«MIM» را می‌بینید که این روزها زیاد به گوش می‌رسد، اغلب به عنوان کلمه‌ای برای «قطعات پیچیده و ارزان». این اولین تصور غلط است. این جادو نیست و مطمئنا همیشه ارزان هم نیست. داستان واقعی از فرآیند قالب گیری تزریق فلز مدتها قبل از بسته شدن قالب، در مرحله نامرتب و بحرانی مواد اولیه شروع می شود. اشتباه بگیرید و هیچ چیز دیگری مهم نیست.
رقص Feedstock: هنر بیشتر از علم
همه در مورد قالب گیری یا تف جوشی صحبت می کنند، اما قلب یک عملیات MIM قابل اعتماد، همگنی مواد اولیه است. ما فقط پودر فلز و چسب را مخلوط نمی کنیم. ما در حال ایجاد یک ترکیب یکنواخت و قابل جریان هستیم. نسبت همه چیز است. چسب خیلی زیاد؟ در حین جداسازی دچار افت و تحریف می شوید. خیلی کم؟ شما نمی توانید بخش های نازک را پر کنید. من دیده ام که دسته هایی از تامین کنندگان مختلف، حتی با مشخصات یکسان، رفتار بسیار متفاوتی دارند. این فقط در مورد D50 پودر نیست. این توزیع شکل ذرات است. پودرهای کروی حاصل از اتمیزاسیون گاز، مطمئناً بهتر جریان می‌یابند، اما اگر در پروفیل‌های تف جوشی دقت نکنید، این شکل گرد گاهی اوقات می‌تواند به چگالی نهایی آسیب برساند.
در اوایل، پروژه ای برای یک اهرم ابزار جراحی کوچک داشتیم، بخشی با مقطعی که از 2 میلی متر به 0.5 میلی متر رسید. ما از یک خوراک استاندارد 316L استفاده کردیم. قطعات خارج از قالب عالی به نظر می رسیدند. سپس جداسازی کاتالیزوری آمد. بخش های نازک فقط... ناپدید شدند. ذوب نشد، اما از نظر ساختاری شکست خورد. نرخ حذف بایندر برای آن تفاوت جرمی بسیار تهاجمی بود. درس؟ فرمول مواد اولیه شما باید نه تنها با مواد، بلکه با هندسه قطعه مطابقت داشته باشد. یک ترکیب پودر/بایندر یک‌اندازه برای همه، دستوری برای درد دل است. شما به شریکی نیاز دارید که این را در سطح مشخصی درک کند، کسی مانند Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY). آنها با چند دهه در ریخته‌گری دقیق، اهمیت رفتار مواد تحت تنش حرارتی را درک می‌کنند، طرز فکری که مستقیماً به مدیریت مواد اولیه MIM و تف جوشی ترجمه می‌شود.
و خود سیستم بایندر - این یک دنیای دیگر است. موم-پلیمر، محلول در آب، کاتالیزور - هر کدام اثر انگشت خود را بر روی قطعه باقی می‌گذارند. کاتالیزور (با استفاده از بخار اسید نیتریک) سریع است اما می تواند به آلیاژهای خاصی حمله کند. جداسازی حرارتی آهسته اما ملایم است. انتخاب در اینجا برنامه‌ریزی کوره، مدیریت قطعات و میزان نقص شما را تعیین می‌کند. این یک انتخاب اساسی است که شما حتی قبل از طراحی ابزار انجام می دهید.
تف جوشی: جایی که جادو (و انقباض) در واقع اتفاق می افتد
این مرحله ساختن یا شکستن است. شما "قسمت قهوه ای" خود را دارید - اسکلت شکننده، تمام چسب و پودر. چرخه کوره جایی است که تبدیل به فلز می شود. انقباض قابل پیش بینی است، معمولاً حدود 15-20٪، اما هرگز کاملاً همسانگرد نیست. اگر به درستی روی ستترها پشتیبانی نشود، یک قسمت بلند و صاف ممکن است تاب بخورد. ما یک بار دسته ای از صفحات اتصال را اجرا کردیم. تحمل ابعادی روی سوراخ های نصب محکم بود. ما به چگالی متخلخل تئوری برخورد کردیم، اما سوراخ ها با چند میکرون بیضی شکل شدند. چرا؟ اتمسفر کوره دارای شیب جزئی بود. قسمت‌های سمت چپ کمربند دارای مشخصات دمایی متفاوتی نسبت به قسمت سمت راست بودند.
