Išgirdę „miltelinės metalurgijos technologiją“, dauguma žmonių iš karto įsivaizduoja paprastas presuotas ir sukepintas krumpliaračius arba įvores. Tai yra pradinio lygio dalykai, prekių pabaiga. Tikrasis gylis, o kur prasideda nusivylimas ir susižavėjimas, yra lydinio projektavimas, tolesnis apdorojimas ir atotrūkio tarp tobulo laboratorinio pavyzdžio ir dešimties tūkstančių dalių gamybos ciklo valdymas, kurių visos turi pasiekti tam tikrą tankį ir tempimo stiprumą. Tai ne tik formos kūrimas; tai mikrostruktūros kūrimas nuo pat pradžių.
Lydinys nėra tik formulė
Galite nusipirkti standartinius geležies, vario ir anglies mišinius iš lentynos ir jie tiks 80 % įprastų programų. Bet kai klientui patinka Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY) ateina su užklausa dėl komponento, kuris turi atlaikyti aukštos temperatūros koroziją cheminiame siurblyje, žaidimas keičiasi. Jų patirtis specialių lydinių liejimo srityje reiškia, kad jie puikiai supranta medžiagų savybes. Pokalbis pereina nuo pigiausių miltelių prie to, kaip atkartoti kalto nikelio lydinio našumą, tačiau naudojant PM tinklo formos pranašumą?
Čia iš anksto legiruoti milteliai ir elementų mišiniai tampa kritiniu pasirinkimu. Naudojant nikelio pagrindu pagamintas sistemas, naudojant iš anksto legiruotą kelią, gaunamas homogeniškumas, tačiau milteliai yra kietesni, mažiau suspaudžiami. Prekiaujate lengvesniu spaudimu, kad gautumėte nuoseklesnius sukepinimo rezultatus. Mes praleidome savaites keisdami tepalo procentinę dalį ir tankinimo slėgį, kad padidintume dar 0,1 g/cm3 žalios spalvos tankį sudėtingame iš anksto legiruotame Inconel analoge. Kartais sprendimas slypi ne spaudoje, o pasirenkant hibridinį metodą – iš anksto legiruotų miltelių šerdį su pritaikyta rišamųjų medžiagų sistema, dėl kurios atrišimo metu atsiranda savo problemų.
Svarbiausia tampa sukepinimo atmosfera. Paprastos endoterminės dujos nepakenks šiems lydiniams. Kalbame apie didelio vakuumo arba itin didelio grynumo vandenilio krosnis su tiksliomis temperatūros nuolydomis karbido nusodinimui kontroliuoti. Neteisingai nustatysite aušinimo greitį ir gausite dalį, kuri apdorojama kaip stiklas – trapi, išplėšia daleles, sugadina brangius CNC įrankius apdirbimo po sukepinimo stadijoje, kurią paprastai tvarkytų tokios įmonės kaip QSY. Tai perdavimo taškas, kai PM proceso trūkumai tampa kažkieno galvos skausmu apdirbant.
Tankis: amžinas gaudymas
Šventasis Gralis yra viso tankio arba tiek arti, kiek galite įsigyti. Konstrukcinių dalių, ypač pakeičiančių kaltinius, poringumas yra dinaminio atsparumo nuovargiui priešas. Dvigubas presavimas ir dvigubas sukepinimas (DPDS) yra vadovėlio atsakymas, tačiau tai padidina išlaidas ir ciklo laiką. Mums pasisekė, kai kuriais atvejais šiltai sutankinant polimeru dengtus miltelius. Milteliai geriau teka, tolygiau supakuojami sudėtinguose štampuose – pagalvokite apie sudėtingas formas, galimas liejant investicinį liejimą, kurį atlieka QSY, bet naudojant metalo miltelius. Tankio šuolis nuo kambario temperatūros iki 130°C sutankinimo gali būti reikšmingas, kartais 0,2-0,3 g/cm3, o tai tiesiogiai reiškia geresnes savybes.
Tada yra metalo liejimas (MIM), kuris iš tikrųjų yra tik dalis miltelinės metalurgijos technologija. Tai suteikia jums beveik visą tankį ir neįtikėtiną formos sudėtingumą, konkuruojantį su investicijomis. Tačiau atjungimo ciklas yra košmaras, jei jis nėra visiškai kontroliuojamas. Mačiau visą partiją nerūdijančio plieno MIM dalių lizdinės plokštelės, nes tirpiklis buvo per daug agresyvus ir sulaikė dujas, kurios išsiplėtė sukepinimo metu. Šios nesėkmės kaina buvo ne tik milteliai; tai buvo prarastas laikas krosnies cikle, kuris trunka 20+ valandų.
Po sukepinimo operacijos, pvz., karštasis izostatinis presavimas (HIP), gali išgydyti vidinį poringumą, tačiau tai yra aukščiausios kokybės procesas. Jūs nemokate 2 USD dalies. Jis skirtas kosmoso ar medicininiams implantams. Sprendimų medis visada priklauso nuo našumo reikalavimų ir išlaidų viršutinės ribos. Didelė mano darbo dalis yra naršyti tą medį su klientu.
Kai PM susitinka su apdirbimu: sąsaja
Tai labai svarbi, dažnai nepastebima sankryža. Labai nedaug PM dalių yra tikros tinklinės formos. Beveik visada reikia antrinės operacijos: dydžio nustatymo, kaldinimo ar apdirbimo. Akytumas keičia medžiagos pjovimo būdą. Tai abrazyvinis. Jis nepraleidžia šilumos nuo pjovimo briaunos kaip kietas metalas. Glaudžiai bendradarbiaujame su apdirbimo partneriais, o įmonė, turinti QSY trijų dešimtmečių CNC apdirbimo patirtį, yra vertinga garso plokštė, kuriant parametrus.
Pavyzdžiui, sukepinto plieno flanšo apdirbimas. Jei tankis netolygus, įrankis susiduria su skirtingu pasipriešinimu, dėl kurio atsiranda burbuliukų ir bloga paviršiaus apdaila. Turėjome atvejį, kai CNC staklės skundėsi dėl greito įrankių nusidėvėjimo. Problema buvo ne įrankio klasė; tai buvo nedidelis tankio gradientas nuo presuojamos dalies viršaus iki apačios, atsiradęs dėl netolygaus miltelių užpildymo štampelyje. Pataisyta buvo pertvarkyti tiekimo batelio judesį ir galbūt pridėti išankstinio sumaišymo etapą, kad suskaidytų miltelių aglomeratus. Būtent šios mažos proceso detalės atskiria naudingą dalį nuo patikimos.
Kartais geriausias sprendimas yra suprojektuoti dalį taip, kad būtų sumažintas apdirbimas. Sukepintą paviršių palikite ten, kur galite, nurodykite apdirbimo nuolaidas, kurios atsižvelgtų į sukepinimo susitraukimo kintamumą. Tai bendro projektavimo pastangos tarp PM inžinieriaus ir mechaniko, o ne nuoseklus perdavimas.
Specialiųjų lydinių niša ir realūs kompromisai
QSY darbas su kobalto ir nikelio lydiniais liejant yra tiesiogiai susijęs. Šios medžiagos dažnai naudojamos PM, skirtos susidėvėjimui ir aukštai temperatūrai. Tačiau milteliai šiems yra brangūs, o sukepinimo langas siauras. Per karšta, atsiranda per didelis grūdų augimas ir eutektinės fazės, kurios susilpnina dalį; per kietas ir ne iki galo sukepintas.
Mes bandėme kobalto ir chromo lydinį vožtuvo lizdui. Laboratoriniai bandymai buvo daug žadantys. Tačiau gamyboje neįmanoma išlaikyti tikslaus anglies potencialo sukepinimo atmosferoje esant didelei krosnies apkrovai. Dalys valties kraštuose sukepino kitaip nei centre. Rezultatas? Nenuoseklus kietumas. Kai kurios sėdynės susidėvėjo per mėnesius, kitos truko metus. Suprantama, klientas grįžo prie kalto ir staklėmis apdirbto sprendimo. Ši gedimas mane išmokė, kad kai kurių didelio našumo lydinių atveju PM proceso jautrumas gali nusverti jo ekonominį pranašumą, nebent gamykloje veikia laboratorijos lygis, o tai retai ekonomiška.
Žinoma, sėkmės istorijų yra. Įrankių plienas, pagamintas naudojant PM, kaip ir CPM klasės, yra pranašesnis už įprastai liejamus analogus dėl smulkaus ir vienodo karbido pasiskirstymo. Tai technologijos laimėjimas. Tačiau tai laimėjimas, pagrįstas specialia įranga ir žiniomis, o ne bendru spaudu.
Žvilgsnis į priekį: kalbama apie konsolidavimą, o ne tik formavimą
Ateitis iš miltelinės metalurgijos technologija, mano nuomone, yra ne tik įrankių kūrimas, o unikalių materialinių būsenų kūrimas. Pagalvokite apie priedų gamybą – tai iš esmės sluoksnis po sluoksnio PM. Arba amorfinių metalų miltelių konsolidavimas į birius komponentus. Principas tas pats: paimkite atskiras daleles ir sulydykite jas į vientisą kietą medžiagą.
Tradicinio PM pamokos – miltelių apdorojimas, atmosferos kontrolė, susitraukimo valdymas – visos yra tiesiogiai taikomos šiose naujesnėse srityse. Įmonės, kurios klestės, yra tos, kurios supranta medžiagų mokslą, o ne tik spaudimo mechaniką. Įmonės, turinčios liejyklų ir apdirbimo paveldą, pavyzdžiui, QSY, turi koją aukštyn, nes mato visą gyvavimo ciklą: nuo žaliavos iki gatavų funkcinių komponentų. Jie supranta, kad sukepinimo kreivė yra tokia pat svarbi, kaip ir apdirbimo pastūma.
Visiems, kurie tuo užsiima, patariu susipažinti su milteliais. Pajuskite jo srautą. Pažvelkite į sukepintą mikrostruktūrą mikroskopu kartu su mechaninių bandymų duomenimis. Susiekite mažas matomas poras su nuovargio lūžių paviršiumi. Tai detalių technologija, kai 1% proceso parametro pakeitimas gali sukelti 10% našumo pasikeitimą. Tai yra nuolatinis iššūkis ir tikrasis jo susidomėjimas.
