«Металл құю материалдары» дегенді естігенде, адамдардың көпшілігі металл ұнтағына секіріп кетеді. Бұл тақырыптағы акт, әрине. Бірақ сіз кез келген уақытты цех алаңында өткізген болсаңыз, нақты оқиға байланыстырғыш жүйеден басталып, пеш атмосферасымен аяқталатынын білесіз. Бұл тек рух емес, бүкіл коктейль маңызды. Мен тым көп жобалардың тоқтап тұрғанын көрдім, себебі біреу әдемі, сфералық 17-4PH ұнтағын сатып алды, бірақ оны бөлшектің геометриясын өңдей алмайтын жалпы балауыз-полимерлі байланыстырғышпен жұптап, ажырату кезінде апатты бұрмалауға әкелді. Материал тек металл емес; бұл шикізат. Бұл бірінші және көбінесе ең қымбат сабақ.
Шикізат теңдеуі: ғылымнан гөрі өнер
Шикізатты дұрыс алу кейде алхимия сияқты сезіледі. Ұнтақты жүктеудің тамаша қатынасы - байланыстырғыштағы металл ұнтағының көлемдік пайызы - арқанмен жүру. Күрделі бөлік үшін оны тым жоғары итеріңіз, және сіз MIM үшін бағаланған өте ағындылығын жоғалтасыз. Инъекциялық қалыптау машинасы күреседі, сіз дәнекерлеу сызықтарын, бос жерлерді аласыз. Тым төмен және бөлік агломерация кезінде күтпеген жерден кішірейіп, спецификациядан шығып кетеді. Біз бір кездері газбен атомизацияланған 316 л ұнтақты пайдаланып, тозуы жоғары құрамдас үшін оқулықтағы ұсынымдардан сәл төмен жүктеуге тура келді. Неліктен? Бөлшектің қалың түйінге іргелес жатқан күлкілі жұқа көлденең қимасы болды. Стандартты жүктеу раковина белгілерін тудырды. Толтыруды қамтамасыз ету үшін біз азырақ төмен тығыздыққа ымыраға келдік, содан кейін компенсациялау үшін агломерациялық профильді бұрап алдық. Ол жұмыс істеді, бірақ ол ешқандай нұсқаулықта жоқ.
Дәл осы жерде байланыстырушының рөлі қылмыстық тұрғыдан төмен бағаланады. Бұл жай ғана уақытша желім емес. Термиялық немесе еріткішпен байланыстыру кезінде оның ыдырау кинетикасы ұнтақтың қаптамасымен тамаша синхрондалу керек. Бұл жерде сәйкессіздік бар және сіз ісініп, жарылып немесе «жасыл бөліктің» құлауын аласыз. Мен байланыстырушы жеткізуші катализаторды ескертусіз өзгерткен топтаманы есіме түсірдім. Бөлшектер пішіннен шыққан тамаша көрінді, бірақ дебинд пешінде олар шаршаған қамыр сияқты құлап кетті. Жалпы шығын. Ұнтақ бірдей болды, металл сипаттамасы өзгерген жоқ. Сәтсіздік байланыстырушы жүйенің «кіші» компонентінде болды.
Ал ұнтақтың сипаттамалары туралы сөйлесейік. Сфералық және бөлшектердің мөлшерін бөлу (PSD) - бәрі. Тар PSD орауыштың керемет теориясын бере алады, бірақ жақсы бақыланатын, сәл кеңірек тарату жиі тәжірибеде жақсырақ ағып, агломерацияны сенімдірек етеді. Кобальт-хромды медициналық имплант шикізаты үшін дұрыс PSD қисығын алу үшін екі түрлі ұнтақ лоттарын араластырғанша кеуектілік мәселелерімен күрестік. Әрбір лоттың техникалық парақтары «қолайлы» болды, бірақ сиқыр қоспада болды. Сіз мұны деректер парағынан білмейсіз; сіз оны жойылған партиялардан үйренесіз.
Агломерация: материал шынымен қалыптасатын жерде
Бұл қайтып келмейтін нүкте. Сіз нәзік «қоңыр бөлікті» қалыпқа келтірдіңіз және бөлдіңіз. Енді агломерациялық пеште металл бөлшектері балқытады және шынайы материал қасиеттері пайда болады. Дәл осы жерде сіздің негізгі материалды таңдауыңыз – тот баспайтын болат, аспаптық болат, арнайы қорытпа – отпен сыналады. Атмосфераны бақылау - патша. 17-4PH сияқты хромы бар болатты агломерациялау кезінде сутегі-азот атмосферасында оттегінің кішкене ағуы беткі көміртекті төмендетіп, коррозияға төзімділікті бұзуы мүмкін. Біз пештің атмосферасын, арзан сақтандыру полисін «сынау» үшін әрбір сыни партия алдында жалған бөлшектерді іске қосуды үйрендік.
