Išgirdus „miltelių metalurgijos nerūdijantis plienas“, iš karto kalbama apie beveik grynosios formos sudėtingumą ir medžiagų taupymą. Tai tiesa, bet tai tik pusė istorijos. Tikrasis pokalbis, vykstantis tarp inžinierių, kurie iš tikrųjų bandė tai nurodyti arba tai padaryti, sukasi apie atotrūkį tarp duomenų lapo pažado ir dirbtuvės realybės. Tai ne stebuklinga kulka; tai medžiaga su labai specifinėmis taisyklėmis. Mačiau per daug dizainų, kurie traktuojami kaip kaltinio 316 l pakaitalas, tačiau susiduriama su poringumu, nenuosekliu apdirbimu ar terminio apdorojimo staigmenomis. Įspūdis yra stiprus – sukuriamos sudėtingos dalys, pvz., vožtuvų komponentai ar jutiklių korpusai, naudojant minimalų atliekų kiekį, tačiau norint atlikti reikia pagarbos procesui, nuo miltelių žaliavos iki galutinio sukepinimo.
Pagrindinis pažadas ir nuolatinio poringumo klausimas
Pagrindinis pranašumas yra geometrinė laisvė. Kalbame apie dalis, kurias būtų košmaras pagaminti iš baro atsargų ar net investicijų. Pagalvokite apie mažą siurblio sparnuotė su vidiniais kanalais arba medicinos prietaiso korpusą su įpjovomis. Miltelinė metalurgija daro juos ekonomiškai perspektyvius vidutiniu ir dideliu kiekiu. Nerūdijančio plieno rūšys, paprastai 304L, 316L ir vis labiau populiarėjantys 17-4 PH, užtikrina tokioms reikmėms reikalingą atsparumą korozijai.
Bet čia yra pirmoji kliūtis: tankis. Viso tankio pasiekimas yra brangus ir ne visada yra tikslas. Dauguma konstrukcinių komponentų yra sukepinti iki tokio lygio, kuris atitinka mechanines specifikacijas. Tai palieka liekamąjį, tarpusavyje susijusį poringumą. Tai nebūtinai yra defektas; tai savybė. Tačiau šis poringumas yra daugelio pasroviui kylančių problemų priežastis. Tai turi įtakos efektyviam atsparumui korozijai – poros gali sulaikyti skysčius ir sukelti plyšių koroziją, todėl svarbių skysčių tvarkymo dalių antrinės operacijos, tokios kaip impregnavimas derva arba karštasis izostatinis presavimas (HIP), tampa neginčijamos. Prisimenu 316 l flanšų partiją, skirtą cheminių prietaisų klientui; jie išlaikė druskos purškimo testą, kaip sukepinti, tačiau po šešių mėnesių lauke nepavyko, nes terpėje buvo pažeistas vidinis poringumas. Visiems būsimiems užsakymams turėjome modifikuoti vakuuminio impregnavimo etapą.
Šis poringumas taip pat tiesiogiai veikia apdirbamumą. Jūsų pjovimo įrankis yra ne tik metalo kirpimas; ji susiduria su struktūra, kuri su pertrūkiais yra vientisa ir tuščia. Dėl to atsiranda mikro pleiskanojimas, pagreitėja įrankių nusidėvėjimas (ypač ant grąžtų ir čiaupų) ir paviršiaus apdaila, kuri gali atrodyti dėmėta, jei su juo elgiamasi netinkamai. Negalite naudoti tų pačių tiekimo ir greičių kaip ir apdorotai medžiagai. Tam reikia griežtesnės sąrankos, aštresnių įrankių ir kartais net kitokios pjovimo skysčio strategijos, kad poros neužkimštų drožlėmis.
Sukepintos būsenos apdirbimas: partnerystė su tokiomis parduotuvėmis kaip QSY
Čia teorinis ir praktinis susitinka, todėl labai svarbus bendradarbiavimas su liejykla ir mašinų dirbtuvėmis, kurios supranta visą grandinę. Negalite tiesiog nusiųsti sukepinto ruošinio į bet kurią CNC parduotuvę. Jie turi žinoti, ką laiko. Tokia kompanija kaip Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY) pristato įdomų atvejį. Turėdami daugiau nei 30 metų liejimo ir apdirbimo srityje, jie matė beveik tinklo formos procesų evoliuciją. Nors jų esmė yra apvalkalas ir investicijos, principai išverčiami. Jie supranta medžiagų elgseną po liejimo, apdirbimo įtempius ir lydinių proceso valdymo svarbą. Dėl a miltelinės metalurgijos nerūdijantis plienas komponentas, jų CNC apdirbimo patirtis tampa itin svarbia antrąja lygties puse.
Svarbiausia yra bendravimas. Kai dirbome su P/M dalių parduotuvėmis, brėžinių pakete turi būti nurodytas sukepinto tankio diapazonas ir pažymėti, kad tai yra sukepinta medžiaga. Tai įspėja mašinistą. Kritinius matmenis po sukepinimo dažnai reikia užbaigti, kad būtų išvengta nedidelių iškraipymų. Parduotuvė, patyrusi liejinius, kaip QSY, jau puikiai tai daro – nustato atskaitos taškus, supranta, kad pirmas pjūvis gali atskleisti poras, ir turi procedūras, kaip su ja susidoroti nenumetant detalės. Jų patirtis naudojant specialius lydinius, pvz., nikelio ir kobalto pagrindus, taip pat rodo, kad jie yra susipažinę su sunkiai apdirbamomis medžiagomis, o tai yra geras pagrindas kovojant su sukepinta nerūdijančio plieno medžiaga.
Vienas konkretus iššūkis yra sriegimas. Bakstelėjus sukepintą dalį kyla problemų, jei skylė nėra idealaus dydžio ir čiaupas nėra optimizuotas. Mes dažnai nurodome sriegio frezavimą svarbioms jungtims arba projektuojame srieginius varžtus, kurie sutankina medžiagą, o ne ją pjauna. Tai tokia detalė, kuri išryškėja susitikime su apdirbimo partneriu prieš gamybą.
17–4 PH galvosūkis: krituliai ir matmenų pokyčiai
Jei standartinės austenito rūšys, tokios kaip 316L, turi savo ypatumų, 17–4 PH nerūdijantis plienas pagamintas per miltelinė metalurgija yra savas žvėris. Patrauklumas akivaizdus: didelis stiprumas ir kietumas po terminio apdorojimo. Tačiau kietėjimo krituliais procesas yra ėjimas lynu su sukepintomis medžiagomis.
Standartinis apdorojimas H900 (900 °F amžiaus) veikia, tačiau matmenų pokytis yra mažiau nuspėjamas nei naudojant kaltines medžiagas. Sukepinimo metu dalis jau susitraukė. Senėjimo gydymas įveda kitą, mažesnį, bet vis tiek reikšmingą matmenų pokytį. Daliai, kurios kelių funkcijų tolerancijos yra griežtos, tai gali būti košmaras. To išmokome sunkiai, kai buvo naudojamas drono pavaros komponento prototipas. Kaip sukepinti matmenys buvo tobuli. Po tirpalo apdorojimo ir sendinimo angos skersmuo susitraukė virš leistinos ribos, o išorinis flanšo skersmuo buvo beveik paveiktas. Anizotropija atsirado dėl pradinės miltelių tankinimo krypties.
Išeitis, nors ir brangesnė, dažnai yra apdirbimas iki galutinių matmenų, kai yra persenęs (Būklė A) arba apdorotas tirpalu, o vėliau pasenti. Tačiau tam reikia tiksliai žinoti, kiek dalis išaugs arba susitrauks senstant tai konkrečiai medžiagos ir krosnies partijai. Tai tampa receptu pagrįstu procesu, o ne standartine operacija. Tokio valdymo lygio sinergija tarp P/M dalių gamintojo ir tikslaus apdirbimo yra nepaprastai svarbi. Mašinistui reikalingi tikslūs terminio apdorojimo duomenys iš sukepinimo, kad žinotų, kokius poslinkius naudoti savo CNC programoje senam apdirbimui.
Kai šviečia (ir kada ieškoti kitur)
Taigi kada yra miltelinės metalurgijos nerūdijantis plienas neabejotinas čempionas? Jis skirtas sudėtingoms, santykinai mažoms ir vidutinio dydžio dalims, kuriose kaltinių medžiagų sunaudojimas būtų mažesnis nei 40 %, o gamybos apimtis pateisina sutankinimo štampų įrankių sąnaudas. Puikūs pavyzdžiai yra užrakto komponentai, automobilių degalų sistemos dalys (pvz., sūkurinės plokštės) ir tam tikri chirurginių įrankių žandikauliai. Šiuolaikinių miltelių ir kontroliuojamo sukepinimo krosnių konsistencija užtikrina puikų pakartojamumą tarp partijų.
Tačiau tai dažnai nėra geriausias pasirinkimas paprastų formų (pagrindinis tarpiklis ar poveržlė), labai didelėms dalims, kuriose presavimo pajėgumas yra ribotas, arba tais atvejais, kai reikalingas absoliutus maksimalus atsparumas korozijai arba visiškai kaltos, kaltinės ir atkaitintos mikrostruktūros atsparumas nuovargiui. Tokiais atvejais patikimesnis ir ekonomiškesnis gali būti tradicinis specialisto, pvz., QSY, liejimo būdas arba apdirbimas iš strypo. Pavyzdžiui, liejant investiciniu būdu galima pasiekti panašų sudėtingumą ir dažnai geresnę paviršiaus apdailą bei tankį tam tikroms geometrijoms, nors ir su skirtinga sąnaudų struktūra.
Sprendimų matrica niekada neapsiriboja vien medžiagų sąnaudomis kilogramui. Kalbama apie bendras gatavos funkcinės dalies išlaidas, į kurias įeina antrinis apdirbimas, bet koks reikalingas impregnavimas arba dengimas, atliekų kiekis ir našumas lauke. Tai sistemų inžinerijos pasirinkimas.
Ateitis yra sumaišyta ir surišta
Įdomūs pokyčiai dabar yra ne tik naujos nerūdijančio plieno miltelių kompozicijos, bet ir procesai, kurie juos surišo. Metalo įpurškimo formavimas (MIM), kuriame naudojami smulkesni milteliai ir plastikinis rišiklis, dar labiau padidina sudėtingumo ribas nei tradicinis presuojamas ir sukepinamas P/M, nors jis turi savo atrišimo problemų ir geriausiai tinka labai mažoms dalims.
Kita sritis yra hibridinės medžiagos – nerūdijančio plieno milteliai, sumaišyti su tepalu, pavyzdžiui, variu arba kietikliu. Taip per vieną sukepinimo ciklą galima sukurti savaiminio sutepimo guolius arba dalis su rūšiuotomis savybėmis. Bet vėlgi, tai įveda naujus apdirbimo kintamuosius. Kaip apdirbti regioną, kuriame 90 % plieno ir 10 % vario? Įrankio nusidėvėjimo modelis keičiasi visoje dalyje.
Galiausiai darbas su miltelinės metalurgijos nerūdijančiu plienu yra valdomo kompromiso ir gilių proceso žinių pratimas. Tai verčia jus mąstyti holistiškai, nuo pradinio štampavimo dizaino iki galutinio kokybės kontrolės patikrinimo. Tai nėra medžiaga, kurią tiesiog užsisakote; Tai procesas, kuriame dalyvaujate, glaudžiai bendradarbiaujant su sukepintoju ir mašinistu, kad naršytumėte erdvę tarp idealios izotropinės kietosios medžiagos ir nuostabiai pajėgios, bet šiek tiek keistos sukepintos tikrovės. Įmonės, kurioms tai pavyksta, yra tos, kurios sujungia šiuos pasaulius, panašiai kaip integruota operacija, apimanti liejimą ir CNC apdirbimą, pvz., QSY, valdo lydinio elgsenos niuansus nuo pelėsio iki galutinio produkto.
