Mūsdienās bieži tiek mētāts ar vārdu “MIM”, kas bieži ir populārs vārds “sarežģītas, lētas daļas”. Tas ir pirmais nepareizs priekšstats. Tā nav maģija, un tas noteikti ne vienmēr ir lēts. Patiesais stāsts par metāla iesmidzināšanas formēšanas process sākas ilgi pirms pelējuma aizvēršanas, netīrajā, kritiskajā izejvielu stadijā. Izdari to nepareizi, un nekam citam nav nozīmes.
Izejvielu deja: vairāk mākslas nekā zinātne
Visi runā par formēšanu vai saķepināšanu, bet uzticamas MIM darbības pamatā ir izejvielu viendabīgums. Mēs ne tikai sajaucam metāla pulveri un saistvielu; mēs veidojam viendabīgu, plūstošu maisījumu. Attiecība ir viss. Pārāk daudz saistvielas? Atdalīšanas laikā jūs saņemat noslīdēšanu un izkropļojumus. Par maz? Jūs nevarat aizpildīt plānas sadaļas. Esmu redzējis, ka partijas no dažādiem piegādātājiem, pat ar vienādām specifikācijām, uzvedas ļoti atšķirīgi. Tas attiecas ne tikai uz pulvera D50; tas ir daļiņu formas sadalījums. Protams, sfēriski pulveri no gāzes izsmidzināšanas plūst labāk, taču šī noapaļotā forma dažkārt var kaitēt galīgajam blīvumam, ja neesat piesardzīgs ar saķepināšanas profiliem.
Sākumā mums bija projekts nelielai ķirurģiskā instrumenta svirai, daļai ar šķērsgriezumu no 2 mm līdz 0,5 mm. Mēs izmantojām standarta 316L izejvielu. Detaļas izskatījās perfekti no veidnes. Tad sekoja katalītiskā atsaistīšana. Plānās daļas vienkārši... pazuda. Nav izkusis, bet strukturāli neizdevās. Saistvielas noņemšanas ātrums bija pārāk agresīvs šai masas atšķirībai. Nodarbība? Jūsu izejvielu sastāvam jābūt pielāgotam ne tikai materiālam, bet arī detaļas ģeometrijai. Viena izmēra pulvera/saistvielas maisījums ir sirdssāpju recepte. Jums ir nepieciešams partneris, kurš to saprot detalizētā līmenī, kāds līdzīgs Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY). Ar precīzās liešanas gadu desmitiem viņi izprot materiāla izturēšanās nozīmi termiskā stresa apstākļos, un šis domāšanas veids ir tieši saistīts ar MIM izejvielu pārvaldību un saķepināšanu.
Un pati saistvielu sistēma — tā ir pavisam cita pasaule. Vaska polimērs, ūdenī šķīstošs, katalītisks — katrs atstāj savu pirkstu nospiedumu uz detaļas. Katalītiskais (izmantojot slāpekļskābes tvaikus) ir ātrs, bet var uzbrukt noteiktiem sakausējumiem. Termiskā atdalīšana ir lēna, bet maiga. Šeit izdarītā izvēle nosaka jūsu krāsns grafiku, detaļu apstrādi un defektu biežumu. Tā ir pamata izvēle, ko veicat pirms rīka izstrādes.
Saķepināšana: kur patiesībā notiek maģija (un saraušanās).
Šī ir pārtraukšanas fāze. Jums ir sava "brūnā daļa" — trausls, viss saistvielas un pulvera skelets. Krāsns cikls ir vieta, kur tas kļūst par metālu. Saraušanās ir paredzama, parasti aptuveni 15-20%, bet tā nekad nav ideāli izotropiska. Gara, plakana daļa var deformēties, ja tā netiek pareizi atbalstīta uz iestatītājiem. Reiz mēs palaidām savienotāju plākšņu partiju. Izmēru pielaide montāžas caurumos bija stingra. Mēs sasniedzām teorētisko saķepināšanas blīvumu, bet caurumi kļuva ovāli par dažiem mikroniem. Kāpēc? Krāsns atmosfērai bija neliels gradients. Detaļas jostas kreisajā pusē redzēja atšķirīgu temperatūras profilu nekā labajā pusē.
