요즘 '복잡하고 값싼 부품'을 뜻하는 전문 용어로 'MIM'이 많이 등장하는 것을 볼 수 있습니다. 그것이 첫 번째 오해입니다. 그것은 마술도 아니며 항상 저렴한 것도 아닙니다. 실제 이야기 금속 사출 성형 공정 금형이 닫히기 훨씬 전에 공급원료의 지저분하고 중요한 단계에서 시작됩니다. 잘못하면 다른 것은 중요하지 않습니다.
원료의 춤: 과학보다 예술에 가깝습니다.
모두가 성형 또는 소결에 대해 이야기하지만 신뢰할 수 있는 MIM 작업의 핵심은 공급원료의 균질성입니다. 우리는 단순히 금속 분말과 바인더를 혼합하는 것이 아닙니다. 우리는 균일하고 유동성이 있는 화합물을 만들고 있습니다. 비율이 전부입니다. 바인더가 너무 많나요? 탈지 중에 슬럼핑과 뒤틀림이 발생합니다. 너무 적나요? 얇은 부분은 채울 수 없습니다. 동일한 사양을 사용하더라도 여러 공급업체의 배치가 크게 다르게 동작하는 것을 보았습니다. 그것은 단지 파우더의 D50에 관한 것이 아닙니다. 입자 모양 분포입니다. 물론 가스 원자화로 인한 구형 분말이 더 잘 흐르지만, 소결 프로파일에 주의하지 않으면 둥근 모양이 때때로 최종 밀도를 손상시킬 수 있습니다.
초기에 우리는 단면적이 2mm에서 0.5mm까지인 소형 수술 기구 레버에 대한 프로젝트를 진행했습니다. 우리는 표준 316L 공급원료를 사용했습니다. 금형에서 나온 부품은 완벽해 보였습니다. 그런 다음 촉매 분리가 이루어졌습니다. 얇은 부분이 그냥... 사라졌어요. 녹지 않았지만 구조적으로 파손되었습니다. 질량 차이에 비해 바인더 제거율이 너무 공격적이었습니다. 교훈? 공급원료 배합은 재료뿐만 아니라 부품의 기하학적 구조에도 맞게 조정되어야 합니다. 모든 크기에 맞는 파우더/바인더 혼합은 상심의 비결입니다. 이를 세부적으로 이해하는 파트너, 즉 다음과 같은 사람이 필요합니다. 칭다오창센위안과기유한회사(QSY). 수십 년간의 정밀 주조 경험을 통해 그들은 열 응력 하에서 재료 거동의 중요성을 파악하고 있으며, 이는 MIM 공급원료 관리 및 소결에 직접적으로 적용되는 사고방식입니다.
그리고 바인더 시스템 자체는 완전히 다른 세계입니다. 왁스 폴리머, 수용성, 촉매 – 각각 부품에 지문을 남깁니다. 촉매(질산 증기 사용)는 빠르지만 특정 합금을 공격할 수 있습니다. 열탈착은 느리지만 부드럽습니다. 여기에서의 선택에 따라 용광로 일정, 부품 처리 및 결함률이 결정됩니다. 이는 도구를 설계하기 전에 결정하는 기본적인 선택입니다.
소결: 마술(그리고 수축)이 실제로 일어나는 곳
이것이 성패를 좌우하는 단계입니다. 당신은 '갈색 부분'을 얻었습니다. 깨지기 쉽고 모두 바인더와 분말 뼈대입니다. 용광로 사이클은 금속이 되는 곳입니다. 수축은 일반적으로 약 15~20%로 예측 가능하지만 완벽하게 등방성은 아닙니다. 길고 평평한 부분은 세터에 올바르게 지지되지 않으면 휘어질 수 있습니다. 우리는 한때 커넥터 플레이트 배치를 실행했습니다. 장착 구멍의 치수 공차가 엄격했습니다. 이론적인 소결 밀도에 도달했지만 구멍은 몇 미크론만큼 타원화되었습니다. 왜? 로 분위기는 약간의 변화를 가지고 있었습니다. 벨트 왼쪽 부품의 온도 분포는 오른쪽 부품과 다릅니다.
분위기 조절이 전부입니다. 수소, 아르곤, 진공 또는 분해된 암모니아. 스테인레스 강의 경우 침탄 없이 깨끗한 표면을 얻으려면 완벽한 환원 분위기가 필요합니다. 작은 누출, 약간의 산소 유입으로 부서지기 쉬운 딱딱하고 소결된 부품이 생깁니다. 육안으로도 항상 보이는 것은 아닙니다. 우리는 육안 검사와 기본적인 치수 검사까지 통과한 17-4 PH 부품 배치를 보유하고 있었습니다. 그러나 적용에서는 피로로 인해 실패했습니다. 금속 조직학에서는 결정립 경계를 따라 산화물 함유물이 발견되었습니다. 이는 소결의 중요한 중간 단계에서 공기의 흔적입니다.
주조소의 경험이 실제로 드러나는 곳입니다. 표준강에서 니켈 기반 초합금에 이르는 합금을 사용한 쉘 및 매몰 주조 분야에서 30년 이상 운영된 QSY와 같은 회사는 열처리를 뼈대로 이해하고 있습니다. 특수 합금이 고온에서 어떻게 작용하는지, 오염을 방지하기 위해 대기를 관리하는 방법에 대한 지식은 직접적으로 이전할 수 있으며 매우 중요합니다. 금속 사출 성형 공정. 그들은 소결이 단지 '가열'하는 것이 아니라는 것을 알고 있습니다. 그것은 통제된 변태이다.
툴링 트랩 및 2차 작업
사람들은 MIM이 가공을 제거한다고 생각합니다. 그것을 최소화합니다. 여전히 거의 항상 보조 작업이 필요합니다. 언더컷이나 완벽한 직각 내부 모서리와 같이 성형할 수 없는 형상을 위한 EDM입니다. 중요한 씰링 표면이나 나사산을 위한 가벼운 CNC 가공. 때로는 치수를 높이기 위해 소결 후 코이닝 작업을 수행합니다. 트랩은 MIM 부품이 마치 최종 그물 모양 부품이 될 것처럼 설계하고 있습니다. 프로세스에 맞게 디자인해야 합니다. 넉넉한 반경, 가능한 경우 균일한 벽 두께, 구배 각도 등은 제안 사항이 아닙니다.
카메라 하우징 부품용 도구가 생각납니다. 디자이너는 아름답고 날카로운 미적 우위를 원했습니다. 반경이 0입니다. 우리는 그것을 시도했습니다. 공급 원료는 일관되게 채워지지 않으며 갈색 상태에서 배출 또는 취급 중에 모서리가 부서질 수 있습니다. 우리는 돌아가서 0.1mm 반경을 추가해야 했습니다. 최종 제품에서는 보이지 않았지만 부품을 제조 가능하게 만들었습니다. 도구 자체는 또 다른 짐승입니다. 사출 성형 툴링이므로 광택이 나고 통풍이 잘 되며 적절한 게이팅이 필요합니다. 그런데 금속가루로 긁어내고 계시네요. 모서리와 게이트의 마모는 플라스틱보다 높습니다. 해당 유지 관리에 대한 계획을 세워야 합니다.
이것이 바로 풀 서비스 제공업체와의 시너지 효과입니다. QSY의 역량을 살펴보면 주조 전문 분야와 함께 CNC 가공도 나열되어 있습니다. 그게 핵심이에요. 소결된 MIM 부품을 사내에서 가져와서 중요한 데이텀 표면을 가공하거나 성형이 불가능한 교차 구멍을 드릴링할 수 있습니다. 이러한 수직적 통합은 품질과 비용을 제어합니다. 깨지기 쉬운 소결 부품을 다른 기계 공장으로 배송하여 손상될 위험이 없습니다.
물질적 현실: 단지 스테인레스만을 위한 것이 아닙니다
브로셔 자료는 316L, 17-4PH, 일반 탄소강입니다. 그러나 흥미로운 적용은 이국적인 것에 있습니다. 우리는 무게 균형을 맞추기 위해 텅스텐 무거운 합금을 사용한 작업을 수행했으며 심지어 티타늄을 사용한 몇 가지 시도도 했습니다. Ti MIM은 그 자체로 악몽입니다. 고진공에서 소결하고 분말은 비싸고 취급하기 자연발화성입니다. 그 결과는 복잡하고 가벼운 생체의학 임플란트입니다. 하지만 수율... 그게 문제입니다.
이는 앞서 언급한 것과 같은 전문가의 소재 포트폴리오와 완벽하게 일치합니다. 매몰 주조 분야에서 코발트 기반 및 니켈 기반 합금에 대한 경험은 큰 자산입니다. 이러한 합금에는 액상 소결, 활성화 소결과 같은 고유한 소결 특성이 있으며, 다른 공정의 일반 야금학적 특성을 알면 유리하게 출발할 수 있습니다. 는 금속 사출 성형 공정 초합금 부품의 경우 단순히 재료 설정만 다른 것이 아닙니다. 치밀화와 미세구조 개발에 대한 완전히 다른 철학입니다.
Fe-Si 또는 Fe-Ni와 같은 연자성 합금도 무시할 수 없습니다. 고밀도와 올바른 자기 특성을 모두 달성하기 위해 이를 소결하는 것은 줄타기입니다. 온도가 너무 높으면 특성이 손실됩니다. 너무 낮으면 다공성이 있습니다. MIM이 진정으로 빛을 발하는 것은 스탬프를 찍을 수 있는 또 다른 일반 장비를 만드는 것이 아니라 이러한 틈새 응용 프로그램입니다.
MIM이 답이 아닌 경우
가장 중요한 부분이라 할 수 있습니다. MIM은 대용량, 복잡한 형상, 중간 공차 부품에 환상적입니다. 그러나 기본 스페이서, 직선 로드 등 부품이 단순하다면 가공이나 스탬핑을 사용하세요. 매우 높은 인장 강도 또는 주조 충격 인성이 필요한 경우 인베스트먼트 주조를 살펴보십시오. 일회용 프로토타입이 필요한 경우 표면 마감 문제에도 불구하고 3D 금속 프린팅이 더 나을 수 있습니다.
매몰주조와의 크로스오버가 특히 흥미롭습니다. 더 큰 부품(예: 100-150g 이상) 또는 중요한 부분에 다공성이 전혀 필요하지 않은 부품의 경우 잘 수행된 매몰 주조가 더 안정적이고 비용 효율적일 수 있습니다. QSY처럼 두 가지를 모두 제공하는 회사는 편견 없는 추천을 제공할 수 있습니다. 그들은 프로세스를 강요하려고 하지 않습니다. 그들은 인쇄물을 보고 이렇게 말할 수 있습니다. 이 기능 세트와 용량의 경우 MIM을 사용하면 단가가 30% 절약됩니다. 또는 이 내부 캐비티가 너무 깊습니다. 대신 쉘 몰드 주조를 살펴보겠습니다.
우리는 이것을 힘들게 배웠습니다. 한 클라이언트는 크고 상대적으로 간단한 브래킷을 위해 MIM을 요구했습니다. 도구는 거대하고 비용이 많이 들었고, 소결 왜곡은 전쟁이었고 부품 비용은 제작된 대안보다 높았습니다. 우리는 뒤로 물러섰어야 했습니다. 과정은 종교가 아니라 도구이다. 그 아름다움은 특별한 장점에 있습니다. 수십 개의 가공된 구성 요소를 하나의 디버링 처리된 즉시 사용 가능한 금속 조각으로 통합하여 만들어진 것이 아니라 자란 것처럼 용광로에서 나옵니다. 작동하면 뛰어난 엔지니어링입니다. 억지로 하면 비용이 많이 드는 문제일 뿐입니다.
