متالورژی پودر
متراکم سازی

یکی از مهم‌ترین مراحل در متالورژی پودر، مرحله «تراکم» است. در این مرحله، پودر سست، فشرده و متراکم می‌شود و به شکلی که به عنوان «فشرده سبز» معروف است در می‌آید. این کار معمولاً در دمای اتاق انجام می‌شود. چگالی محصول بالا و یکنواختی این چگالی در طول محصول معمولاً خواص مطلوب می‌باشد. به علاوه اتصال مکانیکی و جوش سرد ایجاد شده باید استحکام کافی برای جابجایی این محصول به کوره پخت را فراهم کند.
عملیات فشرده سازی اغلب با پرس‌های مکانیکی و ابزارهای صلب انجام می‌شود، اما می‌توان از پرس‌های هیدرولیکی و هیبریدی (ترکیبی از مکانیکی، هیدرولیکی و پنوماتیکی) نیز استفاده کرد. فشارهای مورد استفاده در فرایند متراکم سازی بسته به نوع ماده و کاربرد معمولاً بین ۴۰ تا ۱۶۵۰ مگاپاسکال است و دامنه ۱۴۰ تا ۶۹۰ مگاپاسکال متداول‌ترین فشارهای مورد استفاده است.
| کاربرد | فشار (MPa) |
| --- | --- |
مواد متخلخل و فیلترها: ۴۰ الی ۷۰
فلزات دیرگداز و کاربیدها: ۷۰ الی ۲۰۰
یاتاقان‌های متخلخل: ۱۴۶ الی ۳۵۰
اجزای ماشین (آهن و فولاد با چگالی متوسط): ۲۷۵ الی ۶۹۰
قطعات مس و آلومینیوم با چگالی بالا: ۲۵۰ الی ۲۷۵
قطعات آهن و فولاد با چگالی بالا: ۶۹۰ الی ۱۶۵۰
از آنجا که ظرفیت اکثر پرس‌های متالورژی پودر کمتر از ۱۰۰ تن است، قطعات تولیدی توسط این فرایند معمولاً سطحی کمتر از ۶۵ سانتیمتر مربع دارند. البته امروزه بعضی از پرس‌های متالورژی پودر ظرفیت‌هایی تا ۳۰۰۰ تن دارند و قادر به متراکم سازی قطعاتی تا ۶۵۰ سانتی‌متر مربع هستند. وقتی حتی محصولات بزرگتری مورد نظر باشند، تراکم را می‌توان با روش‌های دینامیکی، مانند استفاده از موج شوک ناشی از انفجار، نیز انجام داد. فرآیندهای شکل دهی فلز، مانند نورد، فورج، اکستروژن نیز برای تراکم پودر سازگار شده و موجود هستند.
وقتی فشار فقط با یک پانچ متحرک اعمال می‌شود، حداکثر چگالی در زیر پانچ اتفاق می‌افتد و با حرکت ستون به سمت پایین کاهش می‌یابد. انتقال فشار یکنواخت و تولید چگالی یکنواخت در سرتاسر یک "فشرده" بسیار دشوار است، به ویژه هنگامی که ضخامت زیاد باشد. با استفاده از پرس دو-عمله (double-action press)، که در آن حرکت پانچ‌های پرس از بالا و پایین اتفاق می‌افتد، محصولات ضخیم‌تر را می‌توان به صورت یکنواخت تری متراکم کرد. از آنجا که اصطکاک دیواره کناری عامل کلیدی در تراکم است، چگالی حاصل وابستگی زیادی به ضخامت و عرض قطعه تحت فشار دارد. برای تراکم یکنواخت، نسبت ضخامت به عرض باید تا جای ممکن زیر ۲٫۰ باشد. وقتی این نسبت از ۲٫۰ بیشتر شود، محصولات تمایل دارند تنوع قابل توجهی در چگالی از خود نشان دهند.
از آنجایی که پیچیدگی قطعات تولیدی توسط فناوری متالورژی پودر تعیین‌کننده پیچیدگی ماشین آلات مورد استفاده است، قطعات تولیدی توسط متالورژی پودر به کلاس‌های مختلفی طبقه‌بندی شده‌اند. قطعات کلاس ۱ ساده‌ترین قطعات قابل تولید توسط متالورژی پودر است. این قطعات، قطعاتی نازک و تک سطحی است که به راحتی توسط یک نیروی یک طرفه قابل پرس کردن است. ضخامت این قطعات معمولاً کمتر از ۶٫۳۵ میلیمتر (یک چهارم اینچ) است. قطعات کلاس ۲ قطعات تک سطحی با ضخامتی هستند که نیاز به فشار از دو جهت دارند. این قطعات معمولاً ضخیم‌تر هستند. قطعات کلاس ۳ قطعات دو سطحی هستند که نیاز به فشار از دو جهت دارند. پیچیده‌ترین قطعات که با تراکم قالب‌های صلب تولید می‌شوند، قطعات کلاس ۴ هستند. این قطعات چند سطحی بوده و به دو یا چند حرکت فشاری نیاز دارند.
اگر نیاز به ساخت قطعه ای بزرگ و با شکلی پیچیده باشد، معمولاً یک قالب منعطف از جنس لاستیک یا یک ماده الاستومری ساخته می‌شود و پودر در داخل آن محصور می‌شود. سپس این مایع در مایعی غوطه ور شده و تا ۴۰۰ مگاپاسکال (60 ksi) تحت فشار قرار می‌گیرد. به این فرایند تراکم ایزواستاتیک (فشار یکنواخت) گفته می‌شود. از آنجایی که فشار در تمامی جهات اعمال می‌شود، تراکم در کل جرم یکنواخت صورت می‌گیرد و با فشارهایی کمتر، تراکم‌هایی یکنواخت تر از روش پانچ و قالب ایجاد می‌گردد. نرخ تولید در این روش بسیار پایین است، اما قابلیت تولید قطعاتی با وزن چند صد کیلوگرم نیز وجود دارد.