મેટલ ઈન્જેક્શન મોલ્ડિંગ સામગ્રી

જ્યારે તમે 'મેટલ ઈન્જેક્શન મોલ્ડિંગ મટિરિયલ્સ' સાંભળો છો, ત્યારે મોટા ભાગના મગજ સીધા મેટલ પાવડર તરફ કૂદી પડે છે. તે હેડલાઇન એક્ટ છે, ખાતરી કરો. પરંતુ જો તમે દુકાનના ફ્લોર પર કોઈપણ સમય વિતાવ્યો હોય, તો તમે જાણો છો કે વાસ્તવિક વાર્તા બાઈન્ડર સિસ્ટમથી શરૂ થાય છે અને ભઠ્ઠીના વાતાવરણ સાથે સમાપ્ત થાય છે. તે સમગ્ર કોકટેલ છે જે મહત્વનું છે, માત્ર ભાવના જ નહીં. મેં ઘણા બધા પ્રોજેક્ટ સ્ટોલ જોયા છે કારણ કે કોઈએ સુંદર, ગોળાકાર 17-4PH પાવડર મેળવ્યો હતો પરંતુ તેને સામાન્ય મીણ-પોલિમર બાઈન્ડર સાથે જોડી દીધો હતો જે ભાગની ભૂમિતિને નિયંત્રિત કરી શકતું નથી, જે ડિબાઇન્ડિંગ દરમિયાન આપત્તિજનક વિકૃતિ તરફ દોરી જાય છે. સામગ્રી માત્ર મેટલ નથી; તે ફીડસ્ટોક છે. તે પહેલો અને ઘણીવાર સૌથી ખર્ચાળ પાઠ છે.

ફીડસ્ટોક સમીકરણ: વિજ્ઞાન કરતાં વધુ કલા

ફીડસ્ટોક યોગ્ય રીતે મેળવવું ક્યારેક રસાયણ જેવું લાગે છે. પાવડર લોડિંગનો આદર્શ ગુણોત્તર - બાઈન્ડરમાં મેટલ પાવડરની તે વોલ્યુમ ટકાવારી - એક ટાઈટરોપ વૉક છે. જટિલ ભાગ માટે તેને ખૂબ ઊંચો દબાણ કરો, અને તમે ખૂબ જ પ્રવાહક્ષમતા ગુમાવો છો જેના માટે MIM મૂલ્યવાન છે. ઇન્જેક્શન મોલ્ડિંગ મશીન સંઘર્ષ કરે છે, તમને વેલ્ડ લાઇન્સ, વોઇડ્સ મળે છે. ખૂબ નીચું છે, અને સિન્ટરિંગ દરમિયાન ભાગ અણધારી રીતે સંકોચાય છે, જે સ્પેકની બહાર સમાપ્ત થાય છે. ઉચ્ચ વસ્ત્રોના ઘટક માટે અમે એકવાર દોડ્યા હતા, દંડ, ગેસ-એટોમાઇઝ્ડ 316L પાવડરનો ઉપયોગ કરીને, અમારે પાઠ્યપુસ્તકની ભલામણમાંથી સહેજ લોડિંગ ડાયલ કરવું પડ્યું હતું. શા માટે? આ ભાગમાં જાડા હબને અડીને હાસ્યાસ્પદ રીતે પાતળા ક્રોસ-સેક્શન હતા. સ્ટાન્ડર્ડ લોડિંગને કારણે સિંક માર્કસ થયા. અમે ભરણની ખાતરી કરવા માટે થોડી ઓછી ઘનતા સાથે સમાધાન કર્યું, પછી વળતર આપવા માટે સિન્ટરિંગ પ્રોફાઇલને ટ્વિક કર્યું. તે કામ કર્યું, પરંતુ તે કોઈપણ માર્ગદર્શિકામાં ન હતું.

આ તે છે જ્યાં બાઈન્ડરની ભૂમિકા ગુનાહિત રીતે અન્ડરરેટેડ છે. તે માત્ર કામચલાઉ ગુંદર નથી. થર્મલ અથવા સોલવન્ટ ડિબાઇન્ડિંગ દરમિયાન તેની વિઘટન ગતિશાસ્ત્ર પાવડરના પેકિંગ સાથે સંપૂર્ણ રીતે સમન્વયિત હોવું આવશ્યક છે. અહીં એક મેળ ખાતો નથી, અને તમને પેટનું ફૂલવું, ક્રેકીંગ અથવા 'ગ્રીન પાર્ટ' પતન થાય છે. મને એક બેચ યાદ આવે છે જ્યાં બાઈન્ડર સપ્લાયર નોટિસ વિના ઉત્પ્રેરક બદલી નાખે છે. ભાગો બીબામાંથી બહાર આવતા સંપૂર્ણ દેખાતા હતા, પરંતુ ડેબાઈન્ડ ઓવનમાં, તેઓ થાકેલા કણકની જેમ લપસી ગયા હતા. કુલ નુકશાન. પાવડર સમાન હતો, મેટલ સ્પષ્ટીકરણ અપરિવર્તિત. નિષ્ફળતા બાઈન્ડર સિસ્ટમના 'નાના' ઘટકમાં હતી.