Агломерация циклінің өзі материалға арналған арнайы рецепт болып табылады. Рампаның жылдамдығы, ұстап тұру температурасы, салқындату жылдамдығы - олардың барлығы соңғы микроқұрылымды белгілейді. Жұмсақ магниттік қорытпаны (мысалы, Fe-50%Ni) қажет ететін жоба үшін агломерация температурасынан салқындату жылдамдығы қажетті магнит өткізгіштігін дамыту үшін маңызды болды. Тым жылдам және біз мүлік терезесін жіберіп алдық. Спецификацияға жету үшін нәзік салқындатумен үш пеш жұмысы қажет болды. Сатып алу тапсырысындағы «материал» тек Fe-50Ni болды. Функционалды материал сол пеште жасалған.
Шөгу - шикізатқа тікелей байланысты басқа үлкен айнымалы. Біз изотропты шөгуді мақсат етеміз, бірақ ол ешқашан біркелкі болмайды. Дәл тісті беріліс құрамдас бөлігі үшін біз қалыпты 15-18% жеткізушінің талабы емес, 4140 қорытпасының нақты шикізаты үшін әзірлеген эмпирикалық шөгу коэффициенті негізінде қалып қуысын жобалауымыз керек болды. Біздің факторымыз сыни жазықтықта 16,7% ±0,3% болды. Бұл дәлдік жүздеген агломерацияланған бөлшектерді өлшеу және кері байланыстыру нәтижесінде пайда болды. Бұл компанияның ішкі ойын кітапшасында қалатын материалдық білімнің түрі.
Неліктен кобальт пен никель сияқты қорытпалар ойынды өзгертеді?
Кәдімгі тот баспайтын болаттан ұқсас салаларға көшу кобальт негізіндегі қорытпалар немесе никель негізіндегі қорытпалар MIM үшін бұл қиындық пен құнның қадамдық өзгеруі. Бұл жай ғана «әдемі болаттар» емес. Олардың агломерациялық терезелері керемет тар болуы мүмкін. Биомедициналық мақсатта қолдануға арналған кобальт-хром-молибден қорытпасы дәннің өсуінсіз толық тығыздыққа жету үшін 20 градус Цельсий терезесінде агломерациялануы мүмкін. Оны жіберіп алсаңыз, сіз қалдық кеуектілікке немесе морттылыққа ие боласыз.
Бұл жоғары өнімді қорытпалар үшін байланыстырғышты жою да қиынырақ. Олардың ұнтақтары жиі реактивті болады, сондықтан беттің ластануын болдырмау үшін баяу термиялық әдістерге қарағанда каталитикалық айыруды (мысалы, азот қышқылының буын пайдалану) таңдауға болады. Бұл процестің күрделілігі мен құнын арттырады. Бірақ қайтарым - бұл өңделген материалға жақын қасиеттері бар бөліктер - никельді суперқорытпадан MIM арқылы жасалған реактивті қозғалтқыштың жанармай инжекторының бұралғыштары туралы ойланыңыз. Құн тек материалдық шығында емес, таза пішіндегі күрделілікте.
Бұл терең құю және өңдеу тәжірибесі баға жетпеске айналатын аймақ. Инвестициялық құю және арнайы қорытпаларды өңдеуде ұзақ тарихы бар компания, сияқты Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY), MIM-ге басқа көзқарас әкеледі. Олар металлургиямен айналысты арнайы қорытпалар ондаған жылдар бойы олардың қабықша және инвестициялық құю операциялары арқылы. Бұл металдардың жылу астында қалай әрекет ететіні, олардың атмосферамен қалай әрекеттесетіні және оларды қалай өңдеуге болатыны туралы терең білім оларды қалыптау кезінде үлкен актив болып табылады. Олар агломерациядан кейінгі күй көптеген бөліктер үшін бастапқы дайындама ғана екенін түсінеді, содан кейін дәлдік қажет болады CNC өңдеу сыни сипаттамаларға соңғы төзімділіктерді қанағаттандыру. MIM процесі және материалды таңдау келесі өңдеу қадамын ескере отырып жасалған.
