Кога повеќето луѓе слушаат „машина за обликување метал со вбризгување“, тие замислуваат единствена, монолитна единица - еден вид индустриски 3Д печатач за метал. Тоа е првата заблуда. Во реалноста, тоа е систем, а самата машина, единицата за инјектирање, е само највидливиот дел. Вистинската приказна се случува во подготовката на суровина, печката за одврзување и печката за синтерување. Сум видел премногу проекти застојат затоа што одвоиле буџет за висока класа машина за калапи со вбризгување на метал но заборави на низводните термички процеси. Машината е прецизен шприц; тоа е хемијата и термичката обработка кои всушност го градат делот.
Јадрото на системот: повеќе од само инјектирање
Ајде да зборуваме за единицата за инјектирање. Тоа не е како пластична калапи со инјектирање, каде што само се топите и пукате. Суштината овде е хомогена мешавина од фин метален прав и полимерно врзивно средство. Вискозноста е незгодна. Ако температурниот профил на цевката на вашата машина е исклучен дури и за 10°C во зона, може да добиете одвојување - крварење на врзивото на површината или таложење на прав. Се сеќавам на трчање за некои мали, сложени хируршки водичи од нерѓосувачки челик. Користевме машина од германски производител, робусна како и сè, но постојано добивавме дефекти на ламинарен проток. Прашањето не беше притисокот на машината или силата на стегачот; тоа беше дизајнот на завртката. Беше премногу агресивен за чувствителноста на смолкнување на таа конкретна суровина. Моравме да работиме со добавувачот на материјали за да го измениме системот за врзиво. Способноста на машината се дефинира со нејзината компатибилност со материјалот, а не само со нејзината тонажа.
Силата на стегачот е уште една. Луѓето се опседнати со тоа. Ни треба машина од 50 тони! За повеќето делови на MIM, ретко ви треба голема сила бидејќи пополнувате мали шуплини. Прецизноста е во мерењето, контролата на снимањето и способноста да се одржи конзистентна, бавна брзина на вбризгување за да се избегне млаз. Вообичаена замка е користењето на преголема брзина на инјектирање, која го задржува воздухот и создава празнини кои се појавуваат само по синтерување. Контролниот софтвер на машината треба да го овозможи тоа бавно, повеќестепено полнење. Тоа е финес игра.
Потоа, тука е абењето на бурето и завртките. Металниот прав е абразивен. Дури и со стврднати компоненти, гледате распоред за одржување кој е поригорозен отколку за пластика. Сум извлекол завртки после една година работа 17-4 PH не'рѓосувачки суровина што изгледаше пескарено. Ја менува јачината на мерната зона, што влијае на конзистентноста на тежината на снимката. Тоа не го учиш од брошура; го учиш од логирање на тегови на секоја смена и гледање на наносот.
The Make-or-Break: Debinding and Sintering
Ова е местото каде што навистина се магијата и главоболките. Можете да имате совршен зелен дел од најдобрите машина за калапи со вбризгување на метал, и целосно го уништи во следните чекори. Каталитичко одвојување, разврзување со растворувач, термичко одвојување - секое има свои барања за печката и го диктира системот за врзување во кој сте заклучени. Еднаш се обидовме да се префрлиме од добро позната суровина на поевтина алтернатива за да ги намалиме трошоците за клиентот што произведува компоненти за огнено оружје. Новата суровина користеше различно врзивно средство. Нашиот циклус на разврзување на печката, кој го усовршувавме со години, сега беше погрешен. Деловите пукнаа и пукнаа бидејќи брзината на отстранување на врзивото беше пребрза. Цела серија, неколку илјади делови, отпаднати. Машината ја заврши својата работа совршено; процесот на знаење не успеа.
Синтерувањето е последната трансформација. Атмосферата на печката (водород, мешавина на азот-аргон, вакуум) е критична. За компанија како Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY), со нивната длабока историја во лиење и обработка на специјални легури, ова е клучен пресек. Тие ја разбираат металургијата на висока температура. Работењето на суперлегури базирани на никел или кобалт преку MIM е различен ѕвер од стандардниот нерѓосувачки. Профилот на температурата на синтерување, времето на задржување и стапките на ладење директно ги одредуваат конечните механички својства и димензионалната толеранција. Смалувањето е предвидливо, околу 15-20%, но не е совршено изотропно. Долга, тенка карактеристика ќе се намали поинаку од густата главица. Тоа го компензирате во дизајнот на алатот, но потребно е процесот на синтерување да биде конзистентен како карпа за да им верувате на тие компензации.
Тука има смисла вертикално интегрираната операција. Позадината на QSY во инвестициското лиење и CNC обработката им дава посебна предност. Тие разбираат формирање речиси во форма на мрежа и прецизно завршување. Делот MIM често излегува од синтерување и бара лесен допир со CNC - дупчење вистинска дупка, глодање на подлога. Имајќи ја таа машинска експертиза во куќата значи дека тие можат да го дизајнираат процесот MIM за да го оптимизираат за синтеруваната состојба, знаејќи точно како ќе биде завршен. Тоа е сеопфатен поглед што им недостига на многу продавници за МИМ со чиста игра.
Алатка: Тивкиот партнер
Ниту една дискусија за машината не е завршена без да се зборува за калапот. Алатката MIM е со висока прецизност, често со распоред со повеќе празнини за овие мали делови. Проветрувањето е клучно. Бидејќи суровината не е навистина течна, евакуацијата на воздухот е потешка. Ние користевме калапи со вентилациски потпомогнати од вакуум директно поврзани со плочата. Челикот од мувла треба да се зацврсти, како H13, но да се полира до огледало. Секоја мала гребнатинка ќе предизвика траги на влечење и ќе ја зголеми силата на исфрлање, потенцијално искривувајќи го нежниот зелен дел.
Каналите за ладење се уште една суптилна уметност. Сакате брзо да го поставите врзивото за да го минимизирате времето на циклусот, но премногу брзото ладење може да предизвика стрес. Сум видел алатки каде што моравме да работиме различни температури на течноста за ладење во различни зони за да го балансираме полнењето и ладењето на сложениот дел. Тоа е итеративно. Ќе извршите дизајн на експерименти (DOE) на машина за калапи со вбризгување на метал: прилагодете ја температурата на топење, брзината на вбризгување, притисокот на задржување и времето на ладење, а потоа измерете ја густината и димензиите на зелениот дел. Потоа ја дотерувате алатката, можеби додавате бунар за прелевање за да го снимите материјалот од последната фаза и повторно стартувајте го DOE. Тоа е разговор помеѓу параметрите на машината и геометријата на алатот.
Примена во реалниот свет и нијанси на материјали
Погледнете ги индустриите: медицинска, стоматолошка, огнено оружје, автомобилски сензори, потрошувачка електроника. Обемот на деловите ги оправдува високите трошоци за развој на алатки и процеси. Типична апликација може да биде коскена завртка од нерѓосувачки челик или сложено сечило на турбина од легура на никел за микро-дрон. Изборот на материјали, како што е навестено од стручноста на QSY за специјални легури, е огромен. Но, секој материјал се синтетува поинаку. Титаниум MIM бара ултра-висока вакуумска печка. Тешките легури на волфрам имаат свои протоколи.
Убавината на МИМ е консолидирање на повеќе делови во еден. Работевме на проект за автомобилски инјектор за гориво - дел кој традиционално се правеше од три одделни парчиња споени заедно. Го дизајниравме како единечен MIM дел од нерѓосувачки 316L. Предизвикот беше постигнување на потребната завршна површина во внатрешните премини за гориво директно од синтерување, за да се избегне пост-машинска обработка. Беа потребни месеци на дотерување на дистрибуцијата на големината на прашокот во суровина и атмосферата за синтерување за да се намали порозноста на површината на прифатливо ниво. Улогата на машината беше да произведе беспрекорен зелен дел без апсолутно никакви внатрешни празнини кои подоцна би можеле да станат јами.
Неуспехот е одличен учител. На почетокот имавме проект за керамички МИМ (кој го користи истиот принцип на машината). Го третиравме како метал. Погрешно. Циклусот на изгорување на керамичкото врзивно средство беше сосема поинаков, а намалувањето на синтерување беше над 25%. Деловите ужасно се искривија. Не научи дека машината е разноврсна платформа, но знаењето за процесот - рецептите за разврзување и синтерување - е специфично за материјалот и не може да се пренесува. Не можете да претпоставите дека експертизата во челик се преведува на алумина или силициум карбид.
Интеграција и идна перспектива
Па каде не машина за калапи со вбризгување на метал седи денес? Станува се повеќе поврзано. Современите машини имаат интегрирано следење на процесите, следење на профилите на притисокот од ударот во реално време и споредувајќи ги со златна крива. Ако се открие нанос, може да го предупреди операторот пред да се направи лош дел. Ова се движи кон Industry 4.0, каде што податоците од машината за инјектирање, печката за одврзување и печката за синтерување се во корелација со квалитетот на конечниот дел.
За производителот како QSY, интеграцијата на MIM заедно со нивното леење калапи, инвестициско лиење и CNC обработка создава моќно портфолио. Клиентот може да дојде со компонента која е премногу сложена за традиционална обработка, има умерен волумен (10.000-100.000 парчиња годишно) и бара материјал со високи перформанси. МИМ станува идеално решение. Тие можат да се справат со целото патување: дизајн на делови за MIM, избор на суровина, изработка на алат, обликување, одвојување, синтерување и финална прецизна обработка - сите под еден покрив. Тоа го контролира квалитетот и го намалува логистичкото триење.
На крајот, машината е критичен овозможувач, но е глупава без околниот екосистем на науката за материјали, инженерството на термички процеси и прецизното алатирање. Вистинската вештина не е во управувањето со печатот; тоа е во знаењето како да се оркестрира целиот синџир од пудра до дел за изведба. Тоа е она што ја одвојува продавницата за работни места од вистински давател на решенија. Учиш да го почитуваш целиот систем, а не само најгласниот дел од опремата на подот.