અને ચાલો પાવડરની લાક્ષણિકતાઓ વિશે વાત કરીએ. ગોળાકારતા અને કણોનું કદ વિતરણ (PSD) એ બધું છે. એક સાંકડી PSD મહાન પેકિંગ સિદ્ધાંત આપી શકે છે, પરંતુ સારી રીતે નિયંત્રિત, સહેજ વ્યાપક વિતરણ વ્યવહારમાં વધુ સારી રીતે વહે છે અને વધુ વિશ્વસનીય રીતે સિન્ટર્સ. કોબાલ્ટ-ક્રોમ મેડિકલ ઇમ્પ્લાન્ટ ફીડસ્ટોક માટે, અમે યોગ્ય PSD વળાંક મેળવવા માટે બે અલગ-અલગ પાવડર લોટને મિશ્રિત ન કરીએ ત્યાં સુધી અમે છિદ્રાળુતાની સમસ્યાઓનો સામનો કર્યો. દરેક લોટ માટે સ્પેક શીટ્સ 'સ્વીકાર્ય' હતી, પરંતુ જાદુ મિશ્રણમાં હતો. તમે તે ડેટાશીટમાંથી શીખતા નથી; તમે તેને સ્ક્રેપ કરેલા બેચમાંથી શીખો.

સિન્ટરિંગ: જ્યાં સામગ્રી ખરેખર રચાય છે

આ પોઈન્ટ ઓફ નો રીટર્ન છે. તમે એક નાજુક 'બ્રાઉન પાર્ટ'ને મોલ્ડ અને ડીબાઈન્ડ કર્યું છે. હવે, સિન્ટરિંગ ભઠ્ઠીમાં, ધાતુના કણો ફ્યુઝ થાય છે અને વાસ્તવિક સામગ્રીના ગુણધર્મો બહાર આવે છે. આ તે છે જ્યાં તમારી મૂળ સામગ્રીની પસંદગી—સ્ટેનલેસ સ્ટીલ, ટૂલ સ્ટીલ, ખાસ એલોય—તેના અગ્નિ અજમાયશનો સામનો કરે છે. વાતાવરણનું નિયંત્રણ રાજા છે. 17-4PH જેવા ક્રોમિયમ ધરાવતા સ્ટીલને સિન્ટર કરતી વખતે હાઇડ્રોજન-નાઇટ્રોજન વાતાવરણમાં એક નાનો ઓક્સિજન લીક સપાટીના કાર્બનને નષ્ટ કરી શકે છે અને કાટ પ્રતિકારનો નાશ કરી શકે છે. અમે ભઠ્ઠીના વાતાવરણનું 'પરીક્ષણ' કરવા માટે દરેક નિર્ણાયક બેચ પહેલાં ડમી ભાગો ચલાવવાનું શીખ્યા, એક સસ્તી વીમા પૉલિસી.

સિન્ટરિંગ ચક્ર પોતે એક સામગ્રી-વિશિષ્ટ રેસીપી છે. રેમ્પ રેટ, તાપમાન પકડી રાખવું, ઠંડકની ગતિ - તે બધા અંતિમ માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર નક્કી કરે છે. સોફ્ટ મેગ્નેટિક એલોય (જેમ કે Fe-50%Ni)ની જરૂર હોય તેવા પ્રોજેક્ટ માટે, ઇચ્છિત ચુંબકીય અભેદ્યતા વિકસાવવા માટે સિન્ટરિંગ તાપમાનમાંથી ઠંડકનો દર મહત્વપૂર્ણ હતો. ખૂબ ઝડપી, અને અમે મિલકત વિન્ડો ચૂકી. સ્પેકને હિટ કરવા માટે તેને સૂક્ષ્મ ઠંડકના ફેરફારો સાથે ત્રણ ફર્નેસ રનનો સમય લાગ્યો. ખરીદ ઓર્ડર પર 'સામગ્રી' માત્ર Fe-50Ni હતી. તે ભઠ્ઠીમાં કાર્યાત્મક સામગ્રી બનાવવામાં આવી હતી.

સંકોચન એ અન્ય મહાન ચલ છે, જે સીધું ફીડસ્ટોક સાથે જોડાયેલું છે. અમે આઇસોટ્રોપિક સંકોચનનું લક્ષ્ય રાખીએ છીએ, પરંતુ તે ક્યારેય સંપૂર્ણ રીતે સમાન નથી. ચોકસાઇ ગિયર ઘટક માટે, અમારે તે વિશિષ્ટ 4140 એલોય ફીડસ્ટોક માટે વિકસાવેલ પ્રયોગમૂલક સંકોચન પરિબળના આધારે મોલ્ડ કેવિટી ડિઝાઇન કરવાની હતી, વિક્રેતાના સામાન્ય 15-18% દાવા માટે નહીં. ક્રિટિકલ પ્લેનમાં અમારું પરિબળ 16.7% ±0.3% હતું. તે ચોકસાઇ સેંકડો સિન્ટર્ડ ભાગોને માપવા અને પાછળના સહસંબંધથી આવી છે. તે એક પ્રકારનું ભૌતિક જ્ઞાન છે જે કંપનીની આંતરિક પ્લેબુકમાં રહે છે.

કોબાલ્ટ અને નિકલ જેવા એલોય શા માટે રમતને બદલે છે

સામાન્ય સ્ટેનલેસ સ્ટીલ્સમાંથી જેમ કે ક્ષેત્રોમાં ખસેડવું કોબાલ્ટ આધારિત એલોય અથવા નિકલ આધારિત એલોય MIM માટે મુશ્કેલી અને ખર્ચમાં એક પગલું-પરિવર્તન છે. આ માત્ર 'ફેન્સિયર સ્ટીલ્સ' નથી. તેમની સિન્ટરિંગ વિંડોઝ અતિ સાંકડી હોઈ શકે છે. બાયોમેડિકલ ઉપયોગ માટે કોબાલ્ટ-ક્રોમિયમ-મોલિબ્ડેનમ એલોય અનાજની વૃદ્ધિ વિના સંપૂર્ણ ઘનતા પ્રાપ્ત કરવા માટે 20-ડિગ્રી સેલ્સિયસ વિંડોની અંદર સિન્ટર થઈ શકે છે. તે ચૂકી જાઓ, અને તમને કાં તો અવશેષ છિદ્રાળુતા અથવા ભંગાણ મળે છે.

આ ઉચ્ચ-પ્રદર્શન એલોય માટે બાઈન્ડર દૂર કરવું પણ મુશ્કેલ છે. તેમના પાવડર ઘણીવાર વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ હોય છે, તેથી સપાટીના દૂષણને ટાળવા માટે ધીમી થર્મલ પદ્ધતિઓ કરતાં ઉત્પ્રેરક ડિબાઈન્ડિંગ (દાખલા તરીકે, નાઈટ્રિક એસિડ વરાળનો ઉપયોગ કરીને) પસંદ કરી શકાય છે. આ પ્રક્રિયા જટિલતા અને ખર્ચ ઉમેરે છે. પરંતુ વળતર એ ઘડતર સામગ્રીની નજીકના ગુણધર્મો સાથેના ભાગો છે - નિકલ સુપરએલોયમાંથી MIM દ્વારા બનાવવામાં આવેલા જેટ એન્જિન ફ્યુઅલ ઇન્જેક્ટર સ્વરલરનો વિચાર કરો. મૂલ્ય નેટ-આકારની જટિલતામાં છે, માત્ર સામગ્રીની કિંમત જ નહીં.

