وقتی اکثر مردم «ماشین قالب‌گیری تزریق فلز» را می‌شنوند، یک واحد یکپارچه را به تصویر می‌کشند – نوعی چاپگر سه بعدی صنعتی برای فلز. این اولین تصور غلط است. در واقع، این یک سیستم است و خود دستگاه، واحد تزریق، تنها قابل مشاهده ترین بخش است. داستان واقعی در تهیه مواد اولیه، کوره جداسازی و کوره تف جوشی اتفاق می افتد. من تعداد زیادی از پروژه ها را دیده ام که متوقف شده اند، زیرا آنها بودجه ای را برای یک سطح بالا اختصاص داده اند دستگاه قالب گیری تزریق فلز اما فرآیندهای حرارتی پایین دست را فراموش کرد. دستگاه یک سرنگ دقیق است. این شیمی و عملیات حرارتی است که در واقع قطعه را می سازد.
هسته سیستم: فراتر از تزریق
بیایید در مورد واحد تزریق صحبت کنیم. مثل قالب‌گیری تزریق پلاستیک نیست، جایی که شما فقط ذوب می‌شوید و شلیک می‌کنید. ماده اولیه در اینجا ترکیبی همگن از پودر فلز ریز و یک چسب پلیمری است. ویسکوزیته مشکل دارد. اگر مشخصات دمای بشکه دستگاه شما حتی تا 10 درجه سانتیگراد در یک منطقه خاموش باشد، می توانید جداسازی - خونریزی بایندر به سطح یا ته نشین شدن پودر را دریافت کنید. به یاد می‌آورم که برای چند راهنمای جراحی از جنس استنلس استیل کوچک و پیچیده استفاده کردم. ما از دستگاهی از یک سازنده آلمانی استفاده کردیم که مانند هر چیزی قوی بود، اما همچنان دچار نقص جریان آرام بودیم. مسئله فشار یا نیروی گیره دستگاه نبود. طرح پیچ بود برای حساسیت برشی آن ماده اولیه بسیار تهاجمی بود. ما مجبور شدیم با تامین کننده مواد کار کنیم تا سیستم کلاسور را تغییر دهیم. قابلیت دستگاه با سازگاری آن با مواد مشخص می شود، نه فقط تناژ آن.
نیروی گیره یکی دیگر است. مردم روی آن وسواس دارند. به دستگاه 50 تنی نیازمندیم برای اکثر قطعات MIM، به ندرت به نیروی عظیم نیاز دارید زیرا حفره های کوچک را پر می کنید. دقت در اندازه گیری، کنترل شات و توانایی نگه داشتن یک سرعت تزریق ثابت و آهسته برای جلوگیری از پرتاب است. یک مشکل رایج استفاده از سرعت تزریق خیلی سریع است که هوا را به دام می‌اندازد و حفره‌هایی ایجاد می‌کند که فقط پس از پخت ظاهر می‌شوند. نرم افزار کنترل دستگاه باید این امکان را برای پر کردن کند و چند مرحله ای فراهم کند. این یک بازی ظریف است.
سپس سایش بشکه و پیچ وجود دارد. پودر فلز ساینده است. حتی با وجود قطعات سخت شده، شما به دنبال برنامه تعمیر و نگهداری هستید که دقیق تر از پلاستیک است. من بعد از یک سال استفاده از مواد اولیه ضد زنگ 17-4 PH که سندبلاست شده به نظر می رسید، پیچ ها را کشیده ام. حجم ناحیه اندازه گیری را تغییر می دهد و بر ثبات وزن شات تأثیر می گذارد. شما این را از یک بروشور نمی آموزید. شما آن را از ثبت وزنه های شات در هر شیفت و دیدن دریفت یاد می گیرید.
The Make-or-Break: Debinding and Sintering
جادو و سردرد واقعاً اینجاست. شما می توانید یک قسمت سبز کامل از بهترین ها داشته باشید دستگاه قالب گیری تزریق فلز، و در مراحل بعدی آن را به طور کامل خراب کنید. جداسازی کاتالیزوری، جداسازی حلال، جداسازی حرارتی - هر کدام الزامات کوره خود را دارند و سیستم بایندری را که در آن قفل شده اید دیکته می کند. زمانی سعی کردیم از یک ماده اولیه شناخته شده به جایگزین ارزان‌تری برای کاهش هزینه‌های مشتری که قطعات سلاح گرم می‌سازد تغییر دهیم. ماده اولیه جدید از چسباننده متفاوتی استفاده کرد. چرخه کوره جداشدنی ما، که در طول سالها آن را کامل کرده بودیم، اکنون اشتباه بود. قطعات تاول زدند و ترک خوردند زیرا سرعت حذف بایندر خیلی سریع بود. یک دسته کامل، چند هزار قطعه، اسقاط شده است. دستگاه کار خود را به خوبی انجام داد. دانش فرآیند شکست خورد.
تف جوشی تحول نهایی است. جو کوره (هیدروژن، مخلوط نیتروژن-آرگون، خلاء) حیاتی است. برای شرکتی مثل Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY)، با سابقه عمیق آنها در ریخته گری و ماشینکاری آلیاژهای خاص، این یک تقاطع کلیدی است. آنها متالورژی با دمای بالا را درک می کنند. اجرای سوپرآلیاژهای مبتنی بر نیکل یا کبالت از طریق MIM یک حیوان متفاوت از ضد زنگ استاندارد است. مشخصات دمای تف جوشی، زمان نگهداری و نرخ های خنک سازی مستقیماً خواص مکانیکی نهایی و تحمل ابعادی را تعیین می کند. انقباض قابل پیش بینی است، در حدود 15-20٪، اما کاملاً همسانگرد نیست. یک ویژگی بلند و نازک به طور متفاوتی از یک هاب ضخیم کوچک می شود. شما آن را در طراحی ابزار جبران می‌کنید، اما برای اعتماد به آن جبران‌سازی‌ها باید فرآیند تف جوشی کاملاً ثابت باشد.
اینجاست که عملیات یکپارچه عمودی معنا پیدا می کند. پیشینه QSY در ریخته گری سرمایه گذاری و ماشینکاری CNC به آنها مزیت مشخصی می دهد. آنها شکل دهی نزدیک به شبکه و تکمیل دقیق را درک می کنند. یک قطعه MIM اغلب از سینترینگ خارج می‌شود که نیاز به لمس سبک CNC دارد - حفر یک سوراخ واقعی، آسیاب کردن یک صفحه مبنا. داشتن این تخصص ماشینکاری در داخل به این معنی است که آنها می توانند فرآیند MIM را برای بهینه سازی برای حالت زینتر طراحی کنند، و دقیقا بدانند که چگونه تمام می شود. این یک دیدگاه کلی است که بسیاری از فروشگاه‌های MIM بازی خالص فاقد آن هستند.
ابزار: شریک خاموش
هیچ بحثی در مورد دستگاه بدون صحبت در مورد قالب کامل نمی شود. ابزار MIM با دقت بالا، اغلب با طرح‌بندی چند حفره برای این قطعات کوچک است. تهویه بسیار مهم است. از آنجایی که ماده اولیه واقعا مایع نیست، تخلیه هوا سخت تر است. ما از قالب هایی با تهویه به کمک خلاء استفاده کرده ایم که مستقیماً به صفحه متصل است. فولاد قالب باید سخت شود، مانند H13، اما تا سطح آینه صیقل داده شود. هر گونه خراش کوچک باعث ایجاد علائم کشش و افزایش نیروی بیرون رانده می شود و به طور بالقوه قسمت سبز ظریف را مخدوش می کند.
کانال های خنک کننده یکی دیگر از هنرهای ظریف است. شما می خواهید بایندر را به سرعت تنظیم کنید تا زمان چرخه را به حداقل برسانید، اما خنک شدن بیش از حد سریع می تواند باعث ایجاد استرس شود. من ابزارهایی را دیده‌ام که در آنها مجبور بودیم دمای خنک‌کننده متفاوتی را در مناطق مختلف اجرا کنیم تا پر شدن و خنک‌کردن یک بخش پیچیده را متعادل کنیم. تکراری است. شما طرحی از آزمایشات (DOE) را روی آن اجرا می کنید دستگاه قالب گیری تزریق فلز: دمای ذوب، سرعت تزریق، فشار نگه داشتن و زمان خنک شدن را تنظیم کنید، سپس چگالی و ابعاد قطعه سبز را اندازه بگیرید. سپس ابزار را تغییر می دهید، شاید یک چاه سرریز اضافه کنید تا مواد مرحله آخر را ضبط کنید، و دوباره DOE را اجرا کنید. این گفتگو بین پارامترهای ماشین و هندسه ابزار است.
