Slinuté díly se vyrábějí tvářením kovových nebo keramických prášků v kovových formách a následným pečením a vytvrzováním takto lisovaných dílů při teplotách nižších než bod tání. Výhodou slinování je minimální potřebné množství energie, minimální ztráty materiálů a eliminace vynakládání času a úsilí na druhotné zpracování, protože kovy není třeba tavit. Tato kapitola přináší přehled slinování a uvádí příklady pozorování a měření slinutých dílů pomocí digitálních mikroskopů.

Pozorování a měření slinutých dílů pomocí digitálních mikroskopů

Výhody a nevýhody slinování

Slinování se používá k výrobě různých dílů, protože materiály není třeba tavit.

Výhody slinování
  • Použít se dá prakticky jakýkoli materiál, který existuje ve formě prášku.
  • V mnoha případech není potřeba druhotné zpracování.
  • Materiálové ztráty jsou malé.
  • Lze lisovat složité tvary.
  • Materiály je možné volně míchat.
  • Slinuté díly jsou porézní a tudíž lehké.
  • Zpracovat lze i materiály s vysokým bodem tání.
Nevýhody slinování
  • Pracuje se s práškem, což zvyšuje náklady na materiál.
  • Díly se při slinování smršťují.
  • Mechanické vlastnosti, například pevnost, jsou horší než u dílů vyrobených litím nebo lisováním.

Princip slinování

Povrch částic prášků z pevných látek je nestabilní, protože atomy, molekuly a ionty nejsou vázány. Při zahřátí prášků z pevných látek se vytvářejí spoje („vazby)“. Protože se atomy, molekuly a ionty pohybují (difundují) z povrchů částic prášku k vazbám, jsou vazby stále větší a plocha povrchu stále menší. S tím, jak se vazby během počáteční fáze, mezifáze a konečné fáze nadále zvětšují, roste hustota a slinování se dokončuje.

Zhutněný prášek
Počáteční fáze
Mezifáze
Konečná fáze
  1. A: Vazba
  2. B: Otevřené póry
  3. C: Uzavřené póry

Póry, které jsou v kontaktu s vnějším vzduchem, se nazývají otevřené, póry izolované uvnitř objektu se nazývají uzavřené.

Slinovací tok

  1. Určete směšovací poměr práškových materiálů a smíchejte je s mísidlem tak, aby vznikla hladká směs.
  2. Nalijte práškovou směs do kovové formy a vytvarujte ji pomocí lisu.
  3. Lisovaný díl několik hodin zahřívejte ve slinovací peci.
    Práškové materiály se netaví, protože lisovaný díl se peče do ztvrdnutí při teplotě nižší než bod tání. Po delším zahřívání se práškové materiály vzájemně pevně spojí a vytvoří slinuté těleso.

Slinovací pece jsou naplněny plyny, které slinutá tělesa chrání před zoxidováním.
Pro zvýšení přesnosti se slinutá tělesa mohou brousit nebo leštit, pro zvýšení tvrdosti se mohou tepelně zpracovat.

Ze surovin se vytvoří prášek.
Práškové materiály se smíchají.
Směs se vpraví do formy.
Lisovaný díl se slinuje.
Hotový produkt
  1. A: Míchačka
  2. B: Lis
  3. C: Slinovací pec

Příklady pozorování a měření slinutých dílů pomocí digitálních mikroskopů

Zde jsou nejnovější příklady pozorování a měření slinutých dílů pomocí digitálního 4K mikroskopu řady VHX od společnosti KEYENCE.

Pozorování hranic částic a slinutém tělese (feritové jádro)
VH-Z100, 700×, smíšené osvětlení + nastavitelný osvětlovací nástavec
Malá hustota hranic částic (nízká pevnost)
VH-Z100, 700×, smíšené osvětlení + nastavitelný osvětlovací nástavec
Velká hustota hranic částic (vysoká pevnost)
Nastavitelný osvětlovací nástavec lze použít k přehledné kontrole velikostí a hustoty hranic částic.
Pozorování prasklin na keramickém slinutém tělese
1000×, koaxiální osvětlení bez HDR
1000×, koaxiální osvětlení + HDR
S funkcí HDR je možné kontrolovat, jak daleko se praskliny rozšiřují.
Pozorování povrchu slinutého tělesa
VH-Z20, 100×, kruhové osvětlení + nastavitelný osvětlovací nástavec
Vlevo: s nástavcem / Vpravo: bez nástavce
Použití nastavitelného osvětlovacího nástavce umožňuje zřetelně pozorovat póry.
Automatické měření plochy keramického slinutého tělesa
VHX-E500, 1000×, koaxiální osvětlení
Zrna se dříve počítala vizuálně podle velikosti pomocí skenovacího elektronového mikroskopu (SEM). Nyní lze tento postup provádět automaticky pomocí funkce automatického měření oblasti.
Automatické měření plochy pórů keramického slinutého tělesa
ZS-200, 1000×, koaxiální osvětlení
Před měřením
ZS-200, 1000×, koaxiální osvětlení
Snímek automatického měření oblasti
Automatické měření oblasti lze provádět při stejném nastavení s lepší účinností.
Analýza velikosti zrn u kovového slinutého tělesa
ZS-200, 1500×, koaxiální osvětlení
Před měřením
ZS-200, 1500×, koaxiální osvětlení
Snímek automatického měření oblasti (analýza velikosti zrn)
Velikost zrn se dříve porovnávala s omezenými vzorky, což vedlo k výkyvům v posuzování.
Funkce automatického měření oblasti umožňuje přesně provádět analýzu velikosti zrn, což výrazně redukuje množství práce na analýzách.