આ એક એવો વિસ્તાર છે જ્યાં ઊંડા ફાઉન્ડ્રી અને મશીનિંગનો અનુભવ અમૂલ્ય બની જાય છે. રોકાણ કાસ્ટિંગ અને મશીનિંગ સ્પેશિયલ એલોયમાં લાંબો ઇતિહાસ ધરાવતી કંપની, જેમ કે ક્વિન્ગડાઓ કિઆંગસેન્યુઆન ટેકનોલોજી કંપની લિમિટેડ (QSY), MIM માટે એક અલગ પરિપ્રેક્ષ્ય લાવે છે. તેઓ ની ધાતુવિજ્ઞાન સાથે કામ કરી રહ્યા છે ખાસ એલોય તેમના શેલ અને રોકાણ કાસ્ટિંગ કામગીરી દ્વારા દાયકાઓ સુધી. આ ધાતુઓ ગરમીમાં કેવી રીતે વર્તે છે, તેઓ વાતાવરણ સાથે કેવી રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે અને તેને કેવી રીતે સમાપ્ત કરી શકાય છે તે વિશેનું જ્ઞાન એ તેમને મોલ્ડિંગ કરવાનું સાહસ કરતી વખતે એક મોટી સંપત્તિ છે. તેઓ સમજે છે કે સિન્ટરિંગ પછીની સ્થિતિ એ ઘણા ભાગો માટે માત્ર પ્રારંભિક ખાલી જગ્યા છે, જેને પછી ચોક્કસની જરૂર પડશે. CNC મશીનિંગ જટિલ લક્ષણો પર અંતિમ સહિષ્ણુતાને પહોંચી વળવા. MIM પ્રક્રિયા અને સામગ્રીની પસંદગી તે અનુગામી મશીનિંગ પગલાને ધ્યાનમાં રાખીને ડિઝાઇન કરવામાં આવી છે.

મશીનિંગ લિંક: MIM નો અર્થ હંમેશા 'સમાપ્ત' થતો નથી

એક સામાન્ય ગેરસમજ એ છે કે MIM ભાગો ઉપયોગ માટે તૈયાર ભઠ્ઠીમાંથી બહાર નીકળી જાય છે. ઘણા લોકો માટે, હા. પરંતુ ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા કાર્યક્રમો માટે, સિન્ટરિંગને ગૌણ કામગીરી દ્વારા અનુસરવામાં આવે છે. સામગ્રીની પસંદગી માટે આ મહત્વપૂર્ણ છે. તમે પ્રી-કઠણ ગ્રેડ પસંદ કરી શકો છો, અથવા સિન્ટરિંગ પછી હીટ-ટ્રીટેડ કરવામાં આવશે. પરંતુ તમારે મિકેનબિલિટી પણ ધ્યાનમાં લેવી પડશે. સિન્ટર્ડ એમઆઈએમ ભાગમાં સરસ, એકસમાન માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર હોય છે, પરંતુ તે હંમેશા મશીનનું સ્વપ્ન નથી હોતું. તે ઘર્ષક હોઈ શકે છે.

અમારી પાસે 440C સ્ટેનલેસ સ્ટીલ MIM ભાગ સાથેનો કેસ હતો જેને ટેપ કરેલા છિદ્રની જરૂર હતી. સિન્ટરિંગ પછી ભાગ સંપૂર્ણપણે ગાઢ અને સખત હતો. તેને સીધું ટેપ કરવું એ ટૂલ્સ ચાવવાનું હતું. મશીનિંગ માટે તેને થોડી નરમ સ્થિતિમાં છોડવા માટે અમારે સિન્ટરિંગ સાયકલને સમાયોજિત કરવું પડ્યું, પછી પછીથી સખત ગરમીની સારવાર ઉમેરો. 'મટીરિયલ' પ્રક્રિયા આ રીતે હતી: ફીડસ્ટોક ફોર્મ્યુલેશન -> મોલ્ડિંગ -> ડિબાઇન્ડિંગ -> સિન્ટરિંગ (સોફ્ટ) -> CNC મશીનિંગ -> હીટ ટ્રીટમેન્ટ -> અંતિમ ઉત્પાદન. ભઠ્ઠી પછી સામગ્રીનો પ્રવાસ પૂરો થયો ન હતો.

આ સંકલિત દૃશ્ય મુખ્ય છે. તેથી જ કેટલાક સૌથી સફળ ખેલાડીઓ શુદ્ધ MIM શોપ નથી. તેઓ સંકલિત ઉત્પાદકો છે, જેમ કે QSY, જે પ્રક્રિયાઓને જોડે છે. તેઓ જટિલ, ઉચ્ચ-એલોય ઘટક માટેનું ચિત્ર જોઈ શકે છે અને નક્કી કરી શકે છે કે શું રોકાણ કાસ્ટિંગ, MIM અથવા હાઇબ્રિડ અભિગમ ભૂમિતિ, સામગ્રી અને વોલ્યુમ પર આધારિત શ્રેષ્ઠ છે. કાસ્ટિંગ અને મશીનિંગમાં તેમના 30 વર્ષનો અર્થ એ છે કે તેઓ સમગ્ર ઉત્પાદન શૃંખલાની સંપૂર્ણ સમજ સાથે MIM સામગ્રી પસંદ કરે છે, માત્ર મોલ્ડિંગ અને સિન્ટરિંગ સ્ટેપ્સ જ નહીં. તેઓ જાણે છે કે સામગ્રીની સાચી કિંમતમાં તે દરેક અનુગામી કામગીરીમાં કેવી રીતે વર્તે છે તેનો સમાવેશ થાય છે.

