابلیت اعمال جریان الکتریکی تا 000/10 آمپر و فشار 60 تن را داراست که از این آمپراژ برای تولید قطعات تا ابعاد 90 میلی متر می توان استفاده کرد. از طرفی بیش از 80 درصد قطعات صنعتی سرامیکی و غیرسرامیکی تولیدشده به روش متالورژی پودر دارای ابعاد زیر 90 میلی متر است. لذا این دستگاه حداقل در مقیاس نیمه صنعتی استفاده می شود. حداکثر فشار اعمالی دستگاه ساخته شده نیز 60 تن است.

  • Working temperature: up to 2400°C
  • Vacuum: 10-3 torr 
  • Working gases: Ar / N2 (further types of gases available upon request) 
  • Heating rate: up to 2000 oC/min 
  • MAX Pressing force: 600 kN 
  • MAX Voltage: 20 V 
  • MAX current: 10 000 A 
  • Temperature measurement and control with either axial/radial pyrometer or flexible thermocouples
  • Servo hydraulic force control
  • Double-walled water-cooled stainless steel vacuum vessel. Extensive software for data recording and evaluation of all sintering parameters

سطح آمادگی:

نمونه صنعتی

کاربرد ها:

این دستگاه قابلیت تولید انواع قطعات صنعتی حساس سرامیکی، فلزی، پلیمری و کامپوزیتی نانوساختار را دارد

تولید قطعات سرامیکی حساس و با کیفیت بالا oاکسیدها، بوریدها، کاربیدها، نیتریدها و فلوریدها

تولید مواد با قابلیت های خاص oمواد مقاوم به حرارت