کاربردهای دنیای واقعی و تفاوت های ظریف مواد
به صنایع نگاه کنید: پزشکی، دندانپزشکی، سلاح گرم، حسگرهای خودرو، لوازم الکترونیکی مصرفی. حجم قطعات هزینه بالای اولیه ابزارسازی و توسعه فرآیند را توجیه می کند. یک کاربرد معمولی ممکن است یک پیچ استخوانی از جنس استنلس استیل یا یک تیغه پیچیده توربین آلیاژ نیکل برای یک پهپاد میکرو باشد. انتخاب مواد، همانطور که توسط تخصص QSY در مورد آلیاژهای ویژه مشخص می شود، بسیار گسترده است. اما هر ماده به طور متفاوتی متخلخل می شود. تیتانیوم MIM به یک کوره خلاء بسیار بالا نیاز دارد. آلیاژهای سنگین تنگستن پروتکل های خاص خود را دارند.
زیبایی MIM ادغام چندین بخش در یک بخش است. ما روی پروژه ای برای یک انژکتور سوخت خودرو کار کردیم - بخشی که به طور سنتی از سه قطعه مجزا ساخته می شد که به هم چسبیده بودند. ما آن را به عنوان یک قطعه MIM منفرد در ضد زنگ 316L طراحی کردیم. چالش دستیابی به سطح مورد نیاز در مسیرهای سوخت داخلی به طور مستقیم از پخت، برای جلوگیری از ماشینکاری پس از آن بود. چند ماه طول کشید تا توزیع اندازه پودر در مواد اولیه و اتمسفر تف جوشی کاهش یابد تا تخلخل سطح به سطح قابل قبولی کاهش یابد. نقش این دستگاه تولید یک قسمت سبز بی عیب و نقص بدون هیچ حفره داخلی بود که بعداً می تواند به چاله تبدیل شود.
شکست معلم بزرگی است. در اوایل، ما یک پروژه برای MIM سرامیکی (که از همان اصل ماشین استفاده می کند) داشتیم. ما با آن مانند فلز رفتار کردیم. اشتباه است. چرخه فرسودگی برای بایندر سرامیکی کاملاً متفاوت بود و انقباض پخت بیش از 25٪ بود. قطعات به طرز وحشتناکی پیچ خورده بودند. این به ما آموخت که ماشین یک پلت فرم همه کاره است، اما دانش فرآیند - دستورات جداسازی و تف جوشی - مختص مواد و غیرقابل انتقال است. شما نمی توانید فرض کنید که تخصص در فولاد به آلومینا یا کاربید سیلیکون ترجمه می شود.
یکپارچگی و چشم انداز آینده
پس کجاست دستگاه قالب گیری تزریق فلز امروز بشین؟ در حال ارتباط بیشتر است. ماشین‌های مدرن نظارت یکپارچه فرآیند، ردیابی پروفایل‌های فشار شات را در زمان واقعی و مقایسه آنها با یک منحنی طلایی دارند. اگر دریفت تشخیص داده شود، می تواند قبل از ایجاد یک قطعه بد به اپراتور هشدار دهد. این در حال حرکت به سمت صنعت 4.0 است، جایی که داده‌های دستگاه تزریق، کوره جداکننده و کوره تف جوشی همگی با کیفیت قطعه نهایی مرتبط هستند.
برای تولیدکننده‌ای مانند QSY، ادغام MIM در کنار ریخته‌گری پوسته، ریخته‌گری سرمایه‌گذاری، و ماشینکاری CNC، یک مجموعه قدرتمند ایجاد می‌کند. مشتری ممکن است با قطعه‌ای همراه باشد که برای ماشینکاری سنتی بسیار پیچیده است، حجم متوسطی دارد (100000 قطعه در سال) و به مواد با کارایی بالا نیاز دارد. MIM به راه حل ایده آل تبدیل می شود. آنها می توانند کل سفر را انجام دهند: طراحی قطعه برای MIM، انتخاب مواد اولیه، ساخت ابزار، قالب گیری، جداسازی، زینترینگ و ماشینکاری دقیق نهایی - همه زیر یک سقف. که کیفیت را کنترل می کند و اصطکاک لجستیکی را کاهش می دهد.
در نهایت، این دستگاه یک توانمندساز حیاتی است، اما بدون اکوسیستم اطراف علم مواد، مهندسی فرآیند حرارتی، و ابزار دقیق، گنگ است. مهارت واقعی در کار با مطبوعات نیست. این در دانستن نحوه هماهنگ کردن کل زنجیره از پودر تا بخش اجرا است. این چیزی است که یک کارگاه را از یک ارائه دهنده راه حل واقعی جدا می کند. شما یاد می گیرید که به کل سیستم احترام بگذارید، نه فقط به بلندترین قطعه تجهیزات روی زمین.