નિષ્ફળતાઓ અને પાઠ તેઓ છાપે છે

તમે સફળતામાંથી સામગ્રી શીખતા નથી. તમે ભંગારના ડબ્બામાંથી શીખો. શરૂઆતમાં, અમે ઓટોમોટિવ ભાગો માટે લો-એલોય સ્ટીલ ફીડસ્ટોક ચલાવવાનો પ્રયાસ કર્યો. ભાગો દંડ sintered, મહાન જોવામાં. પરંતુ મીઠાના છંટકાવના પરીક્ષણમાં, તેઓ કલાકોમાં કાટ લાગતા હતા, જ્યારે પરંપરાગત રીતે સમાન ગ્રેડનો એક ભાગ અઠવાડિયા સુધી ચાલ્યો હતો. ગુનેગાર? તે ચોક્કસ પાવડરની સપાટીની રસાયણશાસ્ત્ર માટે સંપૂર્ણ રીતે ટ્યુન ન હોય તેવા વાતાવરણને કારણે સિન્ટરિંગ દરમિયાન કાર્બનનું નુકસાન. સામગ્રી 'ગ્રેડ' યોગ્ય હતી, પરંતુ પ્રક્રિયાએ તેની અસરકારક રચનામાં ફેરફાર કર્યો હતો. અમારે MIM માટે એન્જીનિયર કરેલ પાવડર પર સ્વિચ કરવું પડ્યું, જેમાં અલગ સપાટીના નિષ્ક્રિયકરણ સાથે, અને ભઠ્ઠીના પ્રોટોકોલને કડક બનાવવો પડ્યો. સ્પેક શીટ નકામું હતું જો અમે અંતિમ સામગ્રી બનાવતી પ્રક્રિયાને નિયંત્રિત ન કરીએ.

બીજી વખત, અમે MIM-સક્ષમ ટંગસ્ટન હેવી એલોયનો ઉપયોગ કરીને શોધખોળ કરી. ઘનતા અદ્ભુત હતી, પરંતુ ફીડસ્ટોકને સતત મોલ્ડ કરવું મુશ્કેલ હતું. અમે ગેટ અને રનર ડિઝાઇન, મોલ્ડ ટેમ્પરેચર, ઇન્જેક્શન પેરામીટર્સ પર મહિનાઓ ગાળ્યા. અમને કાર્યાત્મક ભાગો મળ્યા, પરંતુ ઉપજ કદ માટે આર્થિક રીતે સધ્ધર ન હતી. અમે તેને આશ્રય આપ્યો. સામગ્રી કાગળ પર આશાસ્પદ હતી, પરંતુ તેને ફીડસ્ટોકમાંથી વિશ્વસનીય ઘટકમાં રૂપાંતરિત કરવાની વ્યવહારિક વાસ્તવિકતાઓએ પ્રોજેક્ટને મારી નાખ્યો. તે એક નિર્ણાયક નિર્ણય કૉલ છે જે તમે માત્ર પ્રયાસ કરીને અને નિષ્ફળ થવાથી કરો છો.

તેથી જ્યારે હું વિચારું છું મેટલ ઈન્જેક્શન મોલ્ડિંગ સામગ્રી હવે, મને માત્ર એલોયની યાદી દેખાતી નથી. હું નિર્ણયોનો એક કાસ્કેડ જોઉં છું: પાવડર આકાર અને કદ, બાઈન્ડર રસાયણશાસ્ત્ર, પાવડર લોડિંગ, ડેબાઈન્ડ પદ્ધતિ, ભઠ્ઠી વાતાવરણ પ્રોફાઇલ, શક્ય ગરમી સારવાર અને જરૂરી ગૌણ મશીનિંગ. સામગ્રી આ સમગ્ર સાંકળ છે. તે એક પ્રક્રિયા-વ્યાખ્યાયિત એન્ટિટી છે. તેને યોગ્ય રીતે મેળવવું એટલે દરેક કડીનો આદર કરવો, અને તે જ્ઞાન ખરીદવામાં આવતું નથી-તે અંશ-ભાગે, નિષ્ફળતા દ્વારા નિષ્ફળતા, વર્ષોથી બનેલું છે. પાઉડર ઓર્ડર કરવા અને એક ઘટકને એન્જિનિયરિંગ કરવા વચ્ચેનો તફાવત છે.