Егер сіз өндірісте ұзақ уақыт айналыссаңыз, металл инъекциялық қалыптау (MIM) туралы қадамды естідіңіз. Ол жиі пластикалық қалыптаудың қарапайымдылығымен кез келген күрделі, кішкентай металл бөлікті жасай алатын сиқырлы процесс ретінде сатылады. Адамдардың ең бірінші шалынып кететін жері осы. Бұл сиқыр емес және бұл, әрине, кез келген бөлік үшін емес. Шындық - ұнтақ металлургиясы мен пластикалық инъекциялық қалыптау принциптері арасындағы қатал, егжей-тегжейлі би, егер сіз процестің шекараларын құрметтемесеңіз, нәрселерді бүйірден бұруға мүмкіндік береді. Мен тым көп жобалардың күрделілігі мен көлемінің сиреналық әніне байланысты, агломерациялық бұрмалану немесе шикізаттың сәйкессіздігі жағалауында қирағанын көрдім.
MIM негізі: бәрі шикізат пен байланыстырғышқа қатысты
Процесс басталатын жерден бастайық: шикізат. Бұл пластикпен араласқан металл ұнтағы ғана емес. Бұл өте жұқа, сфералық металл ұнтағының (20 микрон немесе одан аз деп ойлаңыз) біртекті қоспасы және көп компонентті байланыстырғыш жүйе. Тұтқыр уақытша желім болып табылады. Бұл қоспаны дұрыс алу шайқастың 80% құрайды. Егер ұнтақ мінсіз бөлінбесе, сіз тығыздық градиенттерін аласыз. Агломерация кезінде бұл бөлік картоп чипі сияқты бұралып қалады. Мен жаңа қорытпа жеткізушісімен апта бойы күрескен хирургиялық қайшы компонентіне арналған жоба есімде. Ұнтақ лотында бөлшектердің мөлшері аздап басқаша болды. Бұл зертханалық есепте жақсы көрінді, бірақ пішінделген бөліктерде біртүрлі, майлы бет сезімі болды. Синтерленген, олар сынғыш болды. Кінәлі? Ұнтақтың беткі қабатының өзгеруі оның байланыстырғышты сулану жолын өзгертіп, қалыптау кезінде байланыстырғыштың бөлінуіне әкелді. Кішкентай спецификация, үлкен сәтсіздік.
Содан кейін қалыптаудың өзі бар. Сіз бұл түйіршіктелген шикізатты 50-100 мың доллар тұратын құралға енгізіп жатырсыз. Бұл пластикалық инъекциялық қалыптау сияқты көрінеді және сезінеді, бірақ параметрлері әртүрлі. Балқыманың тұтқырлығы жоғарырақ, сондықтан сіз абразивті материалмен жұмыс істеп жатырсыз. Құралдың тозуы - нақты, тұрақты шығындар. Сіз машинаны жай ғана орнатып, оны ұмыта алмайсыз. Біз алғашқы түсірілімдерден бастап әрбір маңызды өлшем бойынша процесс мүмкіндіктерін зерттеуді (Cpk) жүргіземіз. Тіпті сол кезде де қыздырғыш жолағы бөшкеде істен шығады, температура профилі ауысады және кенеттен сіздің инъекция қысымыңыз өшіп қалады, бұл шамалы бос орындарды тудырады. Бұл бос орындар беткі шұңқырлар ретінде агломерациядан кейін көрінбеуі мүмкін.
Бөлу сатысы инъекциялық қалыптау бөлігі аяқталып, металл бөлігі басталады. Бұл бастапқы байланыстырғышты кетіру үшін баяу, мұқият химиялық немесе термиялық процесс. Асықтырыңыз, сонда сізде жарықтар немесе көпіршіктер пайда болады. Көптеген жаңадан келгендер бұл жай ғана пеш циклі деп ойлайтын қадам. Бұл басқарылатын ыдырау сияқты. Осыдан кейін сізде қоңыр бөлік қалады - темір ұнтағының нәзік, кеуекті қаңқасы тірек тіреуішімен біріктірілген. Бұл қамқорлықпен айналысатын уақыт.
Агломерация: қайтып келмейтін нүкте
Синтерлеу MIM процесінің жүрегі болып табылады. Бұл жерде қоңыр бөлік тұтас металл бөлікке айналады. Сіз оны басқарылатын атмосфералық пеште (көбінесе сутегі немесе вакуумда) металдың балқу нүктесінен сәл төмен қыздырып жатырсыз. Бөлшектер балқытады. Бөлшек қысқарады, болжамды және біркелкі, сіз үміттенесіз. Біз шөгу коэффициенті туралы айтамыз, әдетте шамамен 15-20%, ол қалып дизайнында дәл өтеледі. Бірақ болжау - теориялық термин.
Мен атыс қаруына арналған үлкен көлемді құрамдас бөлікте жұмыс істедім. Бөлшек ұзын, жіңішке тұтқа болды. Пеште бөлшектер керамикалық қондырғыларда тіреледі. Егер орнатушы мінсіз тегіс болмаса немесе пеште ыстық аймақ болса, агломерацияның пластикалық сатысында бұл ұзын бөлік өз салмағымен салбырап қалуы мүмкін. Бізде 30% аздап қисықтықпен шыққан партия болды. Өткізу/қозғалмау көрсеткішін бірден істен шығару жеткіліксіз, бірақ соңғы жинақтағы серіппелі кернеуге әсер ету үшін жеткілікті. Негізгі себеп? Агломерациялық пештегі тозған конвейерлік рельс температураның күрт көтерілуі кезінде әрең сезілетін діріл тудырады. Біз оны тапқанша бәрін тексеруге бірнеше күн қажет болды.
Атмосфера тағы бір үнсіз айнымалы болып табылады. Тот баспайтын болаттан жасалған 17-4PH үшін көміртегі мазмұнын бақылау үшін бір нәрсенің ішінара қысымы қажет, бұл соңғы қаттылық пен коррозияға төзімділікке тікелей әсер етеді. Пеш есігінің тығыздағышындағы кішкене ағып кету оттегіні енгізеді және сіз шаршау мерзімін бұзуы мүмкін беттік тотығуды аласыз. Тұзды шашырату сынамасын жасамайынша, оны көрмейсіз. Дәл осы жасырын өзара әрекеттесулер бөлшектерді басқаратын цехты оларды құрастыратын дүкеннен ажыратады.
MIM қайда сәйкес келеді және қайда сәйкес келмейді
MIM өңдеу немесе инвестициялық құюды барлық тақтадағы алмастырғыш емес. Оның тәтті жері күрделі, шағын және орташа өлшемді бөліктер (100 грамнан төмен, көбінесе 25 граммнан төмен деп ойлаймын), олар жылына 10 мың данадан жоғары көлемдегі желілік пішінді өндіруді қажет етеді. Тісті беріліс бөлшектерін, ортопедиялық кронштейндерді, атыс қаруының бөлшектерін, қосқыштарды ойлаңыз. Егер сіз оны екі операцияда жолақ қорынан оңай өңдей алсаңыз, MIM көлемі жағынан да бәсекеге қабілетті емес шығар. Құрал құны кедергі болып табылады.
Бірақ ішкі жіптері, бүйірлік тесіктері және жұқа қабырғалары бар тот баспайтын болаттан жасалған миниатюралық корпус сияқты бөлік үшін бе? Міне, MIM жарқырайды. Сіз барлық мүмкіндіктерді бір кадрда қалыптастырасыз. Балама материалдың үлкен қалдықтары және баяу цикл уақыты бар кішкентай дайындамаларды өңдейтін көп осьті CNC болуы мүмкін. Мен стоматологиялық тұтқаның бір бөлігін бағалағаным есімде. Бұл кішкентай, күрделі металл басқатырғыш сияқты болды. Өңдеу құны астрономиялық болды және төзімділік жинақтау мәселелері болды. MIM оны мүмкін болатын диапазонға әкелді, дегенмен пішіндеу кезінде ұнтақты орау мәселелерін болдырмау үшін кейбір ішкі бұрыштарды қайта құруға тура келді.
Материалдық қасиеттер жиі талқыланады. Агломерленген MIM бөлігі әдетте өңделген материалдың тығыздығының 95-99% құрайды. Көптеген қолданбалар үшін механикалық қасиеттер жеткілікті. Бірақ егер сізге жалған бөлікке сәйкес келетін ең жоғары созылу күші немесе ұзарту қажет болса, MIM сізді ол жерге жеткізбеуі мүмкін. Бұл сауда-саттық. Сіз дизайн күрделілігі мен өлшем бірлігінің құны үшін ең жоғары өнімділікті сатып жатырсыз.
Өңдеу қол алысуы: серіктестерге QSY ұнайтыны неліктен маңызды?
Бұл жиі жіберіп алған маңызды сәт: өте аз MIM бөліктері шынымен желілік пішінге ие. Көпшілігі қосымша операцияларды қажет етеді. Бұл жерде терең төмен ағын мүмкіндіктері бар серіктес болу жай ғана ыңғайлы емес; бұл өте маңызды. сияқты компанияны алыңыз Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY). Сіз олардың құю және өңдеудегі 30 жылдан астам тарихына қарайсыз. Бұл сізге бір нәрсені айтады. Мен MIM бөлшектерін алған кезде немесе қалыптаушымен жұмыс істегенде, мен агломерация қызметін ғана сатып алмаймын. Мен бүкіл сапарды басқару қабілетін сатып аламын.
Әдеттегі сценарий: біз 316L тот баспайтын болаттан жасалған клапан компонентін агломерациялаймыз. Ол үшін +/- 0,013 мм рұқсат етілген сыни саңылау қажет, бұл тек MIM қол жеткізе алмайды. MIM процесі бізді бақыланатын кішірейтумен 95% алады. Содан кейін біз оны QSY сияқты дүкенге сол бір ұңғымада дәл CNC өңдеу үшін жібереміз. Олардың ұқсас материалдармен тәжірибесі инвестициялық құю және қабықша қалыпқа құю жұмыс істеу олардың металлургияны түсінетінін білдіреді. Олар агломерацияланған бөлікті қалай бекіту керектігін біледі (ол соғылған дайындама сияқты қатты емес), кеуекті желіге жақын геометрияда қандай берілістер мен жылдамдықтарды пайдалану керектігін және өңдеуден кейін тот баспайтын материалдың коррозияға төзімділігін қалай сақтау керектігін біледі. Мұны жалпы машиналық цехпен жасауға тырысу - сынықтар мен жүрек ауруының рецепті.
Олардың арнайы қорытпалармен жұмысы —кобальт негізіндегі қорытпалар, никель негізіндегі қорытпалар— тағы бір кілттің қабаттасуы. Бұл медициналық және аэроғарыштық қолданбалар үшін MIM-де кең таралған. Оларды өңдеу қиын. Inconel 718-ді агломерациялай алатын қалыптаушы және оны аяқтай алатын машинист - бұл қуатты комбинация. Ол жеткізу тізбегін оңтайландырады және ең бастысы, бір-бірін кінәлайтын үш түрлі жеткізушілер арасында сапа жауапкершілігінің бөлінбеуін қамтамасыз етеді. Сіз оларды платформасында таба аласыз, https://www.tsingtaocnc.com, бұл олардың кросс-процесс мүмкіндіктерін егжей-тегжейлі көрсетеді. Бұл интеграция жақсы MIM бөлігін сенімді, жоғары өнімді құрамдас бөлікке айналдыратын нәрсе.
Траншеялардан алынған сабақтар: сәттіліктен гөрі көп нәрсені үйреткен сәтсіздік
Бір сәтсіздікпен бөлісуге рұқсат етіңіздер. Ертеде бізде 17-4PH ұшқышсыз камераның гимбал кронштейніне арналған жоба болды. Бөлшектің жіңішке, консольді қолы болды. Дизайн экранда жақсы көрінді. Алғашқы мақалалар тексеруден өтті. Өндіріске шамамен 50 000 дана болған кезде, біз жарылған қарулар үшін далалық қайтарымдарды ала бастадық. Сәтсіздікті талдау қолдың орталық сызығы бойында кернеуді шоғырландырғыш ретінде әрекет ететін үзік-үзік кеуектілікті көрсетті.
Өлімнен кейінгі тексеру ауыр, бірақ тәрбиелік болды. Мәселе қалып дизайнында болды. Шикізаттың қуысқа кіретін қақпасы оңтайлы ағын емес, оңай шығару үшін орналастырылған. Бұл жіңішке қол үшін бұл инъекция кезінде ағынның алдыңғы жағында аздап кідіріс тудырды. Бұл микро-тұрақсыздық ұнтақ пен байланыстырғыштың бір бөлігін бөлуге мүмкіндік берді, бұл тығыздықтың өзгеруіне әкелді. Агломерацияда бұл вариация нәзік, түйіршік аралық кеуек құрылымына айналды. Оны стандартты тығыздық тексерулері немесе тіпті сынама алу жиілігі бойынша рентгендік зерттеу арқылы ұстаған жоқ. Ол даладағы динамикалық шаршау кезінде ғана сәтсіздікке ұшырады.
Түзету қымбат болды: ағынды жақсырақ басқару үшін өзгертілген қақпасы бар жаңа қалып және ыстық жүгіру жүйесі. Бұл маған MIM көмегімен әрбір дизайн шешімі – қақпаның орналасуы, қабырға қалыңдығының ауысуы, бұрыш радиустары – микроқұрылымдық нәтижеге тікелей сызығы бар екенін үйретті. Сіз жай ғана бөлшекті құрастырып жатқан жоқсыз; сіз ұнтақ-байланыстырушы суспензияның ағынының жолын және оны жылу арқылы кейіннен біріктіруді жобалап жатырсыз. Бұл металл түзу процесі ретінде жасырылған жүйелік инженерия мәселесі.
Сонымен, адамдар металл инъекциялық қалыптау олардың жобаларына сәйкес келеді ме деп сұрағанда, менің жауабым ешқашан қарапайым иә немесе жоқ. Бұл геометрия, көлем, материал сипаттамалары және, ең бастысы, бөлік агломерациялық пештен шыққаннан кейін не болатыны туралы бірқатар сұрақтар. Бұл күшті құрал, бірақ дәл. Сізге оның тілін түсіну керек - шикізат, агломерациялық атмосфера және изотропты шөгу тілі - және соңғы туындыны шырқау үшін дәл өңдеу мен металлургияның көрші тілдерінде сөйлейтін серіктестер қажет. Бұл жылтыр брошюралардан алыс MIM шынайы әлемі.
