જો તમે લાંબા સમયથી મેન્યુફેક્ચરિંગ કરી રહ્યાં હોવ, તો તમે મેટલ ઇન્જેક્શન મોલ્ડિંગ (MIM) માટે પિચ સાંભળ્યું હશે. તે ઘણીવાર આ જાદુઈ પ્રક્રિયા તરીકે વેચાય છે જે પ્લાસ્ટિક મોલ્ડિંગની સરળતા સાથે કોઈપણ જટિલ, નાના ધાતુના ભાગને બનાવી શકે છે. તે પ્રથમ સ્થાન છે જ્યાં લોકો ટ્રીપ અપ કરે છે. તે જાદુ નથી, અને તે ચોક્કસપણે કોઈપણ ભાગ માટે નથી. વાસ્તવિકતા એ પાવડર ધાતુશાસ્ત્ર અને પ્લાસ્ટિક ઇન્જેક્શન મોલ્ડિંગ સિદ્ધાંતો વચ્ચે એક કઠોર, વિગતવાર-ઓબ્સેસ્ડ નૃત્ય છે, જો તમે પ્રક્રિયાની સીમાઓને માન ન આપો તો વસ્તુઓને બાજુમાં જવા માટે ઘણી જગ્યા છે. મેં જટિલતા અને વોલ્યુમના સાયરન ગીતને કારણે ઘણા બધા પ્રોજેક્ટ્સને ડૂબકી મારતા જોયા છે, માત્ર સિન્ટરિંગ વિકૃતિ અથવા ફીડસ્ટોક અસંગતતાઓના કિનારા પર બરબાદ થવા માટે.
MIM નો મુખ્ય ભાગ: તે બધા ફીડસ્ટોક અને બાઈન્ડર વિશે છે
ચાલો શરૂ કરીએ જ્યાં પ્રક્રિયા શરૂ થાય છે: ફીડસ્ટોક. આ માત્ર પ્લાસ્ટિક સાથે મિશ્રિત મેટલ પાવડર નથી. તે ખૂબ જ બારીક, ગોળાકાર ધાતુના પાઉડરનું એક સમાન મિશ્રણ છે—વિચારો 20 માઇક્રોન અથવા તેનાથી ઓછું-અને બહુ-ઘટક બાઈન્ડર સિસ્ટમ. બાઈન્ડર એ કામચલાઉ ગુંદર છે. આ મિશ્રણને યોગ્ય રીતે મેળવવું એ 80% યુદ્ધ છે. જો પાવડર સંપૂર્ણ રીતે વિતરિત ન થાય, તો તમને ઘનતાના ઢાળ મળે છે. સિન્ટરિંગમાં, તે ભાગ બટાકાની ચિપની જેમ લપેટી જશે. મને સર્જિકલ સિઝર કમ્પોનન્ટ માટેનો એક પ્રોજેક્ટ યાદ છે જ્યાં અમે નવા એલોય સપ્લાયર સાથે અઠવાડિયા સુધી લડ્યા હતા. પાવડર લોટમાં કણોનું કદ થોડું અલગ હતું. લેબ રિપોર્ટમાં તે સારું લાગતું હતું, પરંતુ મોલ્ડેડ ભાગોમાં એક વિચિત્ર, ચીકણું સપાટીની લાગણી હતી. સિન્ટર્ડ, તેઓ બરડ હતા. ગુનેગાર? પાઉડરના સપાટીના ક્ષેત્રમાં ફેરફારથી તે બાઈન્ડરને કેવી રીતે ભીનું કરે છે તે બદલાઈ જાય છે, જે મોલ્ડિંગ દરમિયાન બાઈન્ડરને અલગ કરવા તરફ દોરી જાય છે. એક નાનો સ્પેક ફેરફાર, એક વિશાળ નિષ્ફળતા.
પછી મોલ્ડિંગ પોતે છે. તમે આ દાણાદાર ફીડસ્ટોકને એવા ટૂલમાં ઇન્જેક્ટ કરી રહ્યાં છો જેની કિંમત $50k થી $100k હોઈ શકે છે. તે પ્લાસ્ટિક ઈન્જેક્શન મોલ્ડિંગ જેવું લાગે છે, પરંતુ પરિમાણો અલગ છે. મેલ્ટ સ્નિગ્ધતા વધારે છે, અને તમે ઘર્ષક સામગ્રી સાથે કામ કરી રહ્યાં છો. ટૂલ વસ્ત્રો એ વાસ્તવિક, સતત ખર્ચ છે. તમે ફક્ત મશીન સેટ કરી શકતા નથી અને તેને ભૂલી શકો છો. અમે પ્રથમ શોટથી દરેક જટિલ પરિમાણ પર પ્રક્રિયા ક્ષમતા અભ્યાસ (Cpk) ચલાવીએ છીએ. તે પછી પણ, હીટર બેન્ડ બેરલ પર નિષ્ફળ જાય છે, તાપમાન પ્રોફાઇલ બદલાય છે, અને અચાનક તમારું ઇન્જેક્શન દબાણ બંધ થઈ જાય છે, જેના કારણે નાની ખાલી જગ્યાઓ થાય છે. તે ખાલી જગ્યાઓ સિન્ટરિંગ પછી સપાટી પરના ખાડાઓ તરીકે દેખાશે નહીં.
નિર્ણાયક પગલું એ છે જ્યાં ઈન્જેક્શન મોલ્ડિંગ ભાગ સમાપ્ત થાય છે અને મેટલ ભાગ શરૂ થાય છે. પ્રાથમિક બાઈન્ડરને દૂર કરવા માટે આ એક ધીમી, સાવચેત રાસાયણિક અથવા થર્મલ પ્રક્રિયા છે. તેને દોડાવો, અને તમને તિરાડો અથવા ફોલ્લાઓ મળશે. આ એક પગલું છે જેને ઘણા નવા આવનારાઓ ઓછો આંકે છે, વિચારીને કે તે માત્ર એક ભઠ્ઠી ચક્ર છે. તે વધુ નિયંત્રિત વિઘટન જેવું છે. તે પછી, તમારી પાસે બ્રાઉન ભાગ છે - મેટલ પાવડરનું નાજુક, છિદ્રાળુ હાડપિંજર એક ટ્રેસ બેકબોન બાઈન્ડર દ્વારા એકસાથે રાખવામાં આવે છે. તે સંભાળ-સંભાળનો સમય છે.
સિન્ટરિંગ: ધ પોઈન્ટ ઓફ નો રીટર્ન
સિન્ટરિંગ એ MIM પ્રક્રિયાનું હાર્દ છે. આ તે છે જ્યાં ભૂરા ભાગ ઘન ધાતુનો ભાગ બની જાય છે. તમે તેને નિયંત્રિત વાતાવરણની ભઠ્ઠીમાં-ઘણીવાર હાઇડ્રોજન અથવા શૂન્યાવકાશમાં-ધાતુના ગલનબિંદુની બરાબર નીચે ગરમ કરી રહ્યાં છો. કણો ફ્યુઝ થાય છે. ભાગ સંકોચાય છે, અનુમાનિત અને સમાનરૂપે, તમે આશા રાખો છો. અમે સંકોચન પરિબળ વિશે વાત કરીએ છીએ, સામાન્ય રીતે લગભગ 15-20%, જે મોલ્ડ ડિઝાઇનમાં ચોક્કસ રીતે વળતર આપે છે. પરંતુ અનુમાનિત એ સૈદ્ધાંતિક શબ્દ છે.
મેં ફાયરઆર્મ સીઅર માટે ઉચ્ચ-વોલ્યુમ ઘટક પર કામ કર્યું. ભાગ એક લાંબો, પાતળો લિવર હતો. ભઠ્ઠીમાં, ભાગો સિરામિક સેટર્સ પર આધારભૂત છે. જો સેટર સંપૂર્ણપણે સપાટ ન હોય, અથવા જો ભઠ્ઠીમાં ગરમ વિસ્તાર હોય, તો તે લાંબો ભાગ સિન્ટરિંગના પ્લાસ્ટિક તબક્કા દરમિયાન તેના પોતાના વજન હેઠળ નમી શકે છે. અમારી પાસે એક બેચ હતી જ્યાં 30% સહેજ વક્રતા સાથે બહાર આવ્યા હતા. ગો/નો-ગો ગેજને તાત્કાલિક નિષ્ફળ કરવા માટે પૂરતું નથી, પરંતુ અંતિમ એસેમ્બલીમાં વસંત તણાવને અસર કરવા માટે પૂરતું છે. મૂળ કારણ? સિન્ટરિંગ ફર્નેસમાં પહેરેલ કન્વેયર રેલ ગંભીર તાપમાનના રેમ્પ દરમિયાન ભાગ્યે જ સમજી શકાય તેવું કંપનનું કારણ બને છે. અમને તે મળે તે પહેલાં બધું તપાસવામાં દિવસો લાગ્યા.
વાતાવરણ એ અન્ય શાંત ચલ છે. સ્ટેનલેસ સ્ટીલ 17-4PH માટે, તમારે કાર્બન સામગ્રીને નિયંત્રિત કરવા માટે કોઈ વસ્તુના આંશિક દબાણની જરૂર છે, જે અંતિમ કઠિનતા અને કાટ પ્રતિકારને સીધી અસર કરે છે. ભઠ્ઠીના દરવાજાના ગાસ્કેટમાં એક નાનો લીક ઓક્સિજનનો પરિચય આપે છે, અને તમને સપાટીનું ઓક્સિડેશન મળે છે જે થાક જીવનને બગાડે છે. જ્યાં સુધી તમે મીઠું સ્પ્રે ટેસ્ટ ન કરો ત્યાં સુધી તમને તે દેખાશે નહીં. તે આ છુપાયેલા ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ છે જે એક દુકાનને અલગ પાડે છે જે ફક્ત એકના ભાગો ચલાવે છે જે તેમને એન્જિનિયર કરે છે.
MIM ક્યાં બંધબેસે છે અને ક્યાં નથી
MIM એ સમગ્ર બોર્ડમાં મશીનિંગ અથવા ઇન્વેસ્ટમેન્ટ કાસ્ટિંગ માટે રિપ્લેસમેન્ટ નથી. તેનું સ્વીટ સ્પોટ જટિલ છે, નાના-થી-મધ્યમ કદના ભાગો (100 ગ્રામથી નીચે વિચારો, ઘણીવાર 25 ગ્રામથી ઓછા) કે જેને દર વર્ષે 10k ટુકડાઓથી ઉપરની તરફ વોલ્યુમમાં નેટ-આકારના ઉત્પાદનની જરૂર હોય છે. ગિયર ઘટકો, ઓર્થોપેડિક કૌંસ, ફાયરઆર્મ ભાગો, કનેક્ટર્સ વિશે વિચારો. જો તમે તેને બે કામગીરીમાં બાર સ્ટોકમાંથી સરળતાથી મશીન કરી શકો છો, તો MIM કદાચ કિંમત-સ્પર્ધાત્મક નથી, વોલ્યુમ પર પણ. ટૂલિંગ ખર્ચ અવરોધ છે.
પરંતુ આંતરિક થ્રેડો, બાજુના છિદ્રો અને પાતળી દિવાલો સાથે લઘુચિત્ર સ્ટેનલેસ સ્ટીલ હાઉસિંગ જેવા ભાગ માટે? ત્યાં જ એમઆઈએમ ચમકે છે. તમે તે બધી સુવિધાઓને એક જ શોટમાં ઢાળશો. વૈકલ્પિક મલ્ટી-એક્સિસ CNC હોઈ શકે છે જે એક નાના બિલેટને મશિન કરે છે, જેમાં વિશાળ સામગ્રીનો કચરો અને ધીમી ચક્ર સમય હોય છે. મને ડેન્ટલ હેન્ડપીસ માટેના ભાગનું મૂલ્યાંકન કરવાનું યાદ છે. તે એક નાના, જટિલ મેટલ કોયડા જેવું હતું. મશીનિંગ ખર્ચ ખગોળશાસ્ત્રીય હતો અને તેમાં સહનશીલતા સ્ટેક-અપ સમસ્યાઓ હતી. MIM તેને શક્ય શ્રેણીમાં લાવ્યું, જોકે અમારે મોલ્ડિંગ દરમિયાન પાવડર પેકિંગની સમસ્યાઓ ટાળવા માટે કેટલાક આંતરિક ખૂણાઓને ફરીથી ડિઝાઇન કરવા પડ્યા.
ભૌતિક ગુણધર્મો ઘણીવાર ચર્ચાનો મુદ્દો હોય છે. સિન્ટર્ડ MIM ભાગ સામાન્ય રીતે ઘડાયેલ સામગ્રીની ઘનતાના 95-99% હોય છે. ઘણી એપ્લિકેશનો માટે, યાંત્રિક ગુણધર્મો પર્યાપ્ત કરતાં વધુ છે. પરંતુ જો તમને બનાવટી ભાગ સાથે મેળ ખાતી અંતિમ તાણ શક્તિ અથવા વિસ્તરણની જરૂર હોય, તો MIM તમને ત્યાં ન પહોંચાડી શકે. તે એક વેપાર બંધ છે. તમે ડિઝાઇન જટિલતા અને સ્કેલ પર એકમ ખર્ચ માટે અંતિમ પ્રદર્શનનો થોડો વેપાર કરી રહ્યાં છો.