کنترل جو همه چیز است. هیدروژن، آرگون، خلاء، یا آمونیاک ترک خورده. برای فولادهای زنگ نزن، شما نیاز به یک اتمسفر کاملا کاهنده دارید تا آن سطح تمیز را بدون کربوریزه کنید. یک نشتی کوچک، مقداری اکسیژن ورودی، و شما یک قسمت پوسته‌ای و متخلخل پیدا می‌کنید که شکننده است. همیشه با چشم غیر مسلح نیز قابل مشاهده نیست. ما مجموعه ای از 17-4 قطعه PH داشتیم که بازرسی بصری و حتی بررسی ابعاد اولیه را پشت سر گذاشتند. اما در کاربرد، تحت خستگی شکست می‌خوردند. متالوگرافی آخال‌های اکسیدی را در امتداد مرزهای دانه نشان داد - ردپایی از هوا در مرحله میانی بحرانی پخت.
اینجاست که تجربه یک ریخته گری واقعاً نشان می دهد. شرکتی مانند QSY که بیش از 30 سال در ریخته‌گری پوسته و سرمایه‌گذاری با آلیاژهای مختلف از فولادهای استاندارد گرفته تا سوپرآلیاژهای مبتنی بر نیکل فعالیت کرده است، پردازش حرارتی در استخوان‌های خود را درک می‌کند. این دانش در مورد چگونگی رفتار آلیاژهای خاص در دماهای بالا، نحوه مدیریت جو برای جلوگیری از آلودگی، مستقیماً قابل انتقال و ارزشمند است. فرآیند قالب گیری تزریق فلز. آنها می دانند که تف جوشی فقط «گرم کردن آن» نیست. این یک دگردیسی کنترل شده است.
تله ابزار و عملیات ثانویه
مردم فکر می کنند MIM ماشینکاری را حذف می کند. آن را به حداقل می رساند. شما هنوز هم تقریبا همیشه به عملیات ثانویه نیاز دارید. EDM برای ویژگی‌هایی که نمی‌توانند قالب‌گیری شوند، مانند برش‌ها یا گوشه‌های داخلی کاملاً مربعی. ماشینکاری CNC سبک برای سطوح یا رزوه های آب بندی بحرانی. گاهی اوقات، یک عملیات سکه پس از تف جوشی برای درست کردن یک بعد. تله قسمت MIM را طوری طراحی می کند که گویی قسمت نهایی شبکه شکل خواهد بود. شما باید برای فرآیند طراحی کنید. شعاع سخاوتمندانه، ضخامت دیواره یکنواخت در صورت امکان، زوایای پیش نویس - اینها پیشنهاد نیستند.
من ابزاری را برای یک جزء محفظه دوربین به یاد می‌آورم. طراح یک لبه زیبایی شناختی زیبا و تیز می خواست. شعاع صفر. ما آن را امتحان کردیم. ماده اولیه آن را به طور مداوم پر نمی کند و گوشه ها در حین تخلیه یا جابجایی در حالت قهوه ای خرد می شوند. مجبور شدیم به عقب برگردیم، شعاع 0.1 میلی متری اضافه کنیم. در محصول نهایی نامرئی بود اما قطعه را قابل ساخت ساخت. ابزار خود جانور دیگری است. این ابزار قالب گیری تزریقی است، بنابراین به پولیش، دریچه های خوب، دروازه مناسب نیاز دارد. اما شما آن را با پودر فلز ساییده اید. سایش در گوشه ها و دروازه ها بیشتر از پلاستیک است. شما باید برای آن نگهداری برنامه ریزی کنید.
و این هم افزایی با یک ارائه دهنده خدمات کامل است. اگر به قابلیت های QSY نگاه کنید، آنها ماشینکاری CNC را در کنار تخصص های ریخته گری خود فهرست می کنند. این کلید است. آنها می‌توانند قطعه MIM متخلخل شده را در داخل خود ببرند، سطوح نقطه‌ی بحرانی را ماشینکاری کنند یا سوراخی متقاطع ایجاد کنند که قالب‌گیری غیرممکن است. این ادغام عمودی کیفیت و هزینه را کنترل می کند. شما یک قطعه متخلخل شکننده را به ماشین‌فروشی دیگری ارسال نمی‌کنید و این خطر آسیب می‌بیند.
