કાસ્ટિંગ અને પાવડર ધાતુશાસ્ત્ર

ચાલો પ્રામાણિક બનીએ, ઘણા બધા લોકો અને કેટલાક એન્જિનિયરો એકસાથે કાસ્ટિંગ અને પાવડર ધાતુવિજ્ઞાન (PM) ને નેટ-આકારની પ્રક્રિયાઓ તરીકે એકસાથે ભેગા કરે છે અને તેને એક દિવસ કહે છે. તે એક યોગ્ય પ્રારંભિક બિંદુ છે, પરંતુ તે વાસ્તવિક વાર્તાને ચૂકી જાય છે. પસંદગી માત્ર આકાર વિશે નથી; તે સામગ્રીની છૂટક ખૂંટોથી નક્કર ભાગ સુધીની મુસાફરી વિશે છે, અને તે મુસાફરી તેના આત્માને શું કરે છે - તેની માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર, ઘનતા અને પ્રદર્શન ટોચમર્યાદા. મેં પ્રોજેક્ટ્સ પાટા પરથી ઉતરી ગયેલા જોયા છે કારણ કે કોઈએ એવા ભાગ માટે PM પર આગ્રહ કર્યો હતો જે રોકાણ કાસ્ટિંગ માટે ચીસો પાડે છે, અથવા તેનાથી વિપરીત, પ્રક્રિયા DNAને સમજ્યા વિના સ્પેક શીટનો પીછો કરે છે.

કોર ડાયવર્જન્સ: લિક્વિડ વિ. સોલિડ સ્ટેટ

રસ્તામાં આ મૂળભૂત કાંટો છે. કાસ્ટિંગ નિયંત્રિત નક્કરીકરણ વિશે છે. તમે સામગ્રી લો, તેને પ્રવાહીમાં ઓગળે અને તેને પોલાણમાં રેડો. જાદુ - અને માથાનો દુખાવો - જેમ જેમ તે થીજી જાય છે તેમ થાય છે. અનાજનું માળખું, સંકોચન છિદ્રાળુતા, મિશ્રિત તત્વોનું વિભાજન: આ બધું તમે તે પ્રવાહીથી ઘન સંક્રમણને કેવી રીતે સંચાલિત કરો છો તેના દ્વારા નિર્ધારિત કરવામાં આવે છે. ઇન્વેસ્ટમેન્ટ કાસ્ટિંગ સાથે, જે અમે અમારી દુકાનમાં ભાગોના પર્વતો ચલાવ્યા છે, તમે રેડવાની દરમિયાન અશાંતિ સામે યુદ્ધ લડી રહ્યાં છો અને જટિલ સિરામિક શેલ દ્વારા સંકોચનને આખી રીતે ખવડાવી રહ્યાં છો. તે રીઅલ-ટાઇમમાં થર્મોડાયનેમિક્સ સાથેનો નૃત્ય છે.

બીજી બાજુ, પાવડર ધાતુશાસ્ત્ર, પ્રવાહી તબક્કાને સંપૂર્ણપણે છોડી દે છે (સિન્ટરિંગને બાજુ પર રાખો, પરંતુ તે એક અલગ પ્રકારની ગરમી છે). તમે ઘન ધાતુના પાવડરને ડાઇમાં કોમ્પેક્ટ કરી રહ્યાં છો અને પછી કણોને ફ્યુઝ કરવા માટે તેને ગરમ કરો છો. ફાયદો એ અસાધારણ પરિમાણીય સુસંગતતા અને એલોય બનાવવાની ક્ષમતા છે જેને તમે ચોક્કસ ટંગસ્ટન કમ્પોઝીટની જેમ સરળતાથી ઓગળી અને કાસ્ટ કરી શકતા નથી. પરંતુ એચિલીસની હીલ સહજ છિદ્રાળુતા છે. નાના ખાલી જગ્યાઓનું તે નેટવર્ક નરમાઈ અને થાક જીવનને મર્યાદિત કરે છે. તમે તેને લગભગ પૂર્ણ ઘનતા સુધી હોટ-આઇસોસ્ટેટિક-પ્રેસ (HIP) કરી શકો છો, પરંતુ હવે તમારી કિંમત ફોર્જિંગના દરવાજા ખટખટાવી રહી છે. તે ટ્રેડ-ઓફ ગેમ છે.

