می‌دانید، وقتی مردم «قالب‌گیری تزریقی فلز» یا MIM را می‌شنوند، این جهش فوری به این فکر می‌کنند که یا فقط قالب‌گیری پلاستیکی فانتزی است یا یک رقیب مستقیم برای ریخته‌گری سرمایه‌گذاری است. این اولین جایی است که مکالمه معمولاً از ریل خارج می شود. این بخش منحصر به فرد و اغلب اشتباه فهمیده شده را اشغال می کند - نه کاملاً ماشینکاری، نه کاملاً ریخته گری، بلکه یک فرآیند متالورژی پودر هیبریدی است که وقتی درست متوجه شوید، برای قطعات کوچک پیچیده و با حجم بالا بسیار مقرون به صرفه است. اما درست کردن آن کل بازی است.
The Core Illusion: Complexity به صورت رایگان
بزرگترین نقطه فروش، و بزرگترین دام، پیچیدگی طراحی است. بروشورها به نظر می رسد که شما می توانید هر زیربری، هر دیوار نازکی را طراحی کنید و فقط از قالب بیرون می آید. و از نظر فنی، شما می توانید. ماده اولیه - یعنی پودر فلز ریز مخلوط شده با یک چسب پلیمری - مانند پلاستیک جریان دارد. بنابراین شما حفره های پیچیده ای را پر می کنید که برای ماشین کاری کابوس خواهد بود. به یاد می‌آورم که مشتری یک قطعه ابزار جراحی کوچک با کانال‌های مارپیچ داخلی می‌خواست. روی کاغذ، MIM کامل بود.
اما اینجاست که اولین بررسی واقعیت انجام می شود. فقط به این دلیل که می توانید قالب بزنید به این معنی نیست که به درستی پخته می شود. همین است قالب گیری تزریق فلز لحظه بوته: چرخه جداسازی و تف جوشی. قسمت کوچک می شود، به طور یکنواخت، شما امیدوارید، حدود 15-20٪. اگر پشتیبانی در طول چرخه حرارتی درست نباشد، آن دیوارهای نازک ظریف می توانند تاب بخورند. اون قسمت جراحی؟ اولین دسته از کوره بیرون آمد که شبیه یک مجسمه هنر مدرن بود. ما مجبور بودیم به عقب برگردیم، یک بخش را به طور غیر بحرانی ضخیم کنیم تا استحکام را اضافه کنیم و نرخ شیب کوره را تنظیم کنیم. پیچیدگی رایگان نیست. شما فقط سختی ماشینکاری را با دشواری فرآیند پخت عوض می کنید.
اینجا جایی است که یک کارگاه ماشینکاری خالص ممکن است مسخره کند، اما یک کارخانه ریخته‌گری با تجربه وسیع‌تر آن را به دست می‌آورد. شرکتی مثل فناوری Qingdao Qiangsenyuan (QSY)، با دهه های خود در ریخته گری سرمایه گذاری و ماشینکاری CNC، در واقع دیدگاه درستی دارد. آنها ساختار دانه مواد، نیازهای پس از پردازش را می بینند. آنها می دانند که MIM یک ترفند جادویی مستقل نیست. این فرآیندی است که به یک زنجیره کامل تولید تغذیه می کند. به عنوان مثال، یک قطعه MIM ممکن است از سینترینگ به شکلی نزدیک به شبکه خارج شود، اما یک سوراخ بحرانی ممکن است همچنان به یک پاس CNC سبک نیاز داشته باشد تا به یک تلرانس محکم برخورد کند. شما به آن قابلیت ماشینکاری در دسترس نیاز دارید که از ابتدا در تفکر ادغام شده باشد.
طرز فکر مواد: این فقط فلز نیست
مواد صحبت در MIM یک لایه دیگر است. مردم می گویند فولاد ضد زنگ 316L و فکر می کنند که مشابه استاک میله های فرفورژه است. این نیست. این پودر به صورت پودر کروی در اندازه میکرون شروع می شود که به ساختاری با چگالی تقریباً کامل تبدیل می شود. خواص مکانیکی بسیار عالی است، اغلب 95-98٪ فرفورژه است، اما عمر خستگی یا مقاومت در برابر خوردگی می تواند به طور ماهرانه ای بر اساس جو تف جوشی و تخلخل نهایی متفاوت باشد. شما در حال ساخت متالورژی از پودر به بالا هستید.
اینجاست که آلیاژهای خاص جالب شدن ما دسته هایی را با سوپرآلیاژهای مبتنی بر نیکل برای اجزای هوا اجرا کرده ایم. چالش؟ حذف بایندر باید بی عیب و نقص باشد. هر گونه باقیمانده کربن در آن آلیاژ با دمای بالا در طول پخت می تواند کاربیدهای شکننده ایجاد کند و عملکرد قطعه را در دمای بالا خراب کند. این رقصی بین شیمی و مدیریت حرارتی است. پیشینه QSY در ریخته‌گری آلیاژهای مبتنی بر کبالت و نیکل به آنها اجازه می‌دهد تا به اینجا برسند - آنها قبلاً به فکر کردن در مورد رفتار مواد در دماهای شدید، در مورد کنترل دانه‌ها عادت کرده‌اند. آن دانش منتقل می شود، حتی اگر فرآیند متفاوت باشد.
معضل حجم و واقعیت های ابزار
همه می دانند که MIM برای حجم بالا است. هزینه ابزار بسیار قابل توجه است - فولاد سخت شده، قالب های چند حفره، اغلب با اقدامات پیچیده. شما باید این هزینه را روی حداقل 50000 قطعه تقسیم کنید تا منطقی باشد. اما حجم بالا نسبی است. من یک بار روی پروژه ای برای اهرم انتخاب ایمنی سلاح گرم کار کردم. حجم آن صدها هزار بود. اما نقل قول ابزار اولیه یک شوک بود. ما باید قالب را مهندسی ارزش می‌کردیم: کاهش حفره‌ها، ساده‌سازی مکانیسم اجکتور، پذیرش زمان چرخه کمی طولانی‌تر. هزینه هر قطعه یک کسری افزایش یافت، اما پروژه قابل اجرا شد.
درس ابزارسازی دیگر تعمیر و نگهداری است. ماده اولیه ساینده است. گیت ها و پین های هسته ظریف را در طی صدها هزار چرخه فرسوده می کند. شما باید برای آن برنامه ریزی کنید، برنامه ای برای بازرسی و نوسازی داشته باشید. این یک مجموعه نیست و تولید آن را فراموش کنید، همانطور که برخی تصور می کنند. شما دائماً وزن قطعه (شاخص کلیدی سایش حفره) و بررسی ابعاد را زیر نظر دارید. این یک روند زنده است.
وقتی MIM شکست می خورد (و آنچه می آموزید)
شما واقعاً MIM را انجام نداده اید تا زمانی که یک شکست بزرگ داشته باشید. آموزشی ترین مورد من، دسته ای از محفظه های رابط بود. آنها تمام بررسی های ابعادی پس از پخت را گذراندند. اما طی عملیات آبکاری ثانویه شروع به ترک خوردن کردند. مقصر؟ جداسازی ناقص یک هسته کوچک از چسب در ضخیم ترین مقطع به دام افتاده بود. در حین آبکاری، گاز خارج شد یا نقطه تنشی ایجاد کرد که منجر به ایجاد ریزترک شد. این یک شکست پروفیل حرارتی بود، نه قالب‌گیری. ما مجبور شدیم کل دسته را از بین ببریم و چرخه کوره را با زمان نگهداری بسیار طولانی‌تر در دمای بحرانی debind دوباره طراحی کنیم. آن را چکش خانه که فرآیند قالب گیری تزریق فلز mim زنجیره ای از سه مرحله به همان اندازه مهم است: قالب گیری، جداسازی، تف جوشی. ضعف در هر کسی زنجیره را می شکند.
این یکی دیگر از نقاط هم افزایی با فرآیندی مانند ریخته گری قالب پوسته یا ریخته گری سرمایه گذاری است. در حالی که تکنیک ها متفاوت است، فلسفه مشابه است: شما یک الگو (یا قالب) دارید، یک شکل را تشکیل می دهید و سپس آن را در معرض حرارت شدید قرار می دهید تا قسمت فلزی نهایی را به دست آورید. حالت‌های شکست متفاوت است - تخلخل انقباض در ریخته‌گری در مقابل عیوب تف جوشی در MIM - اما طرز فکر کنترل یک تبدیل حرارتی یک زبان مشترک است. یک تکنسین با پیشینه ریخته گری اغلب به طور مستقیم اهمیت نرخ رمپ حرارتی را درک می کند، حتی اگر تجهیزات متفاوت باشد.
الزام ادغام
بنابراین MIM امروز کجا نشسته است؟ گلوله نقره ای نیست. این یک ابزار قدرتمند برای یک جعبه خاص است: قطعات فلزی پیچیده، کوچک (معمولاً کمتر از 100 گرم)، با حجم بالا. قدرت واقعی آن زمانی باز می شود که به عنوان یک جزیره رفتار نشود. بهترین نتایجی که من دیده ام زمانی است که فرآیند MIM با عملیات پایین دستی از مرحله طراحی یکپارچه شود. آیا می‌توانیم این ویژگی را طوری طراحی کنیم که قالب‌گیری شود، بنابراین سه راه‌اندازی ماشینکاری را حذف می‌کنیم؟ آیا می‌توانیم این پودر فولاد ضد زنگ را برای پخت به سختی مشخص کنیم که سایش ابزار پس از ماشینکاری را به حداقل برساند؟
نگاهی به لیست کامل قابلیت های سازنده، چیزهای زیادی را به شما می گوید. مثلاً با دیدن آن QSY ارائه می دهد ریخته گری قالب پوسته، ریخته گری سرمایه گذاری، ماشینکاری CNC، و کار با همان خانواده مواد (آلیاژهای ضد زنگ، ویژه) که در MIM رایج است - این مشخصات شریکی است که می تواند یک تماس صادقانه برقرار کند. آنها ممکن است به یک قطعه چاپ نگاه کنند و بگویند، برای این هندسه و حجم، MIM ممکن است 30٪ در ماشینکاری صرفه جویی کند، اما ریخته گری سرمایه گذاری ممکن است برای این بخش دیوار خاص قوی تر باشد. آنها هیچ انگیزه ای برای تطبیق یک فرآیند واحد ندارند. این قضاوت حرفه‌ای است که از دیدن اینکه چگونه فناوری‌های مختلف شکل‌دهی فلز با هم تطبیق می‌یابند، یا گاهی اوقات نه، به دست می‌آید.
در پایان، MIM فرآیندی از سازش های مدیریت شده است. شما برخی از خواص مطلق مواد را با آزادی هندسی مبادله می کنید. شما ابزارهای اولیه بالا را برای هزینه کمتر هر قطعه در مقیاس می پذیرید. شما شکل نزدیک به توری به دست می آورید اما باید به قوانین تف جوشی احترام بگذارید. این یک راه حل عالی است، اما فقط در صورتی که با چشمان باز وارد آن شوید و به کل زنجیره از پودر تا قسمت نهایی احترام بگذارید. این جادو نیست. این متالورژی بسیار هوشمندانه و بسیار دقیق است.
