Kai dauguma žmonių girdi „miltelių metalurgijos pramonę“, jie įsivaizduoja nesudėtingą presavimo ir kaitinimo procesą – sumaišyti miltelius, presuoti, kaitinti ir baigti. Tai yra vadovėlio versija, ir tai pavojingas perdėtas supaprastinimas, dėl kurio atsiranda daug prastesnių dalių ir nusivylę inžinieriai. Tikrovė yra niūresnė, niuansesnė ir atvirai kalbant, ten, kur vyksta tikroji inžinerija. Tai ne tik formos kūrimas; Tai yra poringumo valdymas, grūdelių ribų kontrolė po sukepinimo ir supratimas, kaip lydinys elgiasi, kai jis pradeda dulkėti. Mačiau per daug dizainų, kurie žlunga, nes juose PM buvo laikomas pigiu apdirbimo pakaitalu, nepaisant jo unikalių medžiagų savybių.
Lydinio galvosūkis ir tankio tikrovė
Pakalbėkime apie medžiagas. Specialių lydinių, tokių kaip nikelio arba kobalto pagrindu pagaminti milteliai, pažadas yra didžiulis dėvėjimosi ir aukštos temperatūros reikmėms. Tačiau atotrūkis tarp pažado ir dalies yra didelis. Negalite tiesiog paimti kaltinio lydinio specifikacijų ir tikėtis, kad miltelių versija pasieks tuos pačius skaičius. Iš anksto legiruotų miltelių ir elementų mišinio būdas yra pagrindinis pasirinkimas, kuris lemia viską nuo matmenų stabilumo sukepinimo metu iki galutinio atsparumo nuovargiui. Naudodami elementų mišinius, jūs siekiate, kad difuzija būtų tobula terminio ciklo metu – taip retai būna, todėl susidaro nevienalytės mikrostruktūros, jei ciklas nėra tinkamas.
Tai tiesiogiai susieja su tankiu. Siekti beveik visiško tankio dažnai reiškia, kad nebereikia standartinio sukepinimo. Mes kalbame apie metalo įpurškimą (MIM) arba karštą izostatinį presavimą (HIP). Tačiau kiekvienas tankumo laipsnis yra susijęs su išlaidų šuoliu ir geometriniais apribojimais. Pavyzdžiui, HIP yra puikus būdas pašalinti likutinį poringumą komplekse miltelinė metalurgija dalis, tarkime, turbinos mentės prototipas, bet tai nėra vaistas nuo blogai suprojektuoto sukepinimo proceso. Akytumas turi būti uždarytas ir izoliuotas, kad HIP būtų veiksmingai išgydytas; tarpusavyje sujungto paviršiaus poringumas nebus nustatytas.
Praktinis galvos skausmas? Sukepintieji kietėjantys plienai. Jie leidžia pasiekti aukštą stiprumą tiesiai iš sukepinimo krosnies, apeinant antrinį terminį apdorojimą. Skamba tobulai. Tačiau aušinimo greitis jūsų sukepinimo juostoje tampa kritiniu proceso parametru. Per lėtas, ir jūs negaunate martensitinės transformacijos; per greitai ir rizikuojate iškraipyti. Aš praleidau kelias savaites reguliuodamas dujų srautus ir juostos greitį, kad būtų sukurtas paprastas flanšo komponentas, tačiau pastebėjau, kad nedidelis dalies masės pokytis dėl konstrukcijos pakeitimo vėl viską išmušė. Tai nuolatinis balansavimo veiksmas.
Kur PM susiduria su apdirbimu: neišvengiamas rankos paspaudimas
Beveik nė viena sudėtinga PM dalis nėra tikros tinklo formos. Net naudojant geriausius įrankius ir proceso valdymą, jums reikės antrinių operacijų. Štai čia santykiai tarp a miltelinė metalurgija specialistas ir precizinis mechanikas tampa kritiški. Negalite apdirbti PM dalies taip, kaip apdirbtumėte kaltinį bloką. Likęs poringumas yra abrazyvas, kuris suėda pjovimo įrankius. Tai taip pat turi įtakos paviršiaus apdailai ir sriegio stiprumui.
Tai sinergija, kurią mačiau gerai. Imk tokią kompaniją kaip Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY). Turėdami gilų investicinio liejimo ir CNC apdirbimo išsilavinimą, jie įgauna medžiagų elgseną. Kai PM dalis, tarkime, nerūdijančio plieno vožtuvo korpusas, kuriam reikia tikslių prievadų sriegių, nukrenta nuo sukepinimo, jie žino, kaip su ja elgtis. Jie suprastų, kad gręžiant sukepintą paviršių reikia tam tikros įrankio geometrijos ir padavimo, kad kraštas nesutrupėtų. Tai ne tik apdirbimo darbas; tai konsolidavimo proceso tąsa. Jų patirtis naudojant specialius lydinius liejant reiškia intuiciją tvarkyti panašias medžiagas sukepintoje formoje. Jų požiūrį galite patikrinti jų svetainėje adresu https://www.tsingtaocnc.com— jų integruotas procesas nuo liejimo iki apdirbimo iš esmės yra tai, ko reikalauja pažangūs PM komponentai.
Blogiausi gedimai, kuriuos mačiau, buvo tada, kai PM ir apdirbimas buvo sugadinti. Dizaineris nurodė ploną sienelę šalia apdirbtos kišenės ant geležies PM dalies. PM parduotuvė padarė pagal specifikaciją, bet siena buvo gal 85% tankio. Mašinistas, pripratęs prie kieto plieno, atliko standartinį pjūvį. Siena vibravo, įrankis plepėjo, o porėta struktūra tiesiogine prasme suskilo. Pamoka? DFM (Design for Manufacture), skirta PM, turi apimti apdirbimo strategiją. Kartais geriau apdirbti reljefą prieš sukepinimą arba nurodyti vietinį tankinimą.
Įrankių gaudyklė ir pakankamai geros tolerancijos
Įrankiai yra presavimo ir sukepinimo pagrindas, ir tai yra didžiulė išankstinė kaina. Pagunda sukurti daugiapakopę dalį, kad procesas būtų maksimaliai padidintas, įtraukiant visas funkcijas. Bet kiekvienas lygis, kiekvienas sumažinimas padidina įrankio sudėtingumą, susidėvėjimą ir tankio gradientų riziką. Anksti pakliuvau į šiuos spąstus. Sukūrėme puikią pavarą su integruotu sukepintos sankabos profiliu. Įrankis buvo košmaras, jam reikėjo subtilių šerdies strypų, kurie sulinkdavo, todėl sankabos sraigės užpildomos nenuosekliai. Dalys turėjo būti spausdinamos, tačiau dėl tų tankio skirtumų veikė prastai.
Kartais protingesnis žaidimas yra padaryti paprastesnį, tvirtesnį PM ruošinį ir apdoroti sudėtingas funkcijas. Tai atrodo kaip nuolaida, tačiau dažnai ji yra patikimesnė ir ekonomiškesnė. Tolerancijos yra dar viena netinkamų siekių sritis. Laikant ±0,025 mm ant sukepinto skersmens visoje partijoje, reikia problemų ir 100 % patikrinimo. Pramonė turi standartines tolerancijos klases dėl priežasties. Supratimas, kada taikyti X klasę (didesnio tikslumo), palyginti su Y, ir apie tai pranešti klientui yra pagrindinė darbo dalis. Kalbama apie lūkesčių valdymą atsižvelgiant į miltelių suspaudimo realybę ir stebėjimą, kaip krosnyje jie traukiasi ir deformuojasi.
Ir susitraukimas nėra linijinis. Jis gali skirtis priklausomai nuo tankinimo krypties (anizotropinis), o tai yra ilgų plonų dalių košmaras. Kartą padarėme eilę pavaros svirčių. Po sukepinimo jie atitiko ilgio ir pločio specifikacijas, tačiau posūkis (metmenų forma) buvo nenuoseklus. Pagrindinė priežastis? Nedideli miltelių užpildymo aukščio svyravimai štampelyje, dėl kurių pasikeitė pradinis žalios spalvos tankio pasiskirstymas. Norint ją išspręsti, reikėjo perdaryti tiekimo batų sistemą, o ne tik sureguliuoti krosnį.
Žalioji valstybė: kur viskas nuspręsta
Neapdainuotas premjero herojus arba tylus diversantas yra žalioji dalis. Tai presuotas, bet nesukepintas kompaktas. Jo vientisumas yra viskas. Plaukų linijos įtrūkimai arba laminatės dėl netinkamo išstūmimo nesugis sukepinant; jie pablogės. Žalioms dalims tvarkyti reikia lengvo prisilietimo. Mačiau ištisus padėklus dalių, kurios buvo paverstos griuvėsiais, nes naujas technikas su jais tvarkėsi kaip su apdirbtais ruošiniais.
Žaliasis stiprumas yra savybė, kurią nurodote su rišikliais ir tepalais. Bet tai yra kompromisas. Daugiau tepalo palengvina išstūmimą ir pagerina tankio vienodumą, tačiau sukepinant palieka daugiau likučių, kurie gali nudegti, o tai gali turėti įtakos anglies kontrolei plienuose. Tai chemijos problema, užmaskuota kaip mechaninė. Tokiai kompanijai kaip QSY, kurio patirtis liejant apvalkalus ir investicijas sukasi apie formų medžiagas ir perdegimo ciklus, ši sukepinimo atmosfera ir terminio atskyrimo fazė būtų pažįstamas kraštovaizdis. Kontroliuojamo terminio skilimo principai yra lygiagretūs, tiesiog taikomi miltelių kompaktui, o ne vaško raštui.
Žaliųjų dalių apžiūra yra menas. Negalite naudoti daugumos neardomųjų metodų. Dažnai reikia vizualiai apžiūrėti esant geram apšvietimui ir pajusti, kaip dalis turėtų skambėti lengvai palietus. Tai žemų technologijų, bet gyvybiškai svarbi. Netinkama žalia dalis yra laužas; jūs tiesiog eikvojate energiją, kad jį sukepintumėte.
Žvilgsnis į ateitį: tai nėra prekių procesas
Didžiausias pavojus kyla miltelinės metalurgijos pramonė yra suvokiamas kaip prekė. Jei kalbama tik apie pigių geležinių dalių presavimą, šis darbas ilgainiui bus perkeltas į mažiausią kainą pasiūliusiam asmeniui. Ateitis – pažangios medžiagos, sudėtinga funkcinė integracija ir hibridinė gamyba. Pagalvokite apie PM kaip apie medžiagų sintezės platformą. Galite sukurti kompozitus, pavyzdžiui, aliuminį, sustiprintą silicio karbido dalelėmis, kurių neįmanoma išlydyti. Arba funkciškai surūšiuotos medžiagos, kurių sudėtis keičiasi detalės viduje.
Integracija su priedų gamyba taip pat neryškina linijas. Metalų rišiklio purškimas iš esmės yra a miltelinė metalurgija procesas. Sukepinimo, iškraipymo ir mikrostruktūrinės kontrolės iššūkiai yra visi, kuriuos sustiprina paprastai mažesnis žalios spalvos tankis. Tai ta pati problemų šeima, tik su skirtingu formavimo metodu. Čia gilios tradicinės PM žinios tampa neįkainojamos.
Taigi, tai nėra saulėlydžio pramonė. Tai vystosi. Tačiau tam reikia pereiti nuo tik dalies tiekėjo į medžiagų ir gamybos procesų konsultantą. Jūs turite vadovauti dizainui, turėti visą grandinę nuo miltelių iki galutinio apdirbto komponento ir būti žiauriai sąžiningas dėl proceso galimybių ir ribų. Taip jūs nebūsite spaudos parduotuve ir tapsite esminiu inžinerijos partneriu. Įmonės, kurios tai padarys, turinčios mechaninio apdirbimo ir medžiagų mokslo grandines, kurios palaiko PM procesą, yra tos, kurios išliks artimiausius 30 metų.