મને તેલ અને ગેસ ક્ષેત્ર માટે વાલ્વ ઘટક યાદ છે. ક્લાયંટના પ્રારંભિક ડ્રોઇંગે કેટલાક મુશ્કેલ બાહ્ય ગ્રુવ્સ પર તેની ચુસ્ત સહનશીલતા માટે PM નો ઉલ્લેખ કર્યો છે. પરંતુ ભાગમાં પાતળા-દિવાલોવાળા વિભાગો પણ હતા અને ઉચ્ચ ચક્રના થાકને ટકી રહેવાની જરૂર હતી. અમે પાછળ ધકેલ્યા, પર સ્વિચ કરવાનું સૂચન કર્યું શેલ મોલ્ડ કાસ્ટિંગ કોબાલ્ટ-આધારિત એલોય સાથે, ત્યારબાદ તે જટિલ ગ્રુવ્સ માટે ચોકસાઇ CNC મશીનિંગ. શેલ મોલ્ડે અમને સામાન્ય રેતીના કાસ્ટિંગ કરતાં વધુ સારી સપાટીની પૂર્ણાહુતિ અને વધુ આઇસોટ્રોપિક ગુણધર્મો આપ્યા, અને છિદ્રાળુતાના મુદ્દાને અવગણવું થાક માટે બિન-વાટાઘાટ કરી શકાય તેવું હતું. તેઓએ બંનેનું પરીક્ષણ કર્યું. કાસ્ટ-મશીન કરેલ ભાગ થાક પરીક્ષણમાં ત્રણના પરિબળ દ્વારા PM પ્રોટોટાઇપને પાછળ છોડી દે છે. પાઠ? સહિષ્ણુતામાં મશીન કરી શકાય છે; મૂળભૂત સામગ્રી અખંડિતતા ઘણીવાર કરી શકતી નથી.

સામગ્રી વાસ્તવિકતાઓ: બધું વહેતું નથી અથવા કોમ્પેક્ટ્સ નથી

તમારી સામગ્રી પેલેટ તમારા પ્રક્રિયાના માર્ગને નિર્ધારિત કરે છે, કેટલીકવાર નિર્દયતાથી. મુ QSY, અમે નિયમિતપણે નમ્ર આયર્નથી લઈને નિકલ-આધારિત સુપરએલોય્સ જેવા કે ઈન્કોનેલ 718 સુધી બધું રેડીએ છીએ. આ ઉચ્ચ-પ્રદર્શન એલોયમાં ભયંકર પ્રવાહીતા હોય છે; તેઓ સુસ્ત છે અને પાતળા વિભાગોમાં ખોટી રીતે ચાલવાની સંભાવના ધરાવે છે. તેમને રેડવા માટે પ્રીહિટેડ મોલ્ડ અને ઘણીવાર વેક્યૂમ અથવા દબાણ સહાયની જરૂર પડે છે. તમે આમાંથી મોટાભાગનાને પાવડર સ્વરૂપમાં કોમ્પેક્ટ કરી શકતા નથી અને તેનો ઉપયોગ કરી શકાય તેવો ભાગ મેળવી શકતા નથી - પાવડર એટોમાઇઝેશન અથવા કોમ્પેક્શન દરમિયાન એલોયિંગ એલિમેન્ટ્સ સરસ રમતા નથી.

તેનાથી વિપરીત, PM છિદ્રાળુ સામગ્રીનો રાજા છે (સ્વયં-લુબ્રિકેટિંગ બેરિંગ્સનો વિચાર કરો) અને પ્રત્યાવર્તન ધાતુઓને એકીકૃત કરવા. તેલની જાળવણી માટે સતત 20% વોલ્યુમેટ્રિક છિદ્રાળુતા સાથે ભાગ નાખવાનો પ્રયાસ કરવો એ એક દુઃસ્વપ્ન છે. પરંતુ PM સાથે, તમે માત્ર કોમ્પેક્ટીંગ પ્રેશર અને સિન્ટરિંગ ચક્રને નિયંત્રિત કરો છો. તે ચોક્કસ જરૂરિયાત માટે ભવ્ય છે. અમે એકવાર મોલિબડેનમ ક્રુસિબલ માટે પૂછપરછ કરી હતી. કાસ્ટિંગ મોલિબડેનમ? તેના અત્યંત ગલનબિંદુ અને ઓક્સિડેશન વલણને કારણે લગભગ અશક્ય. PM એકમાત્ર સધ્ધર માર્ગ હતો, અને અમારે પ્રોજેક્ટને નકારી કાઢવો પડ્યો કારણ કે તે અમારી બહાર હતો કાસ્ટિંગ અને મશીનિંગ લેન તમારી દુકાનની મર્યાદા જાણવી એ પ્રક્રિયાઓ જાણવા જેટલું જ મહત્વપૂર્ણ છે.