Өңдеу сілтемесі: MIM әрқашан «аяқталған» дегенді білдірмейді
Жалпы қате түсінік - MIM бөлшектері пештен пайдалануға дайын болады. Көпшілік үшін, иә. Бірақ жоғары дәлдіктегі қолданбалар үшін агломерациядан кейін қайталама операциялар орындалады. Бұл материалды таңдау үшін өте маңызды. Сіз алдын ала қатайтылған сортты немесе агломерациядан кейін термиялық өңдеуден өтетін сортты таңдай аласыз. Бірақ сіз өңдеуге қабілеттілікті де ескеруіңіз керек. Агломерленген MIM бөлігі жұқа, біркелкі микроқұрылымға ие, бірақ оны өңдеу әрқашан арман емес. Ол абразивті болуы мүмкін.
Бізде 440C тот баспайтын болаттан жасалған MIM бөлігі бар корпус болды, оған тесік қажет болды. Бөлшек агломерациядан кейін толығымен тығыз және қатты болды. Оны тікелей түрту - құралдарды шайнау болды. Агломерация циклін өңдеу үшін сәл жұмсақ күйде қалдыру үшін реттеуге тура келді, содан кейін одан кейінгі қатайтатын термиялық өңдеуді қосыңыз. «Материалдық» процесс былай болды: шикізатты қалыптастыру -> қалыптау -> байланыстыру -> агломерация (жұмсақ) -> CNC өңдеу -> термиялық өңдеу -> түпкілікті өнім. Пештен кейін материалдың сапары аяқталмады.
Бұл біріктірілген көрініс маңызды. Сондықтан ең табысты ойыншылардың кейбірі таза MIM дүкендері емес. Олар QSY сияқты процестерді біріктіретін интеграцияланған өндірушілер. Олар күрделі, жоғары қорытпалы құрамдас бөліктің сызбасын қарап, оны бағалай алады инвестициялық құю, MIM немесе гибридті тәсіл геометрияға, материалға және көлемге негізделген жақсы. Олардың құю және өңдеудегі 30 жылдық тәжірибесі олар MIM материалдарын тек қалыптау және агломерациялау қадамдарын ғана емес, бүкіл өндіріс тізбегін толық түсінетінін білдіреді. Олар материалдың шынайы құнына оның әрбір келесі операцияда қалай әрекет ететіні кіретінін біледі.
Сәтсіздіктер және олар басып шығаратын сабақтар
Сіз жетістіктерден материал үйренбейсіз. Сіз қоқыс жәшіктерінен үйренесіз. Ертеде біз автомобиль бөлшектеріне арналған төмен легирленген болат шикізатын іске қосуға тырыстық. Бөлшектер жақсы күйдірілген, керемет көрінді. Бірақ тұзды спрейді сынау кезінде олар бірнеше сағатта тот басқан, ал сол сорттың дәстүрлі өңделген бөлігі аптаға созылды. Кінәлі? Осы ұнтақтың беттік химиясына жақсы реттелмеген атмосфераға байланысты агломерация кезінде көміртегінің жоғалуы. Материалдың «бағасы» дұрыс болды, бірақ процесс оның тиімді құрамын өзгертті. Бізге MIM үшін жасалған, бетінің басқа пассивациясы бар ұнтаққа ауысып, пеш протоколын қатайтуға тура келді. Егер біз соңғы материалды жасайтын процесті бақыламасақ, спецификациялық парақ пайдасыз болды.
Басқа жолы біз MIM-ге қабілетті вольфрамды ауыр қорытпаны қолданып зерттедік. Тығыздығы керемет болды, бірақ шикізатты дәйекті түрде қалыптау қиын болды. Біз қақпалар мен жүгіргіштердің дизайнына, қалып температурасына, инъекция параметрлеріне бірнеше ай жұмсадық. Бізде функционалдық бөліктер бар, бірақ кіріс ешқашан көлем үшін экономикалық тұрғыдан тиімді болмады. Біз оны сақтадық. Материал қағаз жүзінде перспективалы болды, бірақ оны шикізаттан сенімді компонентке айналдырудың практикалық шындықтары жобаны жойды. Бұл әрекет ету және сәтсіздікке ұшырау арқылы ғана жасайтын маңызды шешім.
Сондықтан мен ойлаған кезде металл инъекциялық қалыптау материалдары енді мен қорытпалардың тізімін ғана көрмеймін. Мен шешімдер каскадын көремін: ұнтақ пішіні мен өлшемі, байланыстырғыш химиясы, ұнтақты жүктеу, дебинд әдісі, пеш атмосферасының профилі, мүмкін термиялық өңдеу және қажетті қайталама өңдеу. Материал - бұл бүкіл тізбек. Бұл процесс анықталған нысан. Оны дұрыс жасау әрбір сілтемені құрметтеу дегенді білдіреді және бұл білім сатып алынбайды — ол ішінара құрылады, сәтсіздікке ұшырайды, жылдар бойы. Бұл ұнтақты тапсырыс беру мен құрамдас бөлікті жасау арасындағы айырмашылық.