મશીનિંગ હેન્ડશેક: શા માટે ભાગીદારોને QSY બાબત ગમે છે
આ એક મહત્વપૂર્ણ મુદ્દો છે જે ઘણીવાર ચૂકી જાય છે: બહુ ઓછા MIM ભાગો ખરેખર નેટ-આકારના હોય છે. મોટાભાગનાને ગૌણ કામગીરીની જરૂર હોય છે. તે છે જ્યાં ઊંડા ડાઉનસ્ટ્રીમ ક્ષમતાઓ સાથે ભાગીદાર હોવું માત્ર અનુકૂળ નથી; તે જરૂરી છે. જેવી કંપની લો ક્વિન્ગડાઓ કિઆંગસેન્યુઆન ટેકનોલોજી કંપની લિમિટેડ (QSY). તમે તેમનો ઇતિહાસ જુઓ - કાસ્ટિંગ અને મશીનિંગમાં 30 વર્ષથી વધુ. તે તમને કંઈક કહે છે. જ્યારે હું MIM પાર્ટ્સનો સોર્સ કરું છું અથવા મોલ્ડર સાથે સહયોગ કરું છું, ત્યારે હું માત્ર સિન્ટરિંગ સર્વિસ જ ખરીદતો નથી. હું આખી મુસાફરી સંભાળવાની ક્ષમતા ખરીદી રહ્યો છું.
એક લાક્ષણિક દૃશ્ય: અમે 316L સ્ટેનલેસ સ્ટીલ વાલ્વ ઘટકને સિન્ટર કરીએ છીએ. તેને +/- 0.013mm ની સહિષ્ણુતા સાથે રાખવામાં આવેલા નિર્ણાયક બોરની જરૂર છે, એક સપાટી પૂર્ણાહુતિ જે MIM એકલા હાંસલ કરી શકતું નથી. MIM પ્રક્રિયા અમને ત્યાં 95% મેળવે છે, નિયંત્રિત સંકોચન સાથે. પછી, અમે તે એક બોર પર ચોકસાઇ CNC મશીનિંગ માટે QSY જેવી દુકાનમાં મોકલીએ છીએ. તેમની પાસેથી સમાન સામગ્રી સાથેનો તેમનો અનુભવ રોકાણ કાસ્ટિંગ અને શેલ મોલ્ડ કાસ્ટિંગ કામનો અર્થ છે કે તેઓ ધાતુશાસ્ત્રને સમજે છે. તેઓ જાણે છે કે સિન્ટરવાળા ભાગને કેવી રીતે ફિક્સ કરવું (તે ઘડાયેલા કોરા જેટલું કઠોર નથી), છિદ્રાળુ નજીક-નેટ-આકારની ભૂમિતિ પર શું ફીડ્સ અને ઝડપનો ઉપયોગ કરવો અને મશીનિંગ પછી સ્ટેનલેસના કાટ પ્રતિકારને કેવી રીતે જાળવી રાખવો. સામાન્ય મશીનની દુકાન સાથે તે કરવાનો પ્રયાસ કરવો એ સ્ક્રેપ અને હૃદયના દુખાવાની રેસીપી છે.
ખાસ એલોય સાથે તેમનું કામ-કોબાલ્ટ આધારિત એલોય, નિકલ આધારિત એલોય-બીજો કી ઓવરલેપ છે. મેડિકલ અને એરોસ્પેસ એપ્લિકેશન્સ માટે એમઆઈએમમાં આ સામાન્ય છે. તેઓ મશીન માટે અઘરા છે. એક મોલ્ડર જે ઇન્કોનલ 718ને સિન્ટર કરી શકે છે અને તેને સમાપ્ત કરી શકે તેવા મશીનિસ્ટ એક શક્તિશાળી સંયોજન છે. તે પુરવઠા શૃંખલાને સુવ્યવસ્થિત કરે છે અને, વધુ મહત્ત્વની બાબત એ છે કે ગુણવત્તાની જવાબદારી ત્રણ અલગ-અલગ વિક્રેતાઓ એકબીજાને દોષી ઠેરવતા વચ્ચે વિભાજિત થતી નથી તેની ખાતરી કરે છે. તમે તેમને તેમના પ્લેટફોર્મ પર શોધી શકો છો, https://www.tsingtaocnc.com, જે તેમની ક્રોસ-પ્રોસેસ ક્ષમતાઓની વિગતો આપે છે. તે એકીકરણ તે છે જે સારા MIM ભાગને વિશ્વસનીય, ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ઘટકમાં ફેરવે છે.
ખાઈમાંથી પાઠ: એક નિષ્ફળતા જેણે સફળતા કરતાં વધુ શીખવ્યું
મને એક મંદ નિષ્ફળતા શેર કરવા દો. શરૂઆતમાં, અમારી પાસે 17-4PH માં ડ્રોન કેમેરા ગિમ્બલ બ્રેકેટ માટે એક પ્રોજેક્ટ હતો. આ ભાગમાં પાતળો, કેન્ટિલવેર્ડ હાથ હતો. ડિઝાઇન સ્ક્રીન પર સારી દેખાતી હતી. પ્રથમ લેખો નિરીક્ષણ પસાર કરે છે. ઉત્પાદનમાં લગભગ 50,000 ટુકડાઓ પર, અમે ફાટેલા હથિયારો માટે ફીલ્ડ રિટર્ન મેળવવાનું શરૂ કર્યું. નિષ્ફળતા વિશ્લેષણ હાથની મધ્યરેખા સાથે તૂટક તૂટક છિદ્રાળુતા તરફ નિર્દેશ કરે છે, જે તાણ કેન્દ્રિત કરનાર તરીકે કામ કરે છે.
પોસ્ટમોર્ટમ પીડાદાયક પણ શૈક્ષણિક હતું. મુદ્દો મોલ્ડ ડિઝાઇનમાં હતો. ગેટ-જ્યાં ફીડસ્ટોક પોલાણમાં પ્રવેશે છે-તેને દૂર કરવામાં સરળતા માટે મૂકવામાં આવ્યો હતો, શ્રેષ્ઠ પ્રવાહ માટે નહીં. તે પાતળા હાથ માટે, તે ઇન્જેક્શન દરમિયાન પ્રવાહના આગળના ભાગમાં થોડો ખચકાટ પેદા કરે છે. તે સૂક્ષ્મ સંકોચ પાવડર અને બાઈન્ડરને માત્ર એક અપૂર્ણાંકને અલગ કરવાની મંજૂરી આપે છે, જે ઘનતામાં વિવિધતા તરફ દોરી જાય છે. સિન્ટરિંગમાં, તે ભિન્નતા એક સૂક્ષ્મ, ઇન્ટરગ્રેન્યુલર છિદ્ર માળખું બની ગયું. તે અમારા સેમ્પલિંગ રેટ પર પ્રમાણભૂત ઘનતા તપાસ અથવા તો એક્સ-રે દ્વારા પકડવામાં આવ્યું ન હતું. તે ફક્ત ક્ષેત્રમાં ગતિશીલ થાક હેઠળ નિષ્ફળ ગયો.
સુધારો ખર્ચાળ હતો: પ્રવાહને વધુ સારી રીતે નિયંત્રિત કરવા માટે સુધારેલા ગેટ અને ગરમ રનર સિસ્ટમ સાથેનો નવો ઘાટ. તેણે મને શીખવ્યું કે MIM સાથે, દરેક ડિઝાઇન નિર્ણય - ગેટ સ્થાન, દિવાલની જાડાઈ સંક્રમણ, ખૂણાની ત્રિજ્યા - માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરલ પરિણામની સીધી રેખા ધરાવે છે. તમે માત્ર એક ભાગ ડિઝાઇન કરી રહ્યાં નથી; તમે પાવડર-બાઈન્ડર સ્લરીનો ફ્લો પાથ અને ગરમી દ્વારા તેના અનુગામી એકત્રીકરણને ડિઝાઇન કરી રહ્યાં છો. તે એક સિસ્ટમ એન્જિનિયરિંગ પડકાર છે જે મેટલ-રચના પ્રક્રિયા તરીકે છૂપાવે છે.
તેથી, જ્યારે લોકો પૂછે છે કે શું મેટલ ઇન્જેક્શન મોલ્ડિંગ તેમના પ્રોજેક્ટ માટે યોગ્ય છે, તો મારો જવાબ ક્યારેય હા કે નામાં સરળ નથી હોતો. તે ભૂમિતિ, વોલ્યુમ, સામગ્રીના સ્પેક્સ અને, નિર્ણાયક રીતે, સિન્ટરિંગ ભઠ્ઠીમાંથી ભાગ છોડ્યા પછી શું થાય છે તે વિશેના પ્રશ્નોની શ્રેણી છે. તે એક શક્તિશાળી સાધન છે, પરંતુ તે ચોક્કસ છે. તમારે તેની ભાષા સમજવાની જરૂર છે - ફીડસ્ટોકની ભાષા, સિન્ટરિંગ વાતાવરણ અને આઇસોટ્રોપિક સંકોચન - અને તમારે એવા ભાગીદારોની જરૂર છે જે અંતિમ ભાગને ગાવા માટે ચોકસાઇ મશીનિંગ અને ધાતુશાસ્ત્રની નજીકની ભાષાઓ બોલે છે. તે MIM ની વાસ્તવિક દુનિયા છે, ચળકતા પુસ્તિકાઓથી દૂર.
