วิธีการผลิตแบบ Sintering (ผงโลหะซินเทอร์)

1. การเตรียมและผสมผงวัสดุ – การผลิตแบบซินเทอร์ (sintering) เริ่มจากการเลือกผงโลหะหรือเซรามิกที่มีขนาด และองค์ประกอบตรงตามคุณสมบัติที่ต้องการ จากนั้นนำมาผสมให้เป็นเนื้อเดียวกัน เช่น ในผ้าเบรกซินเทอร์มักใช้ ผงทองแดง เหล็ก หรือสารโลหะอื่นเพื่อให้ได้สมรรถนะที่ต้องการ
2. การอัดขึ้นรูป (Compacting) – ผงวัสดุถูกอัดด้วยแรงดันสูงในแม่พิมพ์ให้เป็นรูปร่างที่เรียกว่า “green body” ขั้นตอนนี้ช่วยให้ผงต่าง ๆ เรียงตัวแน่นขึ้นในรูปร่างที่ต้องการ
3. การให้ความร้อน (Sintering) – นำชิ้นงานที่อัดเสร็จแล้วเข้าเตาเผา เพื่อให้ผงโลหะแพร่กระจายตัวและหลอมประสานกันโดยไม่ถึงจุดหลอมเหลว. อะตอมของผงโลหะจะข้ามขอบเขตและเชื่อมต่อเป็นเนื้อเดียว เกิดความหนาแน่นสูงขึ้นและลดช่องว่างภายใน. อุณหภูมิและแรงดันที่ใช้จะต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของวัสดุนั้น ทำให้สามารถผลิตชิ้นส่วนจากวัสดุที่มีจุดหลอมเหลวสูง เช่น ทังสเตน หรือโมลิบดีนัม.

คุณสมบัติทางวัสดุของชิ้นส่วนที่ผ่านการ Sintering

• ความบริสุทธิ์และความสม่ำเสมอสูง – กระบวนการซินเตอร์ใช้ผงโลหะบริสุทธิ์และขั้นตอนง่าย ช่วยรักษาความบริสุทธิ์และความสม่ำเสมอของวัสดุได้ดี.
• โครงสร้างหนาแน่นและแข็งแรง – การแพร่ของอะตอมและการอัดตัวช่วยให้ชิ้นส่วนซินเตอร์มีความแข็งแรงทางกลสูง เช่น ความต้านทานแรงดึงและความแข็งที่ดี รวมทั้งมีความทนทานต่อการสึกหรอ
• ควบคุมความพรุนได้ – สามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีค่าความพรุนสม่ำเสมอหรือกำหนดให้มีรูพรุนเฉพาะจุดได้
• ปรับปรุงการนำความร้อน/ไฟฟ้า – กระบวนการซินเทอร์เพิ่มการสัมผัสระหว่างผง ทำให้การนำความร้อนและไฟฟ้าดีขึ้นเมื่อเทียบกับผงที่ไม่ได้เผา
• เหมาะกับวัสดุหลากหลาย – สามารถใช้กับโลหะมีจุดหลอมเหลวสูง เช่น ทังสเตน หรือโลหะผสมนิกเกิล ตลอดจนเซรามิกและพลาสติกบางชนิดได้

ข้อดีเชิงเทคนิคของกระบวนการ Sintering

• ประหยัดและแม่นยำ – ชิ้นส่วนที่ได้มีรูปร่างใกล้เคียงชิ้นงานสำเร็จ (near net shape) ลดการตัดเฉือนและเศษเหลือทิ้ง ทำให้ประหยัดวัตถุดิบและเวลาการผลิต.
• ผลิตซ้ำได้แม่นยำ – การควบคุมขนาดของผงและพารามิเตอร์การเผา ช่วยให้กระบวนการซินเทอร์สามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีคุณสมบัติเหมือนกันซ้ำได้อย่างสม่ำเสมอ.
• ไม่มีสิ่งแปลกปลอม (inclusions) ในเนื้อวัสดุ – เมื่อเทียบกับบางกระบวนการหลอม การซินเทอร์ไม่มีการเกิดเส้นหรือการแทรกซึมของสิ่งแปลกปลอมในชิ้นงาน.
• รองรับการออกแบบที่ซับซ้อน – สามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีรูปร่างซับซ้อนหรือมีโพรงภายในที่ทำได้ยากด้วยวิธีหล่อหรือกัดขึ้นรูป เช่น ฟันเฟือง รูพรุนขนาดเล็ก หรือวัสดุประกอบหลายชั้น
• ความแข็งแรงและความทนทานสูง – ชิ้นส่วนที่ได้มีความแข็งแรงในการใช้งานและความแข็งแรงขณะขนย้ายสูง ทำให้เหมาะกับงานที่ต้องรับแรงสูง เช่น เฟือง ผ้าเบรก และตลับลูกปืน
• เหมาะสำหรับวัสดุที่หลอมยาก – ช่วยให้สามารถผลิตชิ้นงานจากโลหะที่มีจุดหลอมเหลวสูงได้ ซึ่งกระบวนการหลอมทั่วไปทำได้ยากหรือสิ้นเปลืองพลังงาน
• ปรับแต่งคุณสมบัติได้หลากหลาย – สามารถผสมผงโลหะหลายชนิดเพื่อให้ได้คุณสมบัติเฉพาะ เช่น ความต้านทานการสึกหรอสูง ความเหนียว หรือการนำไฟฟ้า/ความร้อนที่ต้องการ

ด้วยข้อดีเหล่านี้ กระบวนการ sintering จึงเป็นเทคนิคที่แพร่หลายในการผลิตผ้าเบรกซินเทอร์และชิ้นส่วนวิศวกรรมอื่น ๆ เพราะช่วยให้ได้วัสดุที่แข็งแรง ทนความร้อนสูง มีความคงทนและคุณภาพสม่ำเสมอ.