Išgirdus „metalurgijos miltelių plieną“, tiesioginis vaizdas gali būti šių tobulų, didelio našumo komponentų vaizdas tiesiai iš laboratorijos duomenų lapo. Realybė parduotuvės aukšte dažnai yra niūresnė, nes yra kompromisų tarp šios idealios mikrostruktūros ir žiaurios gamybos ekonomikos. Tai ne tik presavimas ir sukepinimas; kalbama apie lūkesčių valdymą – tiek medžiagos, tiek kliento.
Skirtumas tarp specifikacijų lapo ir parduotuvės grindų
Dažnai sulaukiame užklausų, kartais per partnerius, pvz Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY), kurie turi didelę liejimo ir apdirbimo patirtį, teiraujasi, ar šiuo metu liejimo būdu pagamintą dalį galima pakeisti į miltelinė metalurgija dėl išlaidų ar našumo. Pirmas klausimas – niekada negalime? bet ar turėtume? Sudėtingai pavarai, kuriai reikalingas didelis nuovargio stiprumas, PM gali laimėti. Tačiau paprastam storasieniniam korpusui tradicinis liejimas ar net apdirbimas iš strypų dažnai lieka pigesnis, ypač esant mažesniam kiekiui. Beveik tinklinės formos žavesys yra galingas, tačiau sudėtingų pavarų štampų įrankių kaina gali būti projekto žudikas.
Prisimenu hidraulinio vožtuvo komponento projektą. Brėžinyje nurodytas 7,4 g/cm3 tankis miltelinio metalurgijos plienas sandarumui užtikrinti. Mes tai pasiekėme per dvigubą presavimą ir sukepinimą, tačiau matmenų deformacija po sukepinimo buvo košmaras. Iš krosnies dalis atrodė tobulai, tačiau CMM matavimai pasakojo kitokią istoriją. Mes praleidome savaites koreguodami išankstinės formos dizainą, iš esmės iškraipydami priešinga kryptimi, o tai atrodė visiškai priešinga intuityvui. Tai veikė, bet pridėjo 15% kūrimo laiko. Tai yra paslėpta kaina – kartojimas.
Čia negalima derėtis dėl apdirbimo partnerio. Net ir taikant geriausią PM procesą, jums dažnai reikia galutinio apdirbimo, kad būtų pasiektas kritinis leistinas nuokrypis arba paviršiaus apdaila. Tokia įmonė kaip QSY su savo CNC apdirbimas kompetencija, tampa lemiama. Negalite tiesiog atiduoti jiems sukepintos dalies ir tikėtis stebuklų; medžiaga elgiasi kitaip nei kaltas plienas. Jis yra abrazyvesnis ir gali būti poringas. Išmokome nurodyti sukepinto tankį ir kietumą brėžinyje, kurį siunčiame mašinistams, o ne tik lydinio klasę. Panašioje pastaboje yra likutinis poringumas, aštrių įrankių naudojimas visiems apsaugo nuo galvos skausmo.
Medžiagos niuansai be geležies ir anglies
Pagrindiniai geležies milteliai yra tik drobė. Menas yra prieduose – iš anksto legiruotuose milteliuose ir tepaluose. Naudojant difuzijos būdu surištus miltelius, tokius kaip Distaloy, su nikeliu ir variu, iš anksto legiruotu į geležies daleles, po sukepinimo gaunamos daug homogeniškesnės savybės, palyginti su tiesiog maišant elementinius miltelius. Bet tai brangiau. Labai susidėvėjusiems darbams galime naudoti iš anksto legiruoto plieno miltelius, kurių sudėtyje yra molibdeno, tada pridėti vario ir grafito, kad padidintumėte stiprumą. Sukepinimo atmosfera tampa kritinė - dalinis vakuumas arba įtrūkęs amoniakas, kad būtų išvengta dekarbonizacijos. Supraskite tai neteisingai ir jūsų grūdinamas plienas nesukietės.
Yra paplitusi klaidinga nuomonė, kad PM dalys iš prigimties yra silpnesnės. Netiesa, jei padaryta teisingai. Vykdydami kietėjimo procesus, tokius kaip karbonitridavimas, pasiekėme 60 HRC paviršiaus kietumą. miltelinio metalurgijos plienas automobilių transmisijų komponentai. Svarbiausia pirmiausia pasiekti pakankamą tankį. Dalis, kurios masė yra 6,8 g/cm3, turės tarpusavyje susietą akytumą, kuri sugeria karbonizacines dujas ir dėl to korpuso gylis bus nevienodas. Paspauskite jį iki 7,2 ar aukštesnės vertės ir terminio apdorojimo metu jis elgsis kaip kieta medžiaga.
Nesėkmės istorija: kartą bandėme pagaminti nedidelę, labai stiprią svirtį su apatine įpjova. Konstrukcija reikalavo, kad įpjova būtų suformuota presuojant, kad būtų išvengta antrinio apdirbimo. Atrodė protinga. Tačiau išmetant iš štampo, ta subtili dalis, sutankinta, bet dar nesukepinta (tai vadinama žalia dalimi), beveik kiekvieną kartą įtrūkdavo. Išbandėme skirtingus tepalų mišinius miltelių mišinyje, kad pagerintume tekėjimą ir sumažintume trintį, tačiau mechaninis įtempis buvo per didelis. Turėjome perprojektuoti dalį, supaprastinti formą ir priimti vėlesnę CNC operaciją, kad būtų sukurtas apatinis įpjovimas. Tai buvo klasikinis atvejis, kai pervertinama, ką gali atlaikyti žalia jėga. Pamoka buvo sukurti pagal procesą, o ne priversti procesą, kad jis atitiktų dizainą.
Kai PM susitinka su kitais procesais
Tai įdomi erdvė. Įmonės mėgsta QSY specializuotis investicinis liejimas ir kevalų liejimas. Taigi, kada premjeras konkuruoja, o kada papildo? Dėl lydinių, kuriuos labai sunku apdirbti, pavyzdžiui, kai kuriuos nikelio pagrindu pagamintus superlydinius, tiek PM, tiek investicinis liejimas yra varžovai. PM gali pasiūlyti smulkesnę grūdų struktūrą. Tačiau labai didelėms detalėms (galvokite apie 10 kg) didelio masto presavimas tampa nepraktiškas, o liejimas vis tiek dominuoja. Mes matėme hibridinius metodus, kai sudėtingas PM ruošinys yra sukepinamas, o po to sujungiamas su liejimo arba mechaniniu būdu apdorotu agregatu litavimo arba suvirinimo būdu. Tai nišinė, bet išsprendžia specifines problemas.
Jų svetainėje, tsingtaocnc.com, QSY išvardija tokias medžiagas kaip kobalto ir nikelio lydiniai. Tai taip pat yra pagrindiniai PM kandidatai, ypač dalims, kurioms reikia atsparumo aukštai temperatūrai ir dilimui savybių, pvz., vožtuvų lizdams ar turbinų mentėms. Miltelių kelias gali sumažinti šių brangių lydinių medžiagų švaistymą. Iššūkis yra sukepinti juos neįvedant teršalų; dažnai reikia didelio vakuumo krosnių. Tos krosnies laiko kaina įskaičiuojama į dalies kainą. Taigi sprendimų matrica visada grįžta į apimtį, sudėtingumą ir medžiagų kainą.
Man įdomios operacijos po sukepinimo. Sukepinta dalis nebaigta. Gali reikėti nustatyti dydį (paskutinį pakartotinį presavimą štampelyje), apdoroti garais, kad būtų galima oksiduoti paviršių ir švelniai užsandarinti, arba atlikti įvairius dengimo ar dengimo procesus. Kažkada turėjome dalių partiją, kuri išlaikė visus mechaninius bandymus, bet neatlaikė druskos purškimo bandymo dėl atsparumo korozijai. Akytumas, net jei ir nesusijęs, sulaikė dengimo tirpalą, kuris vėliau prasisunkė ir sukėlė pūslių susidarymą. Pataisymas buvo dervos impregnavimo žingsnis prieš dengimą – paprastas, nebrangus procesas, kuris ne visada yra standartiniame specifikacijų lape, bet yra labai svarbus tam tikroms reikmėms.
Ekonominė realybė ir nišos stiprybės
Dienos pabaigoje miltelinio metalurgijos plienas nėra stebuklinga kulka. Tai procesas su labai miela vieta. Didelė apimtis (įrankiams amortizuoti), vidutinio ar didelio sudėtingumo (siekiant išnaudoti tinklo formos pranašumą) ir medžiaga, kuriai naudinga PM mikrostruktūra. Pagalvokite apie automobilių variklio žvaigždutes, elektrinių įrankių pavaras ar užrakto komponentus. Jei naudojate vienkartinius prototipus arba labai mažus kiekius, dažnai geriau apdirbti iš kietos medžiagos, net jei tai yra švaistoma. Lūžio taškas yra nuolatinė diskusijų tema.
Kur jis tikrai šviečia, yra medžiagų deriniai, kurių negalite lengvai rasti kitur. Padaryti detalę su gradiento struktūra – tarkime, viename gale gausu vario, kad būtų geresnis šilumos laidumas, o kitą – standartinį plieną, kad būtų užtikrintas stiprumas – galima per vieną presavimo ir sukepinimo ciklą su sumaniu štampavimo dizainu ir milteliniu sluoksniu. Eksperimentavome su tokiu savaime tepančiu guoliu, naudodami porėtą geležies struktūrą, infiltruotą polimeru. Tai veikė, tačiau nuoseklus įsiskverbimo gylio kontrolė buvo iššūkis, kurio mes niekada iki galo neišsprendėme masinei gamybai.
Žvelgiant į platesnį kraštovaizdį, PM gamintojų ir tiksliųjų mašinistų bendradarbiavimas yra tai, kas suteikia funkcinį komponentą. Panašus į firmą Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. atspindi tolesnius pajėgumus, dėl kurių PM yra gyvybingas tiksliam naudojimui. Gaminame beveik tinklinės formos ruošinį su kontroliuojamomis medžiagos savybėmis; jie suteikia galutiniams matmenims ir paviršiaus apdailai. Tai perdavimas, kuriam reikia bendro supratimo – žinant, kad sukepintas paviršius yra kitoks, žinant, kur gali būti poringumas, ir atitinkamai pakoreguoti pastūmas, greitį ir įrankio kelius. Šis dialogas, labiau nei bet kuri kita įranga, yra tai, kas metalo miltelius paverčia patikima mašinos dalimi.
