Išgirdus „nerūdijančio plieno metalo liejimą“ arba MIM, iš karto kalbama apie sudėtingumą ir tinklo formą. Tačiau, jau kurį laiką apie tai kalbėdamas, matau, kad tikroji istorija nėra blizgančioje brošiūroje; Tai yra smulkmenos, kaip 17-4PH kronšteinas išlaikyti 0,005 paklaidą partiją po partijos arba kodėl apdirbimui skirta dalis dažnai apgailėtinai sugenda, kai ją perjungiate į MIM. Yra paplitusi klaidinga nuomonė, kad MIM yra tik išgalvotas plastikinis liejimas su metalo milteliais – taip nėra. Atrišimo ir sukepinimo etapai pateikia kintamuosius, kurie gali pažeminti net labiausiai patyrusį proceso inžinierių. Tai hibridinis žvėris, sėdintis tarp liejimo ir apdirbimo ir reikalauja pagarbos savo unikalioms taisyklėms.
Medžiagos šokis: tai ne tik nerūdijantis plienas
Negalite tiesiog pasakyti nerūdijančio plieno ir pavadinti tai diena. Už metalo įpurškimas, pudros savybės yra viskas. Dalelių dydžio pasiskirstymas, forma ir takumas naudojant rišiklio sistemą padaro arba sulaužo dalį. Dažniausiai dirbame su 316L ir 17-4PH, tačiau net ir tose klasėse kitas miltelių tiekėjas gali pakeisti visą sukepinimo susitraukimo koeficientą. Prisimenu chirurginio instrumento komponento projektą, kuriame specifikacija reikalavo 316L atsparumo korozijai. Pirmos kelios partijos gražiai sukepino, bet nuovargio stiprumas buvo tiesiog per mažas. Pasirodo, deguonies kiekis milteliuose, ko mes nepakankamai išnagrinėjome, buvo šiek tiek didelis, todėl buvo nedideli intarpai. Mes perėjome prie dujų purškimo miltelių su griežtesne specifikacija, ir tai išsprendė. Būtent šie niuansai skiria prototipą nuo gamybai paruošto komponento.
Čia neįkainojama patirtis platesnio metalo apdirbimo srityje. Darbas su partneriu patinka Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY), kuris dešimtmečius investuoja į nerūdijančio plieno ir specialių lydinių liejimą ir CNC apdirbimą, įgysite įsišaknijusių medžiagų jautrumo. Jie nėra tik spaudimo milteliai; jie supranta, kaip metalas elgiasi esant karščiui ir įtampai iš kelių gamybos kampų. Šios kryžminio procesų žinios suteikia geresnę MIM praktiką, pavyzdžiui, žinant, kaip sukepintas 304 gali elgtis kitaip atliekant tolesnę CNC taškinę operaciją, palyginti su jo liejimo ekvivalentu.
Rišiklio pašalinimo fazė yra tylus žudikas. Per greitai ir atsiranda įtrūkimų ar pūslių; per lėtas, o tai sumažina krosnies pralaidumą ir sąnaudas. Nerūdijančio plieno atveju labai svarbu kontroliuoti anglies dioksidą šalinant. Palikite per daug anglies likučių ir paveiksite atsparumą korozijai – būtent dėl šios priežasties pirmiausia pasirinkote nerūdijantį plieną. To išmokome sunkiai, vykdydami ankstyvą jūrų techninės įrangos klipo projektą. Dalys išlaikė matmenų patikrinimus, bet nepavyko paprasto druskos purškimo bandymo. Pagrindinė priežastis buvo neužbaigtas terminio atsiskyrimo ciklas, dėl kurio liko anglies, lokaliai ardančio chromo. Patikslintas kelių etapų panaikinimo procesas tai ištaisė. Tai priminimas, kad MIM jūs ne tik formuojate metalą; jūs kruopščiai atkuriate jo mikrostruktūrą iš miltelių pavidalo.
Dizainas skirtas MIM, ne tik funkcijai
Tai yra didžiausias trinties tarp projektavimo inžinierių taškas. Jie perduoda dalį, skirtą apdirbimui arba investicijų liejimui, ir tikisi, kad MIM ją tiesiog pagamins. Tai neveikia taip. Vienodas sienelės storis yra evangelija. Klientas reikalavo flanšo su stora stebule ir plonais radialiniais pelekais. Detalė sukepinimo metu deformavosi kaip bulvių traškučiai, nes diferencinis susitraukimas buvo didžiulis. Turėjome grįžti atgal, derėtis dėl mažų įdubimų ir šiek tiek pastorindami pelekus, o tai nežymiai padidino svorį, bet išsaugojo visą geometriją. Žinoma, įrankius reikėjo pakeisti. Tai bendras, kartais pasikartojantis šokis.
Tokios funkcijos kaip apatiniai įpjovimai ir vidiniai sriegiai yra tai, kur MIM šviečia, tačiau joms reikia protingo įrankio dizaino. Išstūmimo kaiščio uždėjimas ant nerūdijančios dalies yra sudėtingesnis nei ant plastiko – žalioje dalyje galite palikti matomų žymių ar net deformuotis. Prisimenu mažytę krumpliaratį su sraigtiniais dantimis, kur išmetimo kaiščiai turėjo būti dedami ant krumpliaračio paviršiaus. Naudojome pasirinktinę kelių pakopų išstūmimo sistemą ir nupoliravome kaiščius iki veidrodinio paviršiaus, kad išvengtume žymėjimo. Įrankio kaina padidėjo, tačiau vienos dalies kaina ir našumas buvo neprilygstami, palyginti su bet kuriuo kitu procesu.
Dar viena praktiška detalė: grimzlės kampai. Taip, jums reikia mažiau grimzlės nei tradiciniam plastikiniam liejimui, bet vis tiek reikia, ypač gilesnėms ertmėms. Bandant išvengti nulinės grimzlės, kad sutaupytumėte antrinio apdirbimo, dalys gali įstrigti įrankyje arba gauti įbrėžimų išmetimo metu. Tai netikra ekonomika. Tikslas iš nerūdijančio plieno metalo įpurškimas yra tinklo formos, bet tinklelis reiškia, kad jis išeina iš sukepintos krosnies, paruoštas naudoti. Dažnai kritinėms sąsajoms vis tiek reikia lengvo CNC nugriebimo arba gręžimo. Tai nėra MIM gedimas; tai pragmatiškas hibridinis požiūris. Tokia įmonė kaip QSY, turinti integruotas CNC galimybes, sklandžiai tvarko šią mąstyseną – jos laiko antrines operacijas ne kaip atskirą procesą, o kaip paskutinį MIM darbo eigos žingsnį.
Sukepinantis tiglis: kur vyksta magija (ir širdgėla).
Viskas prieš sukepinimą yra tik paruošimas. Tai fazė, kai laisva, ruda dalis tampa tankiu, metalurgiškai tvirtu komponentu. Nerūdijančio plieno atveju atmosferos kontrolė yra svarbiausia. Paprastai naudojate vandenilį, argoną arba vakuumą. Vandenilis puikiai tinka paviršiaus oksidų mažinimui ir detalėms valyti, tačiau jūs turite kruopščiai valdyti rasos tašką. Nuotėkis, į kurį patenka šiek tiek deguonies ar azoto, gali sugadinti visą krosnies apkrovą.
Temperatūros vienodumas yra dar vienas žvėris. +/- 10°C temperatūros svyravimai krosnyje gali lemti 0,2 % susitraukimo skirtumą. 50 mm dalyje tai yra 0,1 mm – pakankamai, kad būtų galima išmesti partiją, kad būtų galima pritaikyti griežtą toleranciją. Investavome į krosnies profiliavimą su keliomis termoporomis ir radome savo tobulą zoną. Dabar įkeliame svarbias dalis tik toje zonoje. Mažiau svarbios dalys patenka į kraštus. Tai yra jūsų krosnies nekilnojamojo turto valdymas kaip šachmatų lenta.
Aušinimo greitis turi įtakos galutinėms savybėms. Kietėjimo nuo kritulių rūšims, pvz., 17–4PH, iš tikrųjų galite apdoroti tirpalą ir sendinti pagal sukepinimo ciklą, jei jūsų krosnis tam pritaikyta. Tai didžiulis privalumas, konsoliduojantys žingsniai. Tačiau tam tikros dalies masės laiko-temperatūros-transformacijos kreivės nustatymas yra empirinis. Sukūrėme nedidelę sėkmingų profilių biblioteką skirtingoms dalių šeimoms. Tai ne vadovėlis; tai parduotuvės grindų istorija, parašyta šiluminėse diagramose ir kokybės kontrolės ataskaitose.
Kai MIM nėra atsakymas
Kad ir kaip aš tikiu procesu, labai svarbu žinoti jo ribas. Metalo įpurškimas kovoja su labai didelėmis dalimis (paprastai daugiau nei 250 gramų nerūdijančio plieno) ir labai plonomis, didelėmis plokščiomis dalimis, kurios linkusios deformuotis. Kažkada citavome ploną, plokštelę primenantį jutiklio korpusą, kurio storis yra apie 2 mm ir skersmuo 100 mm. Net ir naudojant konforminį įrankio aušinimo ir sukepinimo nustatymo įtaisus negalėjome išlaikyti lygumo. Vietoj to klientas pasirinko tikslų štampavimą ir apdirbimą. Tai buvo teisingas skambutis.
Itin didelio vientisumo konstrukcinės dalys, skirtos pirminiams aviacijos ir kosmoso apkrovų takams, vis dar dažnai geriau aptarnaujamos kaliant arba apdirbant iš ruošinių. MIM izotropinės savybės yra geros, tačiau svarbiausioms reikmėms vis tiek pirmenybė teikiama kaltinės medžiagos kilmei. Tačiau daugybės medicinos prietaisų, šaunamųjų ginklų, pramoninių įrankių ir plataus vartojimo elektronikos komponentų MIM siūlo neprilygstamą sudėtingumo, medžiagų našumo ir kainos bei apimties derinį. Tai yra jūsų mūšio pasirinkimas.
Štai kodėl svarbi platesnė tiekėjo patirtis. Jei įeisite į parduotuvę, kurioje atliekami tik MIM, jie gali bandyti pritaikyti jūsų dalį. Bet komanda, kuri taip pat tvarko investicinis liejimas ir CNC apdirbimas, kaip ir QSY darbuotojai, suteiks sąžiningesnį įvertinimą. Jie gali pasakyti: žiūrėk, dėl tokios geometrijos ir tūrio korpuso liejimas su CNC apdaila gali būti jums ekonomiškesnis. Tas objektyvumas kuria pasitikėjimą. Jų 30 metų liejimo ir apdirbimo srityje reiškia, kad jie mato MIM kaip vieną įrankį didelėje įrankių dėžėje, o ne kaip vienintelį įrankį.
Realus pasaulis: kokybė ir nuoseklumas
MIM dalies paleidimas yra vienas dalykas; pagaminti 500 000 jų, kurių CpK viršija 1,33, yra kitas dalykas. Žaliavos tikrinamos kasdien: miltelių partijos konsistencija, rišiklio partijos klampumas. Gamybos metu tikrinant žalios dalies svorį ir matmenis, prieš sukepinant nustatomi poslinkiai. Tačiau tikrasis QC įvyksta po sukepinimo. Atliekame statistinę kritinių matmenų procesų kontrolę, tankio patikras (paprastai siekiame >96 % teorinio nerūdijančio plieno) ir periodiškai atliekame pilnos metalurgijos – tempimo, kietumo, korozijos patikrinimus. Tai nederinama.
Gedimų analizė yra darbo dalis. Aš praleidau valandas po mikroskopu žiūrėdamas į lūžusią dalį. Ar tai buvo sukepintos poros, užteršimo intarpas ar streso sukėlėjas dėl dizaino trūkumo? Kiekvienas turi skirtingą pirštų atspaudą. Viena pasikartojanti problema pradžioje buvo katastrofiškas dalių gedimas montuojant. Dalys atitiko visas specifikacijas. Galiausiai atsekė tai tvarkymo problema – darbuotojai išmesdavo sukepintų dalių dėžes, sukeldami mikro įtrūkimus, kurie vėliau išplito. Taisymas nebuvo vykdomas; tai buvo putų dėjimas į šiukšliadėžes. Pamoka: procesas nesibaigia prie krosnies.
Galų gale, sėkmingai nerūdijančio plieno metalo įpurškimas yra apie sisteminį mąstymą. Tai medžiagų mokslo, mechaninio dizaino, įrankių gamybos, šiluminės inžinerijos ir griežtos kokybės kontrolės derinys. Tai ne stebuklinga kulka. Tai sudėtingas, žavus ir neįtikėtinai galingas procesas, kai supranti jo kalbą ir gerbi jo taisykles. Įmonės, kurios klesti, kaip ir tos, kurios turi didelę pagrindinę patirtį susijusioje metalo prekyboje, yra tos, kurios ne tik parduoda dalis – jos parduoda patikimus, suprojektuotus sprendimus.