واقعیت های مادی: این فقط برای ضد زنگ نیست
مواد بروشور 316L، 17-4PH، فولاد کربن ساده است. اما کاربردهای جالب در چیزهای عجیب و غریب است. ما کار را با آلیاژهای سنگین تنگستن برای متعادل کردن وزن ها و حتی برخی آزمایش ها با تیتانیوم انجام داده ایم. Ti MIM به خودی خود یک کابوس است—شما در یک خلاء بالا در حال پخت و پز هستید، و پودر آن گران است و قابل کنترل است. نتیجه کار ایمپلنت های زیست پزشکی سبک و پیچیده است. اما نرخ بازده... این چالش است.
این کاملاً با مجموعه مواد یک متخصص مانند آنچه قبلاً ذکر شد مطابقت دارد. تجربه آنها با آلیاژهای مبتنی بر کبالت و نیکل در ریخته گری سرمایه گذاری دارایی بزرگی است. این آلیاژها ویژگی‌های تف جوشی خاص خود را دارند - تف جوشی فاز مایع، تف جوشی فعال - و دانستن متالورژی کلی آنها از یک فرآیند دیگر، شروع خوبی به شما می‌دهد. را فرآیند قالب گیری تزریق فلز برای یک جزء سوپرآلیاژی فقط تنظیم مواد متفاوت نیست. این یک فلسفه کاملاً متفاوت از تراکم و توسعه ریزساختار است.
همچنین نمی توانید آلیاژهای مغناطیسی نرم مانند Fe-Si یا Fe-Ni را نادیده بگیرید. تف جوشی اینها برای دستیابی به چگالی بالا و خواص مغناطیسی صحیح، طناب زدن است. دمای بیش از حد بالا، شما خواص را از دست می دهید. خیلی کم است، تخلخل دارید. MIM واقعاً در این برنامه‌های کاربردی می‌درخشد، نه در ساخت تجهیزات عمومی دیگری که بتوان آن را مهر کرد.
وقتی MIM جوابگو نیست
این ممکن است مهمترین بخش باشد. MIM برای قطعات با حجم بالا، هندسه پیچیده و با تحمل متوسط فوق العاده است. اما اگر قطعه شما ساده است - یک فاصله‌دهنده اصلی، یک میله مستقیم - با ماشینکاری یا مهر زنی پیش بروید. اگر به استحکام کششی فوق العاده بالا یا چقرمگی ضربه به عنوان ریخته گری نیاز دارید، به ریخته گری سرمایه گذاری نگاه کنید. اگر به یک نمونه اولیه نیاز دارید، چاپ سه بعدی فلز ممکن است بهتر باشد، با وجود مشکلات پرداخت سطح.
کراس اوور با ریخته گری سرمایه گذاری به ویژه جالب است. برای قطعات بزرگتر (مثلاً بیش از 100-150 گرم) یا قطعاتی که مطلقاً به هیچ تخلخلی در یک بخش بحرانی نیاز ندارند، یک ریخته گری سرمایه گذاری که به خوبی اجرا شده است ممکن است قابل اعتمادتر و مقرون به صرفه تر باشد. شرکتی که هر دو را ارائه می دهد، مانند QSY، می تواند توصیه بی طرفانه ای به شما بدهد. آنها در تلاش برای تحمیل یک فرآیند نیستند. آنها می توانند به چاپ شما نگاه کنند و بگویند، برای این مجموعه ویژگی و حجم، MIM 30٪ در هزینه واحد صرفه جویی می کند، یا این حفره داخلی خیلی عمیق است، اجازه دهید به جای آن به ریخته گری قالب نگاه کنیم.
ما این را به سختی یاد گرفتیم. یک مشتری برای یک براکت بزرگ و نسبتا ساده روی MIM اصرار داشت. این ابزار عظیم و گران بود، اعوجاج تف جوشی یک نبرد بود، و هزینه قطعه بالاتر از یک جایگزین ساخته شده بود. باید عقب می زدیم فرآیند یک ابزار است، نه یک دین. زیبایی آن در نقطه شیرین خاص آن است: گرفتن ده ها جزء ماشینکاری شده و یکپارچه سازی آنها در یک قطعه فلزی آماده برای استفاده که از کوره بیرون می آید، به نظر رشد کرده است، نه ساخته شده است. وقتی کار می کند، مهندسی درخشانی است. وقتی اجباری شود، فقط یک مشکل گران است.