Atmosfēras kontrole ir viss. Ūdeņradis, argons, vakuums vai krekinga amonjaks. Nerūsējošajam tēraudam ir nepieciešama ideāli reducējoša atmosfēra, lai iegūtu tīru virsmu bez karburizācijas. Neliela noplūde, nedaudz skābekļa iekļūšanas, un jūs iegūstat garozu, saķepinātu daļu, kas ir trausla. Arī tas ne vienmēr ir redzams ar neapbruņotu aci. Mums bija 17–4 PH detaļu partija, kas izturēja vizuālo pārbaudi un pat pamata izmēru pārbaudes. Taču pielietojumā tie cieta neveiksmi noguruma dēļ. Metallogrāfija parādīja oksīdu ieslēgumus gar graudu robežām - gaisa pēdas saķepināšanas kritiskajā vidusposmā.
Šeit patiesi parāda lietuves pieredze. Tāds uzņēmums kā QSY, kas vairāk nekā 30 gadus ir strādājis čaulu un investīciju liešanas jomā ar sakausējumiem, sākot no standarta tēraudiem līdz supersakausējumiem uz niķeļa bāzes, saprot termisko apstrādi savos kaulos. Šīs zināšanas par to, kā īpašie sakausējumi darbojas augstā temperatūrā, kā pārvaldīt atmosfēru, lai novērstu piesārņojumu, ir tieši pārnesamas un nenovērtējamas metāla iesmidzināšanas formēšanas process. Viņi zina, ka saķepināšana nav tikai “uzsildīšana”; tā ir kontrolēta metamorfoze.
Instrumentu slazds un sekundārās darbības
Cilvēki domā, ka MIM novērš apstrādi. Tas to samazina. Jums joprojām gandrīz vienmēr ir nepieciešamas sekundārās darbības. EDM tādiem elementiem, kurus nevar veidot, piemēram, apakšmalas vai perfekti kvadrātveida iekšējie stūri. Viegla CNC apstrāde kritiskām blīvēšanas virsmām vai vītnēm. Dažreiz kalšanas operācija pēc saķepināšanas, lai palielinātu dimensiju. Slazds veido MIM daļu tā, it kā tā būtu pēdējā tīkla formas daļa. Jums ir jāprojektē procesam. Plaši rādiusi, vienmērīgs sienu biezums, kur iespējams, iegrimes leņķi — tie nav ieteikumi.
Es atceros rīku kameras korpusa komponentam. Dizainere vēlējās skaistu, asu estētisku šķautni. Nulles rādiuss. Mēs to izmēģinājām. Izejmateriāls to nepiepildītu konsekventi, un stūri nošķeldās, izstumjot vai apstrādājot brūnā stāvoklī. Mums bija jāatgriežas, jāpievieno 0,1 mm rādiuss. Tas bija neredzams galaproduktā, bet padarīja daļu izgatavojamu. Pats instruments ir vēl viens zvērs. Tas ir iesmidzināšanas formēšanas instruments, tāpēc tam ir nepieciešams pulējums, labas ventilācijas atveres un pareizi vārti. Bet jūs to noberziet ar metāla pulveri. Stūru un vārtu nodilums ir lielāks nekā ar plastmasu. Jums ir jāplāno šī apkope.
Un tā ir sinerģija ar pilna servisa pakalpojumu sniedzēju. Ja paskatās uz QSY iespējām, viņi uzskaita CNC apstrādi līdzās savām liešanas specialitātēm. Tas ir galvenais. Viņi var paņemt saķepināto MIM daļu un iekšēji, apstrādāt kritiskās atskaites virsmas vai urbt šķērscaurumu, kuru nebija iespējams veidot. Šī vertikālā integrācija kontrolē kvalitāti un izmaksas. Jūs nenosūtāt trauslu saķepināto daļu uz citu mašīnu darbnīcu, riskējot sabojāt.
Materiālās realitātes: tas nav paredzēts tikai nerūsējošajam tēraudam
Brošūras materiāli ir 316L, 17-4PH, vienkāršs oglekļa tērauds. Bet interesanti pielietojumi ir eksotiskajās lietās. Mēs esam veikuši darbu ar smagajiem volframa sakausējumiem, lai līdzsvarotu svarus, un pat dažus mēģinājumus ar titānu. Ti MIM ir savs murgs — jūs veicat saķepināšanu augstā vakuumā, un pulveris ir dārgs un apstrādājams ar piroforu. Izmaksa ir sarežģīti, viegli biomedicīnas implanti. Bet ienesīguma likme... tas ir izaicinājums.
Tas lieliski saskan ar tāda speciālista materiālu portfeli kā iepriekš minēts. Viņu pieredze ar sakausējumiem uz kobalta un niķeļa bāzes investīciju liešanā ir milzīga priekšrocība. Šiem sakausējumiem ir savas saķepināšanas īpatnības — saķepināšana šķidrā fāzē, aktivētā saķepināšana — un, zinot to vispārējo metalurģiju no cita procesa, tas dod priekšrocību. The metāla iesmidzināšanas formēšanas process jo supersakausējuma sastāvdaļa nav tikai atšķirīgs materiāla iestatījums; tā ir pavisam cita blīvēšanas un mikrostruktūru attīstības filozofija.
Jūs nevarat arī ignorēt mīkstus magnētiskos sakausējumus, piemēram, Fe-Si vai Fe-Ni. To saķepināšana, lai sasniegtu gan augstu blīvumu, gan pareizas magnētiskās īpašības, ir staigāšana pa virvi. Pārāk augsta temperatūra, jūs zaudējat īpašības; pārāk zems, jums ir porainība. Tieši šajās nišas lietojumprogrammās MIM patiešām spīd, nevis cita vispārīga aprīkojuma izveidē, ko varētu apzīmogot.
Kad MIM nav atbilde
Šī varētu būt vissvarīgākā sadaļa. MIM ir lieliski piemērots liela apjoma, sarežģītas ģeometrijas detaļām ar mērenu toleranci. Bet, ja jūsu daļa ir vienkārša — pamata starplikas, taisns stienis — izmantojiet apstrādi vai štancēšanu. Ja jums ir nepieciešama īpaši augsta stiepes izturība vai triecienizturība, apskatiet ieguldījumu liešanu. Ja jums ir nepieciešams vienreizējs prototips, 3D metāla drukāšana varētu būt labāka, neskatoties uz virsmas apdares problēmām.
Īpaši interesants ir krosovers ar investīciju liešanu. Lielākām detaļām (piemēram, vairāk nekā 100–150 gramiem) vai detaļām, kurām kritiskā posmā nav nepieciešama porainība, labi veikts ieguldījumu liešana varētu būt uzticamāks un rentablāks. Uzņēmums, kas piedāvā abus, piemēram, QSY, var sniegt objektīvu ieteikumu. Viņi nemēģina uzspiest procesu; viņi var aplūkot jūsu izdruku un teikt: Šim funkciju komplektam un apjomam MIM ietaupīs jums 30% no vienības izmaksām vai Šis iekšējais dobums ir pārāk dziļi, tā vietā apskatīsim čaulas veidņu liešanu.
Mēs to iemācījāmies smagā veidā. Klients uzstāja uz MIM lielu, salīdzinoši vienkāršu kronšteinu. Instruments bija masīvs un dārgs, saķepināšanas kropļojums bija cīņa, un detaļu izmaksas bija augstākas nekā izgatavotas alternatīvas. Mums vajadzēja atstumties. Process ir instruments, nevis reliģija. Tās skaistums slēpjas tās īpašajā saldajā vietā: tiek ņemti desmitiem mehāniski apstrādātu komponentu un apvienoti tos vienā, attīrītā, lietošanai gatavā metāla gabalā, kas iznāk no krāsns, izskatās kā audzēts, nevis izgatavots. Kad tas darbojas, tā ir izcila inženierija. Kad tas ir piespiedu kārtā, tā ir tikai dārga problēma.
