Prášková metalurgie

Moderní doba přispívá moderním technologiím, které ji pomáhají, aby byla ještě modernější. Tento koloběh se opakuje stále dokola, čímž je zajištěn pokrok. Ať už v elektrotechnice, automatizaci, či jiných oborech, pokrok je tu, aby zlepšoval a prospíval. Takový pokrok můžeme zaznamenat například i u technologií výroby ocelí. Jelikož je původní výrobní technologie oceli velmi stará, bylo jasné, že jí bude časem šlapat na krk něco novějšího. Něco, co nabídne lepší materiály. To něco je prášková metalurgie.

Co je to prášková metalurgie? Vsadím se, že mnohým z vás tato otázka proletěla hlavou. Prášková metalurgie je proces výroby ocelí a dalších materiálů. Jedná se o speciální technologii, která umožňuje vyrobit jinak nevyrobitelné materiály. Takový může být například směs wolframu a hliníku. Dvou prvků, které jinak nelze slévat.
Rád bych se oprostil od všech různých možností a variací a zaměřil se na práškovou metalurgii nožířských ocelí. V tomto směru je největším průkopníkem americká společnost CMC™. Dříve než si povíme něco blíže k této technologii bych rád vás vzal trochu zpět v čase. Zpět do minulosti práškové metalurgie.

Africké kmeny i mince

Ačkoli se to může zdát neuvěřitelné, prášková metalurgie je starší, než byste si mysleli. První zmínky o ní jsou stovky let staré. Africké kmeny rozemílaly železnou rudu na jemný prach. Ten se čistil a následně spékal ve speciální hliněné nádobě. Vyráběly se takto zbraně. O něco déle, v 19. století v Rusku se používala prášková metalurgie k ražení mincí z platiny. Hromadné využití však přišlo až se světovou válkou. V letech 1941-1943 došlo ke zdokonalení technologie lisování prachu díky čemuž se stala technologie dostupnější. Německý průmysl takto vyráběl například vodící kroužky dělostřeleckých granátů a další.

O pár desítek let později

Jak jsem již nastínil, matkou práškové metalurgie a jejího rozšíření je především americká společnost CMC™, která v šedesátých letech patentovala technologii CPM neboli Crucible Powder Metalurgy. Tak dala vzniknout skvělým ocelím, jako například CPM S30, CPM S35VN a další. Jak si můžete přečíst v patřičných slovníkových pojmech, oceli jsou velice pevné, spolehlivé a dosahují například mnohem vyššího procenta uhlíku, než je zvykem. Jak je to možné?

Prach jsi a z prachu tě slisují

Jak je tedy možné, že materiály, které se normálně považují za nevyrobitelné najednou vyrobit jdou? Může za to naprosto odlišný postup výroby. Při klasické výrobě se (velmi zjednodušeně ) taví železo spolu s uhlíkem, popřípadě dalšími legujícími prvky. Vysoké pece poskytují dostatečnou teplotu k úplnému roztavení a spojení všech přísad. Následně se ocel slévá zpravidla do forem ingotů.
Prášková metalurgie funguje trochu jinak. Celou technologii si můžeme rozdělit do tří základních kroků.

Získání prášku

Ze vstupních materiálů se nejdříve musí získat prášek. Nejčastěji se prášku dosahuje buď mletím, nebo rozprašováním. Jelikož je rozprašování nejčastější a jsou jím vyráběny právě oceli CPM, zůstaneme u něj. Jako rozprašovací médium se používá buď voda, nebe plyn. Oceli CPM jsou rozprašovány právě inertním plynem, který taveninu rozmísí na drobné kapičky. Ty jsou po rozprášení chlazeny v chladících věžích. Než kapička dopadne do nádrže je ztuhlá. Nedochází tedy k žádnému spojování v nádržích.

Lisování

Poté, co je získán prášek, přichází druhá fáze, fáze lisování. Prášek samotný by byl k ničemu, musí se tedy lisovat do potřebného tvaru. Lisování probíhá buď za studena, nebo za tepla. Podle toho, jaká má byt konečná funkce materiálu. Lisovací tlak může být často i kolem 400 MPa.

Slinování

Výsledný materiál po lisování bývá porézní. Takový stav většinou není vyhovující, proto přichází poslední část procesu, a to tak zvané slinování. Díky němu dochází k požadované kvalitě, zvyšuje se soudržnost, pevnost a snižuje porozita. Během slinování dojde k vzájemnému splynutí práškových částic. Slinování může probíhat za nižších, nebo vyšších teplot. Poté dochází buď k povrchovému, nebo úplnému spojení částic.

Výsledkem tohoto procesu je pak takový skvost, jako například ocel CPM S35VN, má oblíbená.

Slušné, že?

Tak co si o práškové metalurgii myslíte? Jen připomínám, že jsem to vzal hopem. Celá technologie je tak složitá, že jsou na ní obory na vysokých školách. Je tedy jasné, že článek o pár stovkách slov ji nemůže vysvětlit do detailu, což jsem ani nechtěl. Důležité je vědět, že prášková metalurgie pomáhá vytvářet skvělé materiály, které by jinak neexistovaly. Její aplikace je však finančně velmi náročná, proto se vyplácí až od vyšších objemů.
Jen pro zajímavost, přítomnost práškové metalurgie v průmyslu stále stoupá. V roce 2005 se jí vytvořilo přes 7000 tun. Oproti tomu v roce 1995 jen cca 2500 tun.