Кога ќе слушнете „челик за металургија во прав“, непосредната слика може да биде од овие совршени компоненти со високи перформанси директно од лист со податоци од лабораторија. Реалноста на продавницата е често понеуредна, со компромиси помеѓу таа идеална микроструктура и бруталната економија на производството. Не се работи само за пресување и синтерување; се работи за управување со очекувањата - и на материјалот и на клиентот.
Јазот помеѓу листот со спецификации и подот на продавницата
Често добиваме прашања, понекогаш преку партнери како Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY), кои имаат длабоко искуство во леење и машинска обработка, прашувајќи дали дел кој моментално е направен преку инвестициско лиење може да се префрли на металургија на прав за цена или перформанси. Првото прашање е никогаш не можеме? но дали треба? За сложена опрема која бара висока јачина на замор, PM може да победи. Но, за едноставно куќиште со дебели ѕидови, традиционалното леење или дури и обработката од шипки често останува поевтино, особено при помали волумени. Привлечноста на формата речиси на мрежата е моќна, но трошокот за алати за таа сложена матрица за пренос може да биде убиец на проектот.
Се сеќавам на проект за компонента на хидрауличен вентил. На цртежот е наведена густина од 7,4 g/cm3 за прашкаст металуршки челик за да се обезбеди непропустливост. Тоа го постигнавме со двојно притискање и синтерување, но димензионалното искривување после синтерување беше ноќна мора. Делот изгледаше совршено како излезе од печката, но мерењата на CMM раскажуваа поинаква приказна. Поминавме недели во дотерување на дизајнот пред формата, во суштина градејќи изобличување во спротивна насока, што се чувствуваше целосно контраинтуитивно. Работеше, но додаде 15% на времето за развој. Тоа е скриениот трошок - повторувањето.
Ова е местото каде што имањето партнер за обработка не може да се преговара. Дури и со најдобриот процес на PM, честопати ви треба завршна машинска пропусница за критични толеранции или завршни површини. Компанија како QSY, со нивните CNC обработка стручноста, станува клучна. Не можете само да им дадете синтеруван дел и да очекувате чуда; материјалот се однесува поинаку од кованиот челик. Тој е поабразивен и може да има порозност. Научивме да ја специфицираме синтеруваната густина и цврстина на цртежот што им го испраќаме на машинистите, а не само степенот на легура. Забелешка како што содржи резидуална порозност, употребата на остри алатки ги спасува сите од главоболка.
Материјални нијанси надвор од железо и јаглерод
Основниот прав од железо е само платното. Уметноста е во адитивите - претходно легираните прашоци и лубрикантите. Употребата на прашок поврзан со дифузија како Distaloy, со никел и бакар претходно легирани во честичките на железото, дава многу повеќе хомогени својства по синтерувањето во споредба со само мешање на елементарни прашоци. Но, тоа е поскапо. За примена со висока абење, можеме да одиме со претходно легиран челик во прав што содржи молибден, а потоа да додадеме бакар и графит за цврстина. Атмосферата на синтерување станува критична - делумен вакуум или испукан амонијак за да се спречи декарбуризација. Сфатете го тоа погрешно, и вашиот зацврстувачки челик нема да се стврдне.
Постои честа заблуда дека PM-деловите се инхерентно послаби. Не е точно ако се направи правилно. Преку процесите на стврднување на куќиштето, како што е карбонитридирањето, постигнавме површинска цврстина од 60 HRC на прашкаст металуршки челик компоненти за автомобилски преноси. Клучот е прво да се постигне доволна густина. Дел од 6,8 g/cm3 ќе има меѓусебно поврзана порозност што го впива карбуризирачкиот гас и води до неконзистентна длабочина на куќиштето. Притиснете го на 7,2 или повисоко и се однесува повеќе како цврст материјал при термичка обработка.
Приказна за неуспех: еднаш се обидовме да направиме мала лост со висока јачина со подрез. Дизајнот предвидуваше подрезот да се формира при пресување за да се избегне секундарна обработка. Се чинеше паметно. Но, за време на исфрлањето од матрицата, тој нежен дел, набиен, но сè уште не синтеруван (она што ние го нарекуваме зелен дел), пукаше речиси секој пат. Пробавме различни мешавини на лубриканти во мешавината на прав за да го подобриме протокот и да го намалиме триењето, но огромниот механички стрес беше превисок. Моравме да го редизајнираме делот, поедноставувајќи ја формата и прифаќајќи подоцнежна операција со CNC за да го создадеме подсекот. Тоа беше класичен случај на преценување на она што зелената сила може да се справи. Лекцијата беше да се дизајнира за процесот, а не да се принудува процесот да одговара на дизајнот.
Кога премиерот ќе се сретне со други процеси
Ова е интересен простор. Компаниите како QSY специјализираат во инвестициски кастинг и леење на мувла од школка. Значи, кога PM се натпреварува, а кога се надополнува? За легурите кои се познати како тешки за обработка, како некои суперлегури базирани на никел, и PM и инвестициското лиење се конкуренти. PM може да понуди пофина структура на зрната. Меѓутоа, за многу големи делови (размислете над 10 кг), пресувањето во големи размери станува непрактично, а лиењето сè уште доминира. Видовме хибридни пристапи каде сложената PM пред-форма се синтерува и потоа се спојува со лиен или обработен склоп преку лемење или заварување. Тоа е ниша, но решава конкретни проблеми.
На нивната веб-страница, tsingtaocnc.com, QSY наведува материјали како легури на база на кобалт и никел. Овие се главни кандидати и за PM, особено за делови кои бараат отпорност на висока температура и својства на абење, како што се седиштата на вентилите или лопатките на турбините. Патот на прав може да го минимизира материјалниот отпад за овие скапи легури. Предизвикот е нивно синтерување без внесување загадувачи; често бара печки со висок вакуум. Трошоците за тоа време на печката се вметнуваат во цената на делот. Така, матрицата на одлуки секогаш се враќа на волуменот, сложеноста и материјалната цена.
Сметам дека операциите по синтерување се фасцинантни. Синтеруваниот дел не е завршен. Можеби ќе му треба димензионирање (конечно повторно пресување во матрица), третман со пареа за површински оксид и благо запечатување или различни процеси на обложување или обложување. Некогаш имавме серија делови што ги поминаа сите механички тестови, но не успеаја на тест со прскање со сол за отпорност на корозија. Порозноста, дури и ако не е меѓусебно поврзана, го заробуваше растворот за обложување, кој подоцна протече и предизвика пликови. Поправката беше чекор на импрегнација на смола пред позлата - едноставен, евтин процес кој не е секогаш на стандардниот лист со спецификации, но е апсолутно клучен за одредени апликации.
Економската реалност и силните страни на нишата
На крајот на денот, прашкаст металуршки челик не е магичен куршум. Тоа е процес со многу слатка точка. Висок волумен (за амортизирање на алатите), умерена до висока сложеност (за да се искористи предноста во обликот на мрежата) и материјал кој има корист од микроструктурата на PM. Размислете за запчаниците на автомобилскиот мотор, запчаниците на електричниот алат или компонентите на бравата. За еднократни прототипови или многу мали волумени, често е подобро да се обработувате од цврсто, дури и ако е непотребно. Референтната точка е постојана тема на дебата.
Онаму каде што навистина блеска е во комбинации на материјали што не можете лесно да ги добиете на друго место. Изработка на дел со градиентна структура - да речеме, едниот крај богат со бакар за подобра топлинска спроводливост, а другиот крај стандарден челик за цврстина - е можно во еден циклус на прес-синтер со паметен дизајн на матрицата и слој во прав. Експериментиравме со вакво самоподмачкувачко лежиште, користејќи порозна железна структура инфилтрирана со полимер. Работеше, но постојаното контролирање на длабочината на инфилтрација беше предизвик што никогаш не го решивме целосно за масовно производство.
Гледајќи го