Jauhemetallurgia

Jauhemetallurgia on muotoilu- ja valmistustekniikka, jolla on kolme päävaihetta. Ensimmäiseksi raaka-aine jauhetaan haluttuun raekokoon. Seuraavaksi jauhe ruiskutetaan tai kaadetaan muottiin. Kolmantena vaiheena kuumennus joko siten, että kappale on yhä muotissa paineen alaisena tai ilman muottia normaalissa paineessa. Alle materiaalin sulamislämpötilan jäävän kuumennuksen aikana tapahtuu jauhettujen rakeiden välillä kylmähitsautuminen. Tuloksena on kappale, joka on valmiiksi halutuissa mitoissa tai hyvin lähellä niitä.

Historia

Jauhemetallurgian ("pulverimetallurgia") historia on ollut läheisessä suhteessa keraamisten esineiden polttoon, jossa kiviainesten hienot jakeet sintrautuvat yhteen. Sintraus metalliesineiden valmistusmenetelmänä on tunnettu jo vuosisatoja. Vanhimmat merkit sintratuista metalliesineistä ovat 1200-luvulta ennen ajanlaskun alkua, mutta teollisena valmistusmenetelmänä sintrausta on käytetty noin 100 vuotta.

Jauhemetallurgiasta on tullut tärkeä teollinen valmistusmenetelmä, koska sillä pystytään tekemään esineitä paljon laajemmasta metallivalikoimasta kuin saostamalla metalleja sulatuksen kautta. Siinä vältetään metalliseoksissa ongelmalliset kiinteän ja sulan faasin erkaantumisongelmat. Metallisten tuotteiden valmistaminen jauhemetallurgisin menetelmin on kasvanut 1960-luvulta lähtien keskimäärin 10 % vuodessa.

Markkinat

Jauhemetallurgisia tuotteita valmistetaan maailmassa noin 0,7 miljoonaa tonnia vuodessa. Suurin jauhemetallurgisten osien valmistaja on Yhdysvallat, jonka osuus markkinoista on noin 50 %. Euroopan osuus on noin 30 % ja Japanin 20 % (vuonna 2004). Kiinan tuotanto on nousemassa voimakkaasti. Suurin käyttökohde jauhemetallurgisille osille on autoteollisuus, noin 70 %. Metalleittain käyttömäärät suuruusjärjestyksessä ovat seuraavat:

• Rauta/teräs, noin 90 % osuus
• Alumiini/Al-seokset
• Kupari/Cu-seokset
• Volframi/W-karbidi
• Nikkeli
• Ruostumaton teräs
• Pikateräs

Jauhemetallurgian edut ja rajoitukset

Jauhemetallurgisilla valmistusmenetelmillä saadaan aikaan ominaisuuksia, joita ei muuten voida tehdä, kuten haluttu huokoisuus tai magneettikentän suuntautuneisuus. Pystytään myös tekemään esineitä kovista materiaaleista, joiden työstäminen on vaikeaa. Voidaan myös tehdä komposiittimetalleja sekoittamalla eri metallien jauheita ja saada aikaan materiaali, jota ei sulattamalla voida tehdä. Jauhemetallurgialla saavutetaan myös tasaisempi rakenne kuin sulatetuissa metalleissa.

Jauhemetallurgisella valmistuksella säästetään kustannuksia, koska materiaalihukka on pientä ja saadaan valmis esine yhdellä työvaiheella.

Jauhemetallurgisilla valmistusmenetelmillä on muutama tekninen rajoitus. Jauhemetallurgia sopii yleensä vain pienille kappaleille, joiden paino on alle 4,5 kg. Jauhemetallurgisesti valmistetuilla kappaleilla on muokattuja osia heikommat mekaaniset ominaisuudet sekä niiden työkalukustannukset ovat korkeat.

Jauhemetallurgisia tuotteita

Hallitusti huokoista rakennetta käytetään hyväksi itsevoitelevissa laakereissa, joiden huokosiin on imeytetty voiteluaine.

Kovametalli on sintraamalla volframikarbidista ja yleensä koboltista valmistettu tuote.

Aiheesta muualla

• Euroopan jauhemetallurgiayhdistys[1]
• TUT artikkeli [2] (Arkistoitu – Internet Archive)
• Valmistustekniikka 487;Ihalainen, Aaltonen, Aromäki, Sihvonen; Otatieto