Kai kas nors klausia apie „miltelių metalurgijos tipus“, tiesioginis vadovėlio atsakymas paprastai yra tvarkingas sąrašas: presavimas ir sukepinimas, metalo liejimas įpurškimu, karštasis izostatinis presavimas ir pan. Tačiau praktiškai ta klasifikacija yra beveik per švari. Jame trūksta niuansų, kodėl turėtumėte pasirinkti vieną, o ne kitą, o ne tam tikrai daliai, ir realaus pasaulio kompromisų, atsirandančių su kiekviena. Mačiau per daug dizainų, kurių pasirinkimas atrodė pagrįstas katalogo aprašymu, o ne giliu proceso apribojimų supratimu. Pakalbėkime apie tai, ką šie tipai iš tikrųjų reiškia, kai bandote pagaminti detalę, kuri veiktų, tarnautų ir nesumažėtų biudžeto.
Darbinis arklys: įprastinė spauda ir sukepinimas
Čia dauguma žmonių pradeda ir dėl geros priežasties. Tai ekonomiškai naudinga dideliems santykinai paprastų formų kiekiams. Jūs paimate metalo miltelius, užpildote štampą, spaudžiate jį aukštu slėgiu, o tada sukepinate krosnyje, kad surištumėte daleles. Svarbiausia čia yra „palyginti paprasta“. Sumažinti? Pamiršk tai. Reikšmingi sienelės storio skirtumai? Prašote problemų dėl tankio gradientų, kurie atsiras našumo metu.
Kažkada turėjome mažos pavaros komponento projektą. Piešinys atrodė tobulai presas ir sukepinimas. Tačiau klientas turėjo aštrų gilų griovelį laikančiam žiedui. Sukepinimo stadijoje ta plona dalis iškrypo. Turėjome grįžti ir pertvarkyti griovelį į švelnesnį spindulį, todėl reikėjo pakeisti poravimosi dalį. Tai šios smulkmenos, kurių brošiūroje nėra. Mechaninės savybės yra tinkamos, tačiau jos anizotropinės – stipresnės statmenai spaudimo krypčiai. Jei jūsų įkrovos dėklas nesutampa su tuo, turite žinoti.
Medžiagų asortimentas čia yra platus – nuo geležies-vario-anglies mišinių pagrindinėms konstrukcinėms dalims iki mažai legiruoto plieno. Tačiau kai jums reikia tokių dalykų kaip nerūdijantis plienas presavimo ir sukepinimo detalėms, turite būti atsargūs. Sukepinimo atmosfera turi būti griežtai kontroliuojama, kad būtų išvengta chromo oksidacijos, o tai padidina išlaidas. Kartais protingiau pasiūlyti kitokį miltelinė metalurgija maršrutą ar net visiškai kitokį gamybos procesą.
Kai sudėtingumas yra nediskutuotinas: metalo įpurškimas (MIM)
MIM yra atsakymas, kai jūsų dalis atrodo kaip plastikinis įpurškiamas komponentas, bet turi būti metalinis. Pagalvokite apie sudėtingas, mažytes, sudėtingas formas – laikiklius su daugybe skylių nelygiais kampais, chirurginių instrumentų nasrus, miniatiūrinius užrakto komponentus. Proceso metu smulkūs metalo milteliai sumaišomi su polimeriniu rišikliu, įpurškiami, nuimami rišikliai ir sukepinami. Jūs gaunate beveik visą tankį ir puikų formos ištikimybę.
Laimikis? Tai ilgesnė, subtilesnė proceso grandinė. Atrišimo etapas yra kritinis ir lėtas; paskubėkite ir gausite įtrūkimų ar pūslių. Susitraukimas galutinio sukepinimo metu taip pat yra reikšmingas ir nuspėjamas, tačiau jūs turite suprojektuoti formos įrankius, kad jis tiksliai kompensuotų. Prisimenu jungčių komponentų partiją, kur įrankiai buvo supjaustyti remiantis ankstyvu, šiek tiek mažesniu medžiagos susitraukimo koeficientu. Visas bėgimas pasirodė keliais procentiniais punktais mažesnis. Nenaudingas. Pamoka buvo visada, visada atlikti bandymus su tiksliais milteliais ir rišiklio žaliava, kurią planuojate naudoti gamybai.
Kalbant apie kainą, jis yra didesnis už presavimo ir sukepinimo detalę, tačiau tinkamai naudojant, jis yra neprilygstamas. Mes tiekėme MIM dalis klientams, kuriems reikia sudėtingų, našių formų, kurių apdirbimas iš kietų medžiagų būtų pernelyg brangus. Įmonės mėgsta Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY), turintys gilų tikslaus liejimo ir apdirbimo pagrindą, dažnai atlieka vertingas antrines operacijas su MIM dalimis, pvz., tikslus CNC apdirbimas kritinio atskaitos taško paviršiuje po sukepinimo, kad būtų pasiekta tolerancija, kurios vien MIM procesas negali garantuoti.
Didelio našumo arena: karštasis izostatinis spaudimas (HIP) ir ne tik
Čia ieškote dalių, kuriose negali būti tuštumų. Aš turiu galvoje, nulinis poringumas. Orlaivių ir erdvėlaivių turbinų mentės, aukščiausios kokybės medicininiai implantai, svarbūs gręžinių alyvos ir dujų komponentai. HIP iš anksto suformuotus miltelius (dažnai įdėtus į sandarų indą) veikia aukštai temperatūrai ir izostatiniam dujų slėgiui iš visų pusių vienu metu. Rezultatas – visiškai tanki, vienalytė mikrostruktūra.
Kaina yra didelė. Įrangą įsigyti ir eksploatuoti yra neįtikėtinai brangu. Tai nėra didelės apimties procesas. Jį naudojate pačioms reikliausioms programoms. Įdomus hibridinis metodas yra HIP naudojimas vidiniams liejinių defektams išgydyti. Tai sritis, kurioje tiekėjo medžiagų kompetencija yra svarbiausia. Pavyzdžiui, darbas su specialiais lydiniais, tokiais kaip nikelio arba kobalto pagrindu – įprastas investicijų liejimo darbuose, kuriuos atlieka tokios firmos kaip QSY (jų medžiagų asortimentą galite pamatyti adresu https://www.tsingtaocnc.com) – reikia tiksliai žinoti, kaip milteliai veikia per HIP ciklą, kad būtų išvengta nepageidaujamo fazių susidarymo.
Be HIP, yra visas besiformuojančių ir specializuotų tipų pasaulis. Spark Plasma sukepinimas pažangiai keramikai ir kompozitams. Papildoma metalų gamyba, kuri iš esmės yra sluoksnis po sluoksnio miltelinė metalurgija. Tačiau su AM jūs keičiate izotropinį HIP slėgį lazerio ar elektronų pluošto šiluminiais įtempiais. Paruošta paviršiaus apdaila ir vidinė įtempimo būsena yra visiškai skirtingi gyvūnai, todėl dažnai reikia atlikti HIP apdorojimą, kad būtų sumažintas mikroporingumas. Tai ne toks išskirtinis tipas, o daugiau naujas įrankis miltelių konsolidavimo įrankių rinkinyje.
Medžiaga yra žinia
Negalite atskirti proceso tipo nuo medžiagos. Kalbama apie miltelinės metalurgijos rūšys neaptarus miltelių yra kaip kalbėti apie maisto gaminimą nenurodant ingredientų. Vandeniu purškiami milteliai yra pigesni, netaisyklingos formos, tinka presui ir sukepimui. Dujomis purškiami milteliai yra sferiniai, geriau teka MIM arba AM, bet yra brangesni. Legiravimo metodas taip pat svarbus – ar naudojate iš anksto legiruotus miltelius, ar maišote elementinius miltelius? Iš anksto legiruotas suteikia vienodesnių savybių, bet yra brangesnis. Elementų maišymas gali sukelti nehomogeniškumą, jei jis netinkamai apdorojamas.
Turėjome sukepinant kietėjančios plieno dalies gedimų analizės atvejį. Jis buvo skirtas naudoti su dideliu susidėvėjimu. Dalis praėjo pradinį kokybės patikrinimą, tačiau lauke per anksti sugedo. Metalurgija parodė lokalizuotas likusio austenito sritis, kurios yra minkštos. Pagrindinė priežastis? Nenuoseklus grafito (anglies) priedo maišymas su pagrindiniais geležies milteliais prieš presavimą. Sukepinimo metu anglis pasklido nevienodai, todėl kai kurios vietos netinkamai sukietėjo. Pataisymas buvo perėjimas prie iš anksto legiruoto plieno miltelių su jau ištirpusia anglimi. Problema išspręsta, tačiau medžiagų sąnaudos padidėjo 15%. Tai toks kompromisas, kuris vyksta kasdien.
Štai kodėl labai svarbu bendradarbiauti su liejyklomis ar mašinų dirbtuvėmis, kurios supranta tokio lygio medžiagas. Įmonė, turinti 30 metų liejimo ir apdirbimo srityje, kaip ir QSY, suteikia tą metalurginę intuiciją. Galbūt jie negamina miltelių, bet žino, kaip šios medžiagos elgiasi karščio ir darbo metu patiriamo streso metu ketaus, plieno, nerūdijančio plieno ir specialių lydinių. Šios kryžminio proceso žinios yra neįkainojamos, kai pasirenkate PM maršrutą ir numatote, kaip dalis atliks sukepinimą.
Konvergencija su tradicine gamyba
Linijos susilieja. Labai paplitęs kelias dabar yra a miltelinė metalurgija beveik tinklo formos procesas, po kurio seka tikslus apdirbimas. Galite MIM arba presuoti ir sukepinti dalį iki 95% galutinės formos, tada įdėkite CNC frezą, kad apdirbtumėte tikslią kiaurymę, sriegius arba kritinį sandarinimo paviršių. Šis hibridinis metodas optimizuoja išlaidas ir našumą.
Dirbau su vožtuvų korpusais, kuriuose pagrindiniai sudėtingi vidiniai kanalai buvo suformuoti per MIM, bet flanšo paviršiai ir sriegių prievadai buvo apdoroti CNC po sukepinimo. Tai buvo vienintelis būdas pasiekti reikiamą paviršiaus apdailą ir geometrines tų specifinių savybių tolerancijas. Tiekėjas, siūlantis tiek PM patirtį, tiek vidaus apdirbimą, kaip nurodyta QSY koncentracijoje į korpuso liejimą, investicinį liejimą ir CNC apdirbimą, yra tinkamas tokio tipo integruotam gamybos sprendimui. Tai supaprastina bendravimą ir atskaitomybę.
Taigi PM tipo pasirinkimas nėra atskiras sprendimas. Tai pirmasis gamybos plano žingsnis. Turite paklausti: kokių antrinių operacijų reikės? Kaip dalis bus baigta? Padengtas? Sukepinimo procesas turi įtakos paviršiaus chemijai, o tai gali turėti įtakos dengimo sukibimui arba dažų kokybei. Viskas susiję. Galvojimas apie tai kaip tik „tipo“ pasirinkimą iš meniu yra didžiausia klaida, kurią galite padaryti. Kalbama apie tiekimo grandinės ir proceso grandinės, kuri tiekia funkcinį komponentą, sukūrimą. Pudra yra tik pradžia.