પછી ભંગાર વાર્તા છે. કાસ્ટિંગ સ્પ્રુ, રનર્સ અને રાઈઝર જનરેટ કરે છે-ક્યારેક ઉપજનું વજન રેડવામાં આવેલા વજનના અડધા કરતા ઓછું હોય છે. તે રિસાયકલ કરી શકાય તેવું છે, પરંતુ તે રિમેલ્ટ એનર્જી છે. PM 97% સામગ્રીના ઉપયોગની નજીક બડાઈ કરે છે; તમે ફક્ત તમને જોઈતા પાવડરનો ઉપયોગ કરો. ટૂલ સ્ટીલ્સ અથવા સુપરએલોય જેવી મોંઘી સામગ્રી માટે તે ખૂબ જ ખર્ચાળ ડ્રાઈવર છે. પરંતુ તે પાવડર પોતે જ ખગોળીય રીતે ઈનગોટ સ્ટોક કરતાં કિલો દીઠ વધુ મોંઘો છે. આર્થિક ક્રોસઓવર પોઈન્ટ એ સામગ્રી ખર્ચ અને ભાગ ભૂમિતિ પર આધારિત મૂવિંગ લક્ષ્ય છે.

મશીનિંગ હેન્ડશેક: જ્યાં મોટાભાગના ભાગો ખરેખર વ્યાખ્યાયિત થાય છે

આ તે છે જ્યાં નજીકના નેટ-આકારનું વચન વાસ્તવિકતાના ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલને મળે છે. નિર્ણાયક ઇન્ટરફેસ માટે બહુ ઓછા કાસ્ટ અથવા પીએમ ભાગો ખરેખર નેટ-આકારના છે. તેઓ લગભગ હંમેશા જરૂર છે CNC મશીનિંગ સમાપ્ત અને તેઓ કેવી રીતે મશીન વિશ્વથી અલગ છે.

17-4PH સ્ટેનલેસમાં સારી ગુણવત્તાયુક્ત રોકાણ કાસ્ટિંગમાં સીલિંગ સપાટી પર માત્ર 0.5mm થી 1mm સ્ટોક હોઈ શકે છે. તે સુંદર રીતે, અનુમાનિત રીતે મશીન કરે છે. સમાન ભૂમિતિનો PM ભાગ, સિન્ટરિંગ પછી પણ, ઘર્ષક અને અસંગત હોઈ શકે છે. તે માઇક્રોસ્કોપિક છિદ્રો નાના ખાલી જગ્યાઓની જેમ કાર્ય કરે છે જે તમારા કટીંગ ટૂલની ધારને ચિપ કરે છે. તમને એક સુંદર પરિમાણ મળે છે, પરંતુ તમારું સાધન જીવન ઘટે છે. અમારે સંપૂર્ણપણે અલગ ફીડ/સ્પીડ પ્રોટોકોલ વિકસાવવા પડશે અને કાસ્ટ બ્લેન્ક્સ વિરુદ્ધ સિન્ટર્ડ ભાગો માટે વધુ આક્રમક શીતકનો ઉપયોગ કરવો પડ્યો છે. પોસ્ટ-પ્રોસેસિંગ ખર્ચ PM માંથી અપફ્રન્ટ બચતને ભૂંસી શકે છે જો શરૂઆતમાં પરિબળ ન હોય.

અને ચાલો ખામીઓ વિશે વાત કરીએ. કાસ્ટિંગ ખામી - સંકોચન પોલાણ, રેતીનો સમાવેશ - સામાન્ય રીતે મેક્રોસ્કોપિક હોય છે. તમે તેને PT અથવા RT વડે જોઈ શકો છો. PM ખામી ઘણીવાર સૂક્ષ્મ હોય છે: ઘનતા ઢાળ, સિન્ટરિંગ વાતાવરણમાંથી થોડો કાર્બન-ક્ષીણ થયેલ ઝોન. તે માત્ર માઈક્રોગ્રાફ હેઠળ જ દેખાઈ શકે છે અથવા હાઈ-સ્ટ્રેસ ટેસ્ટમાં કોઈ ભાગ નિષ્ફળ થઈ શકે છે. ગુણવત્તા નિયંત્રણના દાખલાઓ અલગ છે. જટિલ ગતિશીલ ઘટકો માટે, અમે ઘણીવાર કાસ્ટિંગ માટે રેડિયોગ્રાફિક નિરીક્ષણનો આગ્રહ રાખીએ છીએ, જ્યારે PM ભાગો માટે, અમે બેચ ઘનતા પરીક્ષણ અને માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરલ વિશ્લેષણનો ઉલ્લેખ કરી શકીએ છીએ.

ખર્ચ સમીકરણ: તે ક્યારેય સરળ નથી

ટૂલિંગ એ પ્રથમ મોટું વિભાજક છે. એક જટિલ રોકાણ કાસ્ટિંગ ઘાટ, ખાસ કરીને માટે શેલ મોલ્ડ કાસ્ટિંગ, ખર્ચાળ છે. તમે મીણની પેટર્ન માટે ડાઇ બનાવી રહ્યાં છો, પછી દરેક સિરામિક શેલ એક ઉપભોજ્ય છે. ઓછી માત્રા માટે, તે ઘાતકી છે. પીએમ ટૂલિંગ—ધ કોમ્પેક્શન ડાઈઝ—કઠણ સ્ટીલ હોય છે અને તે આંખમાં પાણી લાવે તેવી રીતે ખર્ચાળ હોઈ શકે છે, પરંતુ તમે હજારો સાયકલ માટે ભાગોને પંચ કરો છો. બ્રેકવેન વોલ્યુમ કી છે. 5000 પીસથી ઓછા રન માટે, કાસ્ટિંગ ઘણીવાર ટૂલિંગ ખર્ચ પર જીતે છે. 50,000 થી ઉપર, PM અપ્રતિરોધક દેખાવાનું શરૂ કરે છે, જો સામગ્રી અને કાર્યક્ષમ કાર્ય પ્રદાન કરે છે.

પરંતુ પ્રતીક્ષા કરો, ત્યાં સૂક્ષ્મતા છે. જો તમારા ભાગમાં અન્ડરકટ હોય તો શું? કાસ્ટિંગ મોલ્ડમાં સાઇડ કોર મેનેજ કરી શકાય તેવું છે. PM કોમ્પેક્શન ડાઇમાં સાઇડ-એક્શન જટિલ હોય છે, પાર્ટ ઇજેક્શનને મર્યાદિત કરે છે અને ટૂલિંગ ખર્ચને છત દ્વારા ચલાવે છે. અચાનક, તે ભૌમિતિક રીતે જટિલ ભાગ માટે, કાસ્ટિંગની પ્રતિ-ભાગ મોલ્ડ કિંમત PM ના ખગોળશાસ્ત્રીય ટૂલિંગ કરતાં ઓછી હોઈ શકે છે, ઉચ્ચ વોલ્યુમ પર પણ. હું ડિઝાઈન-ફોર-મેન્યુફેક્ચર મીટિંગ્સમાં બેઠો છું જ્યાં અમે ભલામણને ત્રણ વખત ફ્લિપ કરી હતી કારણ કે ડિઝાઇનમાં સિંગલ અંડરકટ સુવિધાને ટ્વિક કરવામાં આવી હતી.

લીડ ટાઈમ એ બીજી સાયલન્ટ કોસ્ટ છે. કાસ્ટિંગ પ્રક્રિયા, ઘાટથી લઈને પ્રથમ લેખ સુધી, પ્રમાણમાં ઝડપી હોઈ શકે છે - થોડા અઠવાડિયા. ખાસ કરીને કસ્ટમ એલોય માટે યોગ્ય ધાતુના પાવડરને સોર્સિંગમાં મહિનાઓ સુધીનો સમય હોઈ શકે છે. છેલ્લાં કેટલાંક વર્ષોના સપ્લાય ચેઇન ક્રન્ચીસ દરમિયાન, અમે ક્લાયન્ટ્સને કાસ્ટિંગ તરફ પાછા ખેંચ્યા છે કારણ કે જ્યારે 316L પાવડરનો 26-અઠવાડિયાનો બેકલોગ હતો ત્યારે અમે રિમેલ્ટ માટે 316L સ્ટેનલેસ બાર સ્ટોક મેળવી શકીએ છીએ. સપ્લાય બાબતોની વિશ્વસનીયતા.

