Išgirdus „nerūdijančio plieno metalo liejimo įpurškimas“, vaizdas dažnai būna tobula, tinklo formos stebuklinga dalis. Tai yra pardavimo aikštelė. Realybė, ypač su tokiomis klasėmis kaip 316L arba 17-4 PH, yra nuolatinės derybos tarp geometrijos, savybių ir kainos. Daugelis mano, kad tai tik plastikinis liejimas su metalo milteliais – čia slypi pirmasis didelis klaidingas supratimas. Atrišimo ir sukepinimo etapai yra vieta, kur gyvuoja arba miršta tikrasis procesas, o dauguma nesėkmių, jei jos įvyks, tyliai atsiskleidžia.
Nerūdijančio plieno MIM žavesys ir tikrovė
Kreipimasis akivaizdus. Galite gaminti sudėtingus, mažo ir vidutinio dydžio nerūdijančio plieno komponentus, pasižyminčius geromis detalėmis ir tinkamomis mechaninėmis savybėmis, dažnai pašalinant antrinį apdirbimą. Pagalvokite apie chirurginių instrumentų nasrus, šaunamojo ginklo komponentus ar sudėtingas tvirtinimo detales. Tačiau „padorus“ yra pagrindinis žodis. Tai nėra kaltinė ar kaltinė medžiaga. MIM mikrostruktūra iš prigimties yra kitokia - homogeniškesnė, bet būdinga liekamoji poringumas. Daugeliui programų jis puikiai tinka, bet negalite tiesiog nurodyti „nerūdijančio plieno“ ant brėžinio ir manyti, kad MIM yra pakaitalas. Žaliavos pasirinkimas, miltelių dalelių dydžio pasiskirstymas ir sukepinimo atmosfera (vandenilis, argonas, vakuumas) tiesiogiai lemia galutinį atsparumą korozijai ir stiprumą. Mačiau, kad projektai stringa, nes specifikacijose buvo reikalaujama ASTM F138 (316L implanto klasės) atsparumo korozijai, tačiau parduotuvė vykdė standartinį pramoninį sukepinimo ciklą, dėl kurio prie grūdelių ribų iškrito nepriimtinas karbido kritulių kiekis.
Vienas specifinis galvos skausmas su nerūdijančio plieno MIM yra anglies kontrolė. Atliekant surišimą, jei terminis ciklas nėra kruopščiai valdomas, gali likti anglies, dėl kurios nerūdijančiame pliene gali susidaryti chromo karbidas, atimamas iš matricos chromas ir sunaikinamas atsparumas korozijai. Tai tylus gedimas – dalis atrodo gerai, išlaiko pagrindinio matmenų patikrinimą, bet sugenda lauke. Jums reikia tiekėjo, kuris supranta ne tik liejimą, bet ir metalurgiją. Tai yra investicijų atrankos pagrindas, pavyzdžiui, tai, ką matote tokioje įmonėje kaip Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY), tampa aktualus. Dešimtmečius jie buvo preciziškai formuojami metalu. Nors jų esmė yra kevalų liejimas ir investicinis liejimas, tas metalurginio apdirbimo gylis – žinant, kaip veikia šiluma nerūdijančio plieno ir specialūs lydiniai– yra pagrindinis įgūdis, kuris puikiai tinka MIM procesų kokybės priežiūrai. Kalbama apie fazių transformacijų valdymą.
Kitas praktinis pastebėjimas: matmenų nuspėjamumas. Į susitraukimą atsižvelgiama, tačiau jis ne visada yra izotropinis. Ilga plona detalė gali susitraukti kitaip nei stora stebulė. Kartą sukūrėme užrakto mechanizmo prototipą – mažą nerūdijančio plieno svirtį su tikslia kaiščio skyle. Liejimas buvo nepriekaištingas, bet po sukepinimo, skylė buvo elipsės formos, neapvali, dėl nevienodo tankio žaliojoje dalyje. Pataisymas nebuvo sukepinimo krosnyje; jis vėl buvo formuojamas ir uždaromas, užtikrinant tolygesnį miltelių srautą įpurškimo metu. Tai kartotinis, praktinis problemų sprendimas, atskiriantis dalių pardavėją nuo gamybos partnerio.
Sukepinimas: gamybos arba nutraukimo fazė
Tai yra jo esmė. Formuota „ruda“ dalis yra trapi, pilna polimero rišiklio. Atrišant rišiklis pašalinamas lėtai, atsargiai, kad dalis nenuslystų arba nesusidarytų defektų. Tada sukepinant metalo dalelės sulydomos. Nerūdijančio plieno atmosfera yra labai svarbi. Gryno vandenilio atmosfera gali būti puiki paviršiaus oksidų mažinimui ir dideliam tankiui pasiekti, tačiau tai kelia pavojų ir kainuoja. Vakuuminis sukepinimas daliniu argono slėgiu yra labiau paplitęs. Temperatūros profilis - rampos greitis, didžiausia temperatūra (dažnai šiek tiek žemiau solidaus linijos) ir laikymo laikas - tiesiogiai valdo galutinį tankį.
Siekti beveik teorinio tankio (tarkim, 96%+) yra įprasta, tačiau tai yra kompromisas. Didesnis tankis paprastai reiškia geresnį lankstumą ir atsparumą korozijai, bet taip pat didesnį susitraukimą ir didesnę dalių deformacijos ar iškraipymo riziką. Kartais grynai konstrukcinei daliai be skysčių poveikio priimtinas 93–94 % tankis yra tinkamas sąnaudų ir našumo sprendimas. Prisimenu laikiklį, pagamintą iš 17–4 PH, kur klientas reikalavo maksimalaus tankio. Mes tai pasiekėme, bet dalis šiek tiek deformavosi, todėl po sukepinimo reikėjo atlikti kalimo (dydžio) operaciją štampelyje, o tai padidino išlaidas. Ar tai buvo būtina? Tikriausiai ne, bet specifikacijų lape to reikalavo. Jame pabrėžiamas ankstyvo dialogo tarp projektavimo ir gamybos poreikis.
Po sukepinimo dalis dažnai reikia šiek tiek apdailos. Vartymas šlifavimui šalinti, šratinimas streso mažinimui arba net lengvas CNC apdirbimas, skirtas svarbiausioms savybėms. Čia tiekėjas su integruotu CNC apdirbimas galimybės, kaip ir QSY, turi pranašumą. Jie po vienu stogu gali valdyti visą vertės grandinę – MIM, sukepinimą, o vėliau – tiksliai apdirbti pagrindinio atskaitos taško paviršių arba sriegį. Tai supaprastina logistiką ir, dar svarbiau, užtikrina atskaitomybę. Jei apdirbta funkcija išjungta, nesulauksite diskusijų tarp MIM namų ir mašinų dirbtuvių, kaltinančių vienas kitą.
Medžiagos niuansai daugiau nei 316L
Nors 316L yra darbinis arkliukas, vis dažniau naudojamos kitos nerūdijančio plieno rūšys ir lydiniai. 17-4 PH yra populiarus, nes po sukepinimo gali būti sukietintas krituliais. Tačiau čia yra niuansas: sukepinimo ciklas 17–4 PH turi būti pritaikytas taip, kad nesusidarytų delta feritas, kuris gali sutrikdyti vėlesnę senėjimo reakciją ir galutinį kietumą. Negalite naudoti to paties krosnies profilio kaip ir 316L.
Tada yra egzotiškesnės medžiagos. Dalyvavau projektuose, kuriuose naudoju MIM lydiniai kobalto pagrindu (kaip CoCrMo dantų implantams) ir nikelio pagrindu pagaminti lydiniai. Tai visiškai kitoks žvėris. Milteliai brangūs, sukepinimo temperatūra aukštesnė, o proceso langai siauresni. Užteršimas kelia didelį susirūpinimą. Jūs negalite paleisti nikelio lydinio po nerūdijančio plieno partijos be kruopštaus krosnies išvalymo ir valymo. Tai nėra bendrojo darbo parduotuvės procesas; tam reikalingos specialios linijos ir rimti proceso valdymo protokolai. Įmonė, turinti istoriją specialūs lydiniai, vėlgi, kaip nurodyta QSY apimtyje, labiau tikėtina, kad tokiam darbui bus būdingos pagrindinės disciplinos, net jei jie taiko tai kitai formavimo technikai, pvz., MIM.
Medžiagos pasirinkimas taip pat yra susijęs su žaliava. Rišiklio/miltelių mišinys turi būti vienalytis. Dėl prastos žaliavos injekcijos metu gali susikaupti rišiklis, dėl ko susidaro skirtingo tankio milteliai, kurie vėliau sukepiasi netolygiai. Tai defektas, kurio vėliau beveik neįmanoma ištaisyti. Nuolatinis aukštos kokybės žaliavos tiekimas yra pusė darbo.
Kai MIM nėra atsakymas
Labai svarbu žinoti ribas. MIM netinka labai didelėms dalims (paprastai pagalvokite, kad nerūdijančio plieno svoris mažesnis nei 250 gramų). Tai prastai tinka detalėms su itin storu skerspjūviu, nes jos gali sulaikyti rišiklį ir blogai sukepinti šerdyje. Tai taip pat nėra idealu, jei jums reikia absoliučiai aukščiausių mechaninių savybių – ypač svarbiems aviacijos ir erdvės varžtams, veikiantiems didelės šlyties, vis tiek reikėtų apdirbti iš strypo atsargų.
Aš nukreipiau klientus į kitus procesus. Kartais vidutinio sudėtingumo nerūdijančio plieno detalėms investicinis liejimas iš tikrųjų yra ekonomiškesnis, ypač esant mažesniam kiekiui arba jei sienelių storis labai skiriasi. Įrankiai (vaško formos) yra pigesni nei grūdinto plieno MIM formos. Kitais atvejais, jei dalis yra gana paprasta, bet maža, tikslus štampavimas, o tada litavimas arba suvirinimas gali laimėti. Sprendimų matrica apima tūrį, geometriją, medžiagų specifikacijas ir biudžetą. Geras gamybos partneris turėtų turėti galimybę objektyviai palaikyti šį pokalbį, o ne tik paskatinti savo pagrindinį procesą. Tai, kad tokia įmonė kaip QSY siūlo kelis maršrutus –liejimas, apdirbimas, o išplėtus, tikėtina, kad tokių procesų kaip MIM supratimas rodo, kad jie gali pasiūlyti tokį konsultacinį metodą, o ne visiems tinkantį žingsnį.
Vienas nesėkmingas bandymas, kuris ateina į galvą, buvo klientas, kuris norėjo plonasienio nerūdijančio plieno vamzdžio su sudėtingomis vidinėmis grotelių struktūromis – tobulo MIM kandidato popieriuje. Sukūrėme jo prototipą, bet gardelės elementai buvo tokie puikūs, kad atrišimo metu jie susmuko. Mes pakoregavome formoje esančias atramines konstrukcijas, pakoregavome atrišimo greitį, bet išeiga buvo stulbinanti. Projektas buvo atidėtas. Tai buvo geometrija, kuri peržengė dabartines šios konkrečios medžiagos technologijos ribas. Jūs turite žinoti, kada išeiti.
Žvelgiant į tiekimo grandinę
Galiausiai apsvarstykite šaltinį. MIM pramonėje yra įvairių žaidėjų: nuo labai automatizuotų, vertikaliai integruotų gigantų iki mažesnių specializuotų parduotuvių. Prototipų kūrimui ir mažesnės apimties gamybai mažesnė, techniškai tinkama parduotuvė gali būti jautresnė. Juose dažnai rasite tikrus procesų ekspertus, kurie ranka pritaikys krosnies profilį jūsų darbui.
Vertindami partnerį, neprašykite tik gebėjimų brošiūros. Klauskite jų standartinės 316L sukepinimo procedūros. Paprašykite, kad pamatytumėte jų tankio ataskaitas ir panašios dalies mikrografijas. Paklauskite, kaip jie atitinka naujos žaliavų partijos reikalavimus. Jų atsakymai jums pasakys daugiau nei bet kuri svetainė. Ilgametė metalinių detalių verslo įmonė, tokia kaip anksčiau minėta su savo virš 30 metų liejant ir apdirbant, sukuria proceso stabilumo ir kokybės sistemų kultūrą, kuri yra neįkainojama, net jei jos gali pritaikyti naujesnes technologijas, tokias kaip MIM. Daugiau apie pagrindines jų galimybes galite rasti jų svetainėje, https://www.tsingtaocnc.com.
Pabaigoje metalo liejimas iš nerūdijančio plieno yra galingas įrankis, bet tai tik vienas įrankis. Jo sėkmė priklauso nuo gilaus, praktinio visos grandinės – nuo miltelių iki sukepintos dalies – supratimo ir nuoširdaus įvertinimo, ar brėžinyje esanti dalis tikrai tinka procesui. Nėra jokios magijos, tik daug kontroliuojamo mokslo ir nemažai sukauptos, kartais sunkiai iškovotos parduotuvių grindų išminties.
