Kai dauguma žmonių girdi „metalo liejimo mašiną“, jie įsivaizduoja vieną monolitinį įrenginį – savotišką pramoninį 3D spausdintuvą metalui. Tai pirmas klaidingas supratimas. Iš tikrųjų tai yra sistema, o pati mašina, įpurškimo blokas, yra tik labiausiai matoma dalis. Tikroji istorija vyksta ruošiant žaliavą, surišimo krosnį ir sukepinimo krosnį. Mačiau, kad per daug projektų stringa, nes jie skyrė biudžetą aukščiausios klasės projektams metalo liejimo mašina bet pamiršo pasroviui vykstančius šiluminius procesus. Mašina yra tikslus švirkštas; chemija ir terminis apdorojimas iš tikrųjų sukuria dalį.
Sistemos esmė: daugiau nei tik įpurškimas
Pakalbėkime apie įpurškimo įrenginį. Tai nepanašu į plastikinį liejimą įpurškiant, kai tiesiog išlydi ir šauni. Žaliava čia yra homogeninis smulkių metalo miltelių ir polimero rišiklio mišinys. Klampumas yra sudėtingas. Jei jūsų mašinos statinės temperatūros profilis tam tikroje zonoje nukrypsta net 10°C, galite atsiskirti – rišiklis nutekės į paviršių arba nusės milteliai. Prisimenu kai kuriuos mažus, sudėtingus nerūdijančio plieno chirurginius vadovus. Naudojome vokiečių gamintojo mašiną, tvirtą kaip ir bet kas, bet vis gaudavome laminarinio srauto defektų. Problema buvo ne mašinos slėgyje ar suspaudimo jėgoje; tai buvo varžto dizainas. Tai buvo per daug agresyvi tos konkrečios žaliavos šlyties jautrumui. Turėjome dirbti su medžiagų tiekėju, kad patobulintume segtuvų sistemą. Mašinos galimybes lemia jos suderinamumas su medžiaga, o ne tik jos talpa.
Suspaudimo jėga yra kita. Žmonės to apsės. Mums reikia 50 tonų mašinos! Daugeliui MIM dalių retai prireikia didžiulės jėgos, nes užpildote mažas ertmes. Tikslumas yra matavimas, šūvio valdymas ir galimybė išlaikyti pastovų, lėtą įpurškimo greitį, kad būtų išvengta purškimo. Įprasta klaida yra per didelis įpurškimo greitis, dėl kurio sulaikomas oras ir susidaro tuštumos, kurios atsiranda tik po sukepinimo. Įrenginio valdymo programinė įranga turi leisti atlikti lėtą kelių etapų užpildymą. Tai subtilus žaidimas.
Tada yra statinės ir varžto susidėvėjimas. Metalo milteliai yra abrazyviniai. Net ir naudodami grūdintus komponentus, jūs žiūrite į griežtesnį nei plastiko priežiūros grafiką. Aš ištraukiau varžtus po metų, kai naudoju 17–4 PH nerūdijančio plieno žaliavas, kurios atrodė smėliasrove. Jis keičia dozavimo zonos tūrį, paveikdamas šūvio svorio konsistenciją. To neišmoksi iš brošiūros; Jūs to išmokstate kiekvieną pamainą registruodami metimo svarmenis ir matydami dreifą.
„Make-or-Break“: pašalinimas ir sukepinimas
Čia iš tikrųjų yra magija ir galvos skausmas. Jūs galite turėti tobulą žalią dalį iš geriausių metalo liejimo mašina, o kitais veiksmais jį visiškai sugadins. Katalizinis surišimas, tirpiklis, terminis surišimas – kiekvienas turi savo krosnies reikalavimus ir diktuoja rišiklio sistemą, kurioje esate užsiblokavęs. Kartą bandėme pereiti nuo gerai žinomų žaliavų prie pigesnės alternatyvos, kad sumažintume klientų, gaminančių šaunamųjų ginklų komponentus, išlaidas. Naujoje žaliavoje buvo naudojamas kitas rišiklis. Mūsų krosnies išvalymo ciklas, kurį tobulinome daugelį metų, dabar buvo neteisingas. Dalys susidarė pūslių ir įtrūko, nes rišiklio pašalinimo greitis buvo per greitas. Visa partija, keli tūkstančiai dalių, išmesta. Mašina puikiai atliko savo darbą; proceso žinios nepavyko.
Sukepinimas yra paskutinė transformacija. Krosnies atmosfera (vandenilis, azoto-argono mišinys, vakuumas) yra labai svarbi. Tokiai kompanijai kaip Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY), turintys gilią specialių lydinių liejimo ir apdirbimo istoriją, tai yra pagrindinė sankirta. Jie supranta aukštos temperatūros metalurgiją. Nikelio arba kobalto pagrindu pagamintų superlydinių naudojimas per MIM yra kitoks žvėris nei standartinis nerūdijantis. Sukepinimo temperatūros profilis, laikymo laikas ir aušinimo greitis tiesiogiai lemia galutines mechanines savybes ir matmenų toleranciją. Susitraukimas yra nuspėjamas, maždaug 15–20%, tačiau jis nėra visiškai izotropinis. Ilga, plona detalė susitrauks kitaip nei stora stebulė. Tai kompensuojate įrankio konstrukcijoje, tačiau norint pasitikėti šiomis kompensacijomis, sukepinimo procesas turi būti nuoseklus.
Čia yra prasminga vertikaliai integruota operacija. QSY patirtis investicinio liejimo ir CNC apdirbimo srityje suteikia jiems aiškų pranašumą. Jie supranta beveik tinklinės formos formavimą ir tikslią apdailą. MIM dalis dažnai gaunama sukepinant, kai reikia lengvo CNC prisilietimo – išgręžiant tikrą skylę, frezuojant atskaitos taško paviršių. Turėdami tokią apdirbimo patirtį įmonės viduje, jie gali sukurti MIM procesą, kad būtų optimizuotas sukepinimo būsenai, tiksliai žinodami, kaip jis bus baigtas. Tai holistinis vaizdas, kurio trūksta daugeliui grynai veikiančių MIM parduotuvių.
Įrankiai: tylusis partneris
Joks aptarimas apie mašiną neapsiriboja nekalbant apie pelėsį. MIM įrankiai yra didelio tikslumo, dažnai su kelių ertmių išdėstymais šioms mažoms dalims. Vėdinimas yra labai svarbus. Kadangi žaliava iš tikrųjų nėra skysta, oro pašalinimas yra sunkesnis. Mes naudojome formas su vakuuminiu ventiliacijos kanalu, tiesiogiai prijungtą prie plokštelės. Formos plienas turi būti grūdintas, kaip H13, bet nupoliruotas iki veidrodinio paviršiaus. Bet koks smulkus įbrėžimas sukels tempimo žymes ir padidins išstūmimo jėgą, o tai gali iškraipyti gležną žalią dalį.
Aušinimo kanalai yra dar vienas subtilus menas. Norite greitai nustatyti rišiklį, kad sumažintumėte ciklo laiką, tačiau per greitas aušinimas gali sukelti stresą. Mačiau įrankius, kuriuose skirtingose zonose turėjome paleisti skirtingą aušinimo skysčio temperatūrą, kad subalansuotume sudėtingos dalies užpildymą ir aušinimą. Tai kartotinis. Vykdote eksperimentų planą (DOE). metalo liejimo mašina: sureguliuokite lydymosi temperatūrą, įpurškimo greitį, palaikymo slėgį ir aušinimo laiką, tada išmatuokite žalios dalies tankį ir matmenis. Tada pakoreguojate įrankį, galbūt pridedate perpildymo šulinį, kad užfiksuotumėte paskutinės pakopos medžiagą, ir vėl paleisite DOE. Tai pokalbis tarp mašinos parametrų ir įrankio geometrijos.
Realaus pasaulio pritaikymas ir medžiagų niuansai
Pažvelkite į pramonės šakas: medicinos, stomatologijos, šaunamųjų ginklų, automobilių jutiklių, plataus vartojimo elektronikos. Dalių kiekiai pateisina dideles išankstines įrankių ir procesų kūrimo išlaidas. Tipiškas pritaikymas gali būti nerūdijančio plieno kaulinis varžtas arba sudėtingos nikelio lydinio turbinos mentės mikrodronui. Medžiagų pasirinkimas, kaip rodo QSY specialių lydinių patirtis, yra didžiulis. Tačiau kiekviena medžiaga sukepiasi skirtingai. Titanium MIM reikalinga itin aukšto vakuumo krosnis. Sunkieji volframo lydiniai turi savo protokolus.
MIM grožis yra kelių dalių sujungimas į vieną. Mes dirbome su automobilių degalų purkštuko projektu – dalimi, kuri tradiciškai buvo pagaminta iš trijų atskirų dalių, sulituotų kartu. Sukūrėme jį kaip vieną MIM dalį iš 316 l nerūdijančio plieno. Iššūkis buvo pasiekti reikiamą paviršiaus apdailą vidaus kuro kanaluose tiesiai po sukepinimo, kad būtų išvengta papildomo apdirbimo. Prireikė kelių mėnesių koreguoti miltelių dydžio pasiskirstymą žaliavoje ir sukepinimo atmosferą, kad paviršiaus poringumas būtų sumažintas iki priimtino lygio. Mašinos užduotis buvo sukurti nepriekaištingą žalią dalį be jokių vidinių tuštumų, kurios vėliau galėtų tapti duobėmis.
Nesėkmė yra puikus mokytojas. Iš pradžių turėjome keramikos MIM projektą (kuris naudoja tą patį mašinos principą). Su juo elgėmės kaip su metalu. Neteisingai. Keraminio rišiklio perdegimo ciklas buvo visiškai kitoks, o sukepinimo susitraukimas viršijo 25%. Dalys siaubingai deformavosi. Tai mus išmokė, kad mašina yra universali platforma, tačiau proceso žinios – atrišimo ir sukepinimo receptai – yra konkrečios medžiagos ir neperduodamos. Negalite manyti, kad patirtis plieno srityje reiškia aliuminio oksidą arba silicio karbidą.
Integracija ir ateities perspektyva
Taigi kur yra metalo liejimo mašina sėsti šiandien? Jis tampa vis labiau susijęs. Šiuolaikinės mašinos turi integruotą procesų stebėjimą, seka šūvio slėgio profilius realiu laiku ir lygina juos su auksine kreive. Jei aptinkamas poslinkis, jis gali įspėti operatorių prieš padarant blogą dalį. Tai pereina prie pramonės 4.0, kur duomenys iš įpurškimo mašinos, atrišimo krosnies ir sukepinimo krosnies yra susiję su galutinės dalies kokybe.
Tokiam gamintojui kaip QSY, MIM integravimas kartu su liejimo formomis, investiciniu liejimu ir CNC apdirbimu sukuria galingą portfelį. Klientas gali turėti komponentą, kuris yra per sudėtingas tradiciniam apdirbimui, kurio tūris yra vidutinis (10–100 000 vienetų per metus) ir jam reikalinga aukštos kokybės medžiaga. MIM tampa idealiu sprendimu. Jie gali atlikti visą kelionę: dalių projektavimas MIM, žaliavų parinkimas, įrankių gamyba, formavimas, atrišimas, sukepinimas ir galutinis tikslus apdirbimas – visa tai po vienu stogu. Tai kontroliuoja kokybę ir sumažina logistinę trintį.
Galų gale, mašina yra labai svarbi priemonė, tačiau ji yra kvaila be aplinkinės medžiagų mokslo, šiluminių procesų inžinerijos ir tiksliųjų įrankių ekosistemos. Tikrasis įgūdis yra ne valdyti spaudą; tai žinoti, kaip suorganizuoti visą grandinę nuo miltelių iki atlikimo dalies. Tuo darbo birža skiriasi nuo tikro sprendimų tiekėjo. Išmoksite gerbti visą sistemą, o ne tik garsiausią įrangą ant grindų.