હાઇબ્રિડ થિંકિંગ અને ભવિષ્યની ઝલક

સૌથી રસપ્રદ વિકાસ શુદ્ધ કાસ્ટિંગ અથવા શુદ્ધ પીએમમાં નથી, પરંતુ ગ્રે વિસ્તારમાં છે. મેટલ ઈન્જેક્શન મોલ્ડિંગ (MIM), જે અનિવાર્યપણે પ્લાસ્ટિક બાઈન્ડર સાથે PM છે, નાના, જટિલ રોકાણ કાસ્ટિંગમાંથી શેર ચોરી રહ્યું છે. તે પરંપરાગત પીએમ કરતાં વધુ સારી સપાટીની પૂર્ણાહુતિ અને વિગતો આપે છે. બીજી બાજુ, તમારી પાસે કાસ્ટ-એચઆઈપી પ્રક્રિયાઓ છે જ્યાં તમે ઇન્વેસ્ટમેન્ટ કાસ્ટિંગ લો છો અને માઇક્રોપોરોસિટીને દૂર કરવા માટે તેને ગરમ-આઇસોસ્ટેટિક-પ્રેસ કરો છો, જે તમને બનાવટી-જેવી ઘનતા સાથે કાસ્ટિંગ ભૂમિતિ આપે છે. અમે કેટલાક ઉચ્ચ-અખંડિતતા ટર્બાઇન ઘટકો પર આનો પ્રયોગ કર્યો છે નિકલ આધારિત એલોય. પરિણામો પ્રભાવશાળી છે, પરંતુ ખર્ચ એરોસ્પેસ બજેટ માટે છે, ઓટોમોટિવ માટે નહીં.

પછી બાઈન્ડર જેટિંગ અને અન્ય એડિટિવ ઉત્પાદન તકનીકો છે. કેટલાક તેને પીએમ સંલગ્ન કહે છે. તમે હજી પણ પાઉડરને ફ્યુઝ કરી રહ્યાં છો, પરંતુ કોઈ ડાઇ વિના લેયર બાય લેયર કરો. વન-ઑફ પ્રોટોટાઇપ્સ અથવા લેગસી પાર્ટ રિપ્લેસમેન્ટ માટે જ્યાં ટૂલિંગ ખર્ચ પ્રોજેક્ટને મારી નાખે છે, તે ગેમ-ચેન્જર છે. પરંતુ થોડાક સોથી વધુ ઉત્પાદન વોલ્યુમ માટે, ઝડપ અને ભાગ દીઠ ખર્ચ હજુ પણ પરંપરાગત પ્રક્રિયાઓને સ્પર્શી શકતો નથી. તે પૂરક છે, હજુ રિપ્લેસમેન્ટ નથી.

ત્રણ દાયકાઓ પાછળ જોઈએ તો, વલણ એ કોઈ એક પ્રક્રિયા જીતવાનું નથી. તે વધુ સુસંસ્કૃત મેચિંગ રમત વિશે છે. જેવા નિષ્ણાતની ભૂમિકા ક્વિન્ગડાઓ કિઆંગસેન્યુઆન ટેકનોલોજી કંપની લિમિટેડ (QSY) માત્ર ઓફર કરવા માટે નથી શેલ ઘાટ અથવા રોકાણ કાસ્ટિંગ અને મશીનિંગ. તે સમજવાનું છે કે સામગ્રી-સંપત્તિ-પ્રક્રિયા ત્રિકોણ બ્લુપ્રિન્ટ તબક્કામાંથી પસંદગીને માર્ગદર્શન આપવા માટે પૂરતા ઊંડાણથી પર્યાપ્ત છે. કેટલીકવાર સાચો જવાબ ઉચ્ચ-અખંડિતતા કાસ્ટિંગ છે. ક્યારેક તે ચોકસાઇ PM ભાગ છે. ઘણી વાર, તે જાણતું હોય છે કે તે કયું નથી, અને અનુભવ-અને ભૂતકાળની નિષ્ફળતાઓના ડાઘ-ધાતુ ક્યારેય રેડવામાં આવે અથવા પાવડર ક્યારેય કોમ્પેક્ટ થાય તે પહેલાં તે કૉલ કરવા માટે.