*-=-*p#-=-#Когда слышишь ?MIM?, первое, что приходит в голову многим — это какая-то ?продвинутая? разновидность порошковой металлургии, почти волшебство, которое делает всё. На деле же, Metal Injection Molding — это прежде всего технология компромиссов и глубокого понимания поведения материала на каждом этапе: от смешивания связующего с порошком до спекания. Часто сталкиваюсь с запросами, где хотят заменить MIMом сложную механическую обработку из прутка, но не учитывают усадку. А она, эта самая усадка, может быть и 15%, и 20% — и это не линейная величина, она зависит от геометрии, от ориентации в печи... Вот с этого, пожалуй, и начну.*-=-*/p#-=-#*-=-*h2#-=-#Сердце процесса: не просто смешать и впрыснуть*-=-*/h2#-=-#*-=-*p#-=-#Основная ошибка — считать, что главное здесь — литьевая машина. Нет. Всё начинается с шихты. Качество металлического порошка, его форма частиц (сферические предпочтительнее, но дороже), гранулометрический состав. Плюс связующее — часто это многокомпонентная смесь на основе парафинов и полимеров. Пропорции — это ноу-хау, почти алхимия. В *-=-*strong#-=-#Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY)*-=-*/strong#-=-#, с их 30-летним опытом в литье, подход к подготовке шихты для MIM, я знаю, строится на аналогичных принципах контроля, что и для точного инвестиционного литья. Это не случайно.*-=-*/p#-=-#*-=-*p#-=-#Сам впрыск — казалось бы, дело техники. Но давление, температура, скорость... Здесь уже играет роль поведение этой вязкой массы, которая должна заполнить тончайшие полости без расслоения компонентов. Была история с одной сложной деталью для медицинского инструмента — постоянно появлялись дефекты в районе тонкой стенки. Оказалось, проблема была в температурном градиенте самой пресс-формы. Пришлось переделывать систему каналов подвода, почти интуитивно, опираясь на опыт с литьем по выплавляемым моделям.*-=-*/p#-=-#*-=-*p#-=-#А потом — удаление связующего. Дебайдинг. Это отдельная наука. Слишком быстро — деталь потрескается. Слишком медленно — остатки углерода могут критично повлиять на состав конечного сплава, особенно если речь о нержавейке или тех же никелевых сплавах. Контролируемая атмосфера в печи, точный подбор температурных режимов — без этого никуда.*-=-*/p#-=-#*-=-*h2#-=-#Печь — где рождается металл. Или нет.*-=-*/h2#-=-#*-=-*p#-=-#Спекание. Вот тут многие недооценивают важность равномерности температурного поля. Детали в садке должны прогреваться одинаково, иначе усадка будет разной, и геометрия ?поплывет?. Особенно критично для изделий с плотной упаковкой в печи. Мы как-то пробовали спекать партию мелких зубчатых колес из низколегированной стали. Результат — разброс по плотности до 97% от теоретической, часть деталей просто не прошла по прочности. Причина — неоднородность газового потока в рабочей зоне печи. Пришлось полностью пересматривать конфигурацию садки.*-=-*/p#-=-#*-=-*p#-=-#Атмосфера в печи — ещё один ключ. Водород, аргон, вакуум, их смеси... Для нержавеющей стали 316L, например, часто нужен вакуум или высокочистый водород, чтобы получить коррозионную стойкость без окалины и обезуглероживания. Для быстрорежущих сталей — свои нюансы. На сайте *-=-*strong#-=-#QSY*-=-*/strong#-=-# (*-=-*a href='https://www.tsingtaocnc.com'#-=-#tsingtaocnc.com*-=-*/a#-=-#) упоминается работа с кобальтовыми и никелевыми сплавами — так вот, для них температурные режимы и атмосфера спекания это вообще отдельная тема, близкая к производству спеченных твердых сплавов.*-=-*/p#-=-#*-=-*p#-=-#Итоговая микроструктура. Она должна быть плотной, практически беспористой. Но иногда остаточная пористость — это сознательный компромисс, если деталь потом будет подвергаться механической обработке. Но это уже высший пилотаж — спроектировать процесс так, чтобы знать, где и какая пористость останется.*-=-*/p#-=-#*-=-*h2#-=-#Где MIM реально выигрывает, а где проигрывает*-=-*/h2#-=-#*-=-*p#-=-#Сильная сторона MIM — сложная геометрия, недостижимая для штамповки, и массовость, недоступная для фрезеровки. Мелкие детали с пазами, отверстиями, внутренними полостями. Классика: компоненты оружия, элементы механизмов часов, хирургические и стоматологические инструменты. Когда нужны тысячи, десятки тысяч абсолютно одинаковых изделий из металла — тут MIM вне конкуренции по цене за штуку.*-=-*/p#-=-#*-=-*p#-=-#Но есть и ложка дёгтя. Толщина стенок. Резкие перепады сечения — зло. Они приводят к неравномерной усадке и короблению. Один раз получил заказ на корпусную деталь с тонкой мембраной и массивным фланцем. Всё, полный провал на спекании. Фланец ?стянул? на себя тонкую часть, её повело. Пришлось клиенту объяснять, что нужно либо разбивать деталь на две, либо радикально менять дизайн, добавляя рёбра жёсткости.*-=-*/p#-=-#*-=-*p#-=-#Ещё один минус — ограничения по размеру. Крупногабаритные детали — не для MIM. Сложно обеспечить равномерность удаления связующего и спекания. Обычно речь идёт о деталях весом до 100-150 грамм, редко больше. Хотя прогресс идёт, но физику не обманешь.*-=-*/p#-=-#*-=-*h2#-=-#Материалы: не только ?железо?*-=-*/h2#-=-#*-=-*p#-=-#Часто думают, что MIM — это про углеродистые и низколегированные стали. Да, они составляют львиную долю. Но спектр огромен. Нержавеющие стали 17-4PH, 316L — востребованы в медицине и пищепроме. Быстрорежущие стали для режущего инструмента. Даже титановые сплавы — дорого, сложно (титан активно взаимодействует с атмосферой при спекании), но возможно. И здесь опыт компании в работе с особыми сплавами, как у *-=-*strong#-=-#QSY*-=-*/strong#-=-#, бесценен. Потому что переход, условно, с латуни на суперсплав на никелевой основе — это не просто сменить порошок в бункере. Это новая связка, новые режимы дебайндинга, новая атмосфера в печи. Практически новый технологический процесс.*-=-*/p#-=-#*-=-*p#-=-#Интересный момент — псевдосплавы, композиты. Введение керамических частиц в металлическую матрицу для изменения свойств — износостойкости, теплопроводности. Это уже передний край технологии, тут много экспериментов и, честно, неудач. Но когда получается — результат того стоит.*-=-*/p#-=-#*-=-*p#-=-#Выбор материала всегда начинается с вопроса: ?Какие финальные свойства нужны??. Прочность на разрыв, твёрдость, коррозионная стойкость, немагнитность... И уже под это подбирается порошковая композиция и весь последующий цикл. Без чёткого ТЗ начинать MIM-проект — деньги на ветер.*-=-*/p#-=-#*-=-*h2#-=-#После спекания: финиш — не всегда финиш*-=-*/h2#-=-#*-=-*p#-=-#И вот деталь вышла из печи. Она уже металлическая, но это редко готовая деталь. Почти всегда нужна какая-то доработка. Калибровка (доводка размеров под прессом), механическая обработка — сверление отверстий с высокой точностью, нарезание резьбы, шлифовка критичных поверхностей. Тут как раз и пригождается интеграция с цехом *-=-*strong#-=-#ЧПУ-обработки*-=-*/strong#-=-#, как у той же QSY. Потому что логистически и технологически проще всё делать в одном месте: от спечённой заготовки до чистового прохода фрезой.*-=-*/p#-=-#*-=-*p#-=-#Термообработка — закалка, отпуск, старение для дисперсионно-твердеющих сплавов. Важно помнить, что многие MIM-материалы после спекания имеют достаточно однородную мелкозернистую структуру, что хорошо сказывается на последующей термообработке.*-=-*/p#-=-#*-=-*p#-=-#Контроль качества. Это не только размеры на координатно-измерительной машине (КИМ). Это и рентген для выявления внутренних пор (хотя их в идеале быть не должно), и металлография для оценки плотности и структуры, и испытания на механические свойства — выборочно, но обязательно. Без этого никакой уверенности в партии нет. Особенно для ответственных применений.*-=-*/p#-=-#*-=-*h2#-=-#Вместо заключения: мысль вслух*-=-*/h2#-=-#*-=-*p#-=-#Так что же такое MIM в итоге? Это не панацея. Это мощный, но очень специфический инструмент в арсенале инженера-технолога. Его сила — в сочетании свободы литья пластика с возможностями металла. Его слабость — в жёсткой зависимости от десятков параметров и необходимости тотального контроля на всех этапах.*-=-*/p#-=-#*-=-*p#-=-#Стоит ли в него погружаться? Если есть устойчивый поток заказов на сложные мелкосерийные (в масштабах тысяч) металлические детали — безусловно. Но нужно быть готовым к длительной отладке процесса для каждой новой детали, к инвестициям в оборудование и, что важнее, в знания. Опыт в смежных областях, как *-=-*strong#-=-#точное литье*-=-*/strong#-=-# и *-=-*strong#-=-#мехобработка*-=-*/strong#-=-#, — это огромная фора. Потому что MIM — это не отдельная планета. Это мост между мирами порошковой металлургии, пластикового литья и финишной механообработки. И ходить по этому мосту нужно с умом, постоянно сверяясь с картой в виде физики и химии процесса. Иначе упадёшь в пропасть брака и нецелевых расходов. Проверено.*-=-*/p#-=-#