Եթե դուք բավական երկար եք եղել արտադրության ոլորտում, ապա լսել եք մետաղի ներարկման համաձուլվածքների (MIM) սկիպիդար: Այն հաճախ վաճառվում է որպես այս կախարդական գործընթաց, որը կարող է ցանկացած բարդ, փոքրիկ մետաղական մաս պատրաստել պլաստիկ կաղապարման հեշտությամբ: Դա առաջին տեղն է, որտեղ մարդիկ սայթաքում են: Դա կախարդական չէ, և դա, իհարկե, որևէ մասի համար չէ: Իրականությունը կոպիտ, մանրուքներով տարված պար է փոշու մետալուրգիայի և պլաստմասսա ներարկման ձևավորման սկզբունքների միջև, որտեղ շատ տեղ կա, որ բաները շեղվեն, եթե չհարգես գործընթացի սահմանները: Ես տեսել եմ, որ չափից շատ նախագծեր սուզվել են բարդության և ծավալի հնչյունների երգի պատճառով, որոնք միայն խորտակվել են սինթերման աղավաղումների կամ հումքի անհամապատասխանությունների ափին:
MIM-ի առանցքը. ամեն ինչ վերաբերում է Feedstock-ին և Binder-ին
Սկսենք այնտեղից, որտեղ սկսվում է գործընթացը՝ հումքը: Սա պարզապես մետաղի փոշի չէ՝ խառնված պլաստիկի հետ: Դա շատ նուրբ, գնդաձև մետաղի փոշու միատարր խառնուրդ է (կարծում ենք՝ 20 մկմ կամ ավելի քիչ), և բազմաբաղադրիչ կապող համակարգ: Կապակցիչը ժամանակավոր սոսինձ է: Այս խառնուրդը ճիշտ ստանալը ճակատամարտի 80%-ն է: Եթե փոշին կատարյալ բաշխված չէ, դուք ստանում եք խտության գրադիենտներ: Պղպջակման ժամանակ այդ հատվածը կարտոֆիլի չիփի պես կծկվի։ Ես հիշում եմ վիրաբուժական մկրատի բաղադրիչի նախագիծը, որտեղ մենք շաբաթներ շարունակ պայքարում էինք համաձուլվածքների նոր մատակարարի հետ: Փոշու խմբաքանակն ուներ մի փոքր այլ մասնիկների չափի բաշխում: Այն լավ տեսք ուներ լաբորատոր զեկույցում, բայց կաղապարված մասերն ունեին տարօրինակ, յուղոտ մակերեսի զգացում: Պղտորված, դրանք փխրուն էին: Մեղավորը. Փոշու մակերեսի փոփոխությունը փոխեց այն, թե ինչպես է այն թրջում կապակցիչը, ինչը հանգեցրեց կաղապարման ընթացքում կապի բաժանման: Հատկանիշների փոքր փոփոխություն, զանգվածային ձախողում:
Այնուհետև ինքնին ձևավորումն է: Դուք ներարկում եք այս հատիկավոր հումքը գործիքի մեջ, որը կարող է արժենալ $50-ից $100k: Կարծես և կարծես պլաստիկ ներարկման ձևավորում է, բայց պարամետրերը տարբեր են: Հալման մածուցիկությունը ավելի բարձր է, և դուք գործ ունեք հղկող նյութի հետ: Գործիքների կրումը իրական, մշտական արժեք է: Դուք չեք կարող պարզապես տեղադրել մեքենան և մոռանալ այն: Մենք իրականացնում ենք գործընթացի կարողությունների ուսումնասիրություններ (Cpk) յուրաքանչյուր կրիտիկական հարթության վրա՝ սկսած առաջին կադրերից: Նույնիսկ այն դեպքում, տաքացուցիչի ժապավենը խափանում է տակառի վրա, ջերմաստիճանի պրոֆիլը փոխվում է, և հանկարծ ձեր ներարկման ճնշումը անջատվում է՝ առաջացնելով փոքր դատարկություններ: Այդ դատարկությունները կարող են ի հայտ չգալ միայն սինթրեումից հետո, որպես մակերեսային փոսեր:
Կապակցման քայլն այն է, որտեղ ավարտվում է ներարկման ձևավորման մասը, և սկսվում է մետաղական մասը: Սա դանդաղ, զգույշ քիմիական կամ ջերմային գործընթաց է առաջնային կապակցիչը հեռացնելու համար: Շտապե՛ք, և դուք ճաքեր կամ բշտիկներ եք ստանում: Սա մի քայլ է, որը շատ նորեկներ թերագնահատում են՝ մտածելով, որ դա պարզապես վառարանի ցիկլ է: Դա ավելի շատ նման է վերահսկվող տարրալուծման: Դրանից հետո դուք մնում եք շագանակագույն մասի հետ՝ մետաղի փոշու փխրուն, ծակոտկեն կմախք, որը միացված է ողնաշարի հետքի կապակցիչով: Խնամքի ժամանակն է:
Սինթրինգ. անվերադարձ կետը
Պղտորումը MIM գործընթացի սիրտն է: Այստեղ է, որ շագանակագույն մասը դառնում է ամուր մետաղական մաս: Դուք այն տաքացնում եք վերահսկվող մթնոլորտային վառարանում, հաճախ ջրածնի կամ վակուումի մեջ, մինչև մետաղի հալման կետից մի փոքր ցածր: Մասնիկները միաձուլվում են։ Մասը փոքրանում է, կանխատեսելի ու միատեսակ, հուսով ես։ Մենք խոսում ենք նեղացման գործոնի մասին, որը սովորաբար կազմում է 15-20%, որը ճշգրտորեն փոխհատուցվում է կաղապարի ձևավորման մեջ: Բայց կանխատեսելիը տեսական տերմին է։
Ես աշխատել եմ հրազենի կրակման համար մեծ ծավալի բաղադրիչի վրա: Մասը երկար, բարակ լծակ էր։ Վառարանում մասերը հենվում են կերամիկական տեղադրիչների վրա: Եթե սեթերը կատարյալ հարթ չէ, կամ եթե վառարանը տաք գոտի ունի, ապա այդ երկար հատվածը կարող է ընկնել իր քաշի տակ սինթերման պլաստիկ փուլում: Մենք ունեինք խմբաքանակ, որտեղ 30%-ը մի փոքր կորությամբ դուրս եկավ։ Բավական չէ, որպեսզի անմիջապես խափանվի գնա/չգնալ չափիչը, բայց բավական է ազդելու վերջնական հավաքման զսպանակային լարվածության վրա: Արմատական պատճառը. Մաշված կոնվեյերային ռելս սինթերման վառարանում, որն առաջացնում է հազիվ նկատելի թրթռում կրիտիկական ջերմաստիճանի թեքահարթակի ժամանակ: Օրեր պահանջվեցին ամեն ինչ ստուգելու համար, մինչև մենք գտանք այն:
Մթնոլորտը ևս մեկ լուռ փոփոխական է: Չժանգոտվող պողպատի 17-4PH-ի համար անհրաժեշտ է ինչ-որ բանի մասնակի ճնշում ածխածնի պարունակությունը վերահսկելու համար, որն ուղղակիորեն ազդում է վերջնական կարծրության և կոռոզիոն դիմադրության վրա: Վառարանի դռան միջադիրի մի փոքրիկ արտահոսք թթվածին է ներմուծում, և դուք ստանում եք մակերեսային օքսիդացում, որը կարող է փչացնել հոգնածության կյանքը: Դուք դա չեք տեսնում, քանի դեռ չեք կատարել աղի ցողման փորձարկում: Այս թաքնված փոխազդեցություններն են, որ բաժանում են խանութը, որը պարզապես աշխատում է մասերից այն խանութից, որը նախագծում է դրանք:
Որտեղ է MIM-ը տեղավորվում և որտեղ՝ ոչ
MIM-ը չի փոխարինում մշակման կամ ներդրումային ձուլման ամբողջ տախտակին: Նրա քաղցր կետը բարդ, փոքր և միջին չափի մասերն են (կարծում ենք՝ 100 գրամից ցածր, հաճախ՝ 25 գրամից ցածր), որոնք կարիք ունեն գրեթե ցանցի ձևի արտադրության՝ տարեկան 10 հազար կտորից բարձր ծավալներով: Մտածեք հանդերձանքի բաղադրիչները, օրթոպեդիկ փակագծերը, հրազենի մասերը, միակցիչները: Եթե դուք կարող եք հեշտությամբ մշակել այն ձուլակտորից երկու գործողությամբ, MIM-ը, հավանաբար, ծախսերի համար մրցունակ չէ, նույնիսկ ծավալով: Գործիքների արժեքը խոչընդոտ է:
Բայց ներքին թելերով, կողային անցքերով և բարակ պատերով չժանգոտվող պողպատից մանրանկարչության նման մասի՞ համար: Ահա թե որտեղ է MIM-ը փայլում: Դուք ձևավորում եք այդ բոլոր հատկանիշները մեկ կրակոցի մեջ: Այլընտրանքը կարող է լինել մի քանի առանցք CNC-ը, որը մշակում է փոքրիկ բլիթ, հսկայական նյութական թափոններով և ավելի դանդաղ ցիկլի ժամանակներով: Հիշում եմ, որ գնահատեցի ատամնաբուժական ձեռքի մի մասը: Դա նման էր մի փոքրիկ, բարդ մետաղական գլուխկոտրուկի: Մեքենաների մշակման արժեքը աստղաբաշխական էր և ուներ հանդուրժողականության կուտակման խնդիրներ: MIM-ը այն հասցրեց իրագործելի տիրույթի, չնայած մենք ստիպված էինք վերանախագծել որոշ ներքին անկյուններ՝ ձուլման ժամանակ փոշի փաթեթավորման հետ կապված խնդիրներից խուսափելու համար:
Նյութի հատկությունները հաճախ քննարկման առարկա են դառնում: Sintered MIM մասը սովորաբար կազմում է դարբնոցային նյութի խտության 95-99%-ը: Շատ ծրագրերի համար մեխանիկական հատկությունները ավելի քան բավարար են: Բայց եթե Ձեզ անհրաժեշտ է առաձգականության վերջնական ուժ կամ երկարացում, որը համընկնում է կեղծված մասի հետ, MIM-ը կարող է ձեզ այնտեղ չհասցնել: Դա փոխզիջում է: Դիզայնի բարդության և մասշտաբով միավորի արժեքի հետ դուք փոխում եք մի փոքր վերջնական կատարողականություն:
The Machining Handshake. Ինչու են QSY-ի նման գործընկերները կարևոր
Սա կրիտիկական կետ է, որը հաճախ բաց է թողնվում. MIM-ի շատ քիչ մասեր իսկապես ցանցի տեսք ունեն: Շատերը պահանջում են երկրորդական գործողություններ: Հենց այստեղ է, որ ներքևում գտնվող խորը հնարավորություններով գործընկեր ունենալը պարզապես հարմար չէ. դա էական է: Վերցրեք այնպիսի ընկերություն, ինչպիսին է Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY). Դուք նայում եք նրանց պատմությանը՝ ավելի քան 30 տարվա ձուլման և հաստոցների արտադրության մեջ: Դա ձեզ ինչ-որ բան է ասում: Երբ ես մատակարարում եմ MIM-ի մասեր կամ համագործակցում եմ կաղապարողի հետ, ես պարզապես սինթերման ծառայություն չեմ գնում: Ես գնում եմ ամբողջ ճանապարհորդությունը վարելու հնարավորությունը:
Տիպիկ սցենար. մենք եռում ենք 316 լ չժանգոտվող պողպատից փականի բաղադրիչ: Այն պետք է կրիտիկական անցքի, որը պահվում է +/- 0,013 մմ հանդուրժողականությամբ, մակերեսային ծածկույթ, որը միայն MIM-ը չի կարող հասնել: MIM գործընթացը մեզ տանում է 95%-ով այնտեղ՝ վերահսկվող նեղացումով: Այնուհետև մենք այն ուղարկում ենք QSY-ի նման խանութ՝ այդ մեկ անցքի վրա ճշգրիտ CNC մշակման համար: Նրանց փորձը նմանատիպ նյութերի հետ իրենցից ներդրումային ձուլում և կեղևի կաղապարի ձուլում աշխատանքը նշանակում է, որ նրանք հասկանում են մետաղագործությունը: Նրանք գիտեն, թե ինչպես կարելի է ամրացնել սինթրեված մասը (այն այնքան էլ կոշտ չէ, որքան դարբնոցը), ինչ սնուցումներ և արագություններ օգտագործել ծակոտկեն մոտ ցանցաձև երկրաչափության վրա և ինչպես պահպանել չժանգոտվողի կոռոզիոն դիմադրությունը հաստոցավորումից հետո: Փորձելն անել դա ընդհանուր մեքենաների խանութի միջոցով ջարդոնի և սրտի ցավի բաղադրատոմս է:
Նրանց աշխատանքը հատուկ համաձուլվածքների հետ.կոբալտի վրա հիմնված համաձուլվածքներ, նիկելի վրա հիմնված համաձուլվածքներ- ևս մեկ հիմնական համընկնում է: Սրանք սովորական են MIM-ում բժշկական և օդատիեզերական կիրառությունների համար: Նրանք դժվար է մեքենայացնել: Ձուլող սարքը, ով կարող է եռացնել Inconel 718-ը, և մեքենավարը, ով կարող է ավարտել այն, հզոր համադրություն են: Այն պարզեցնում է մատակարարման շղթան և, որ ավելի կարևոր է, ապահովում է, որ որակի հաշվետվողականությունը չբաժանվի երեք տարբեր վաճառողների միջև, ովքեր մեղադրում են միմյանց: Դուք կարող եք գտնել դրանք իրենց հարթակում, https://www.tsingtaocnc.com, որը մանրամասնում է նրանց միջգործընթացային հնարավորությունները։ Այդ ինտեգրումն այն է, ինչը լավ MIM հատվածը վերածում է հուսալի, բարձր արդյունավետության բաղադրիչի:
Դասեր խրամատներից. ձախողում, որն ավելին է սովորեցնում, քան հաջողությունը
Թույլ տվեք կիսվել կոպիտ ձախողմամբ. Սկզբում մենք նախագիծ ունեինք 17-4PH-ում անօդաչու սարքի տեսախցիկի համար: Մասն ուներ բարակ, թիկնազարդ թեւ։ Դիզայնը հիանալի տեսք ուներ էկրանին: Առաջին հոդվածներն անցել են ստուգում: Մոտ 50,000 կտոր արտադրվելով՝ մենք սկսեցինք դաշտային վերադարձ ստանալ ճաքած զենքերի համար: Խափանումների վերլուծությունը ցույց է տալիս թևի կենտրոնական գծի երկայնքով ընդհատվող ծակոտկենությունը, որը գործում է որպես սթրեսի կենտրոնացնող:
Հետմահճակալը ցավալի էր, բայց ուսանելի: Խնդիրը կաղապարի ձևավորման մեջ էր: Դարպասը, որտեղ հումքը մտնում է խոռոչը, տեղադրվել է ոչ թե օպտիմալ հոսքի, այլ հեշտ հեռացման համար: Այդ բարակ ձեռքի համար այն ներարկման ժամանակ մի փոքր տատանում առաջացրեց հոսքի ճակատում: Այդ միկրո վարանումը թույլ տվեց, որ փոշին և կապակցիչը բաժանվեն ընդամենը մի մասնաբաժնի՝ հանգեցնելով խտության փոփոխության: Պղտորման ժամանակ այդ փոփոխությունը դարձավ նուրբ, միջհատիկավոր ծակոտկեն կառուցվածք: Այն չի ֆիքսվել ստանդարտ խտության ստուգմամբ կամ նույնիսկ ռենտգենով մեր նմուշառման արագության վրա: Դա միայն ձախողվեց դաշտում դինամիկ հոգնածության պայմաններում:
Ուղղումը թանկ էր. նոր կաղապար՝ փոփոխված դարպասով և տաք վազող համակարգով՝ հոսքը ավելի լավ վերահսկելու համար: Դա ինձ սովորեցրեց, որ MIM-ի դեպքում դիզայնի յուրաքանչյուր որոշում՝ դարպասի գտնվելու վայրը, պատի հաստության անցումները, անկյունային շառավիղները, ուղիղ գիծ ունեն միկրոկառուցվածքային արդյունքի համար: Դուք պարզապես մի մաս չեք նախագծում. Դուք նախագծում եք փոշի-կապակցիչ լուծույթի հոսքի ուղին և դրա հետագա համախմբումը ջերմության միջոցով: Դա համակարգերի ինժեներական մարտահրավեր է, որը քողարկված է որպես մետաղի ձևավորման գործընթաց:
Այսպիսով, երբ մարդիկ հարցնում են, թե արդյոք Metal Injection Molding-ը ճիշտ է իրենց նախագծի համար, իմ պատասխանը երբեք պարզ այո կամ ոչ չէ: Դա մի շարք հարցեր է երկրաչափության, ծավալի, նյութի առանձնահատկությունների և, ամենակարևորը, այն մասին, թե ինչ է տեղի ունենում այն բանից հետո, երբ մասը դուրս է գալիս սինթերման վառարանից: Դա հզոր գործիք է, բայց ճշգրիտ: Դուք պետք է հասկանաք նրա լեզուն՝ հումքի լեզուն, սինթերմային մթնոլորտը և իզոտրոպային կծկումը, և ձեզ պետք են գործընկերներ, ովքեր խոսում են ճշգրիտ հաստոցների և մետալուրգիայի հարակից լեզուներով՝ վերջնական ստեղծագործությունը երգելու համար: Դա MIM-ի իրական աշխարհն է՝ հեռու փայլուն բրոշյուրներից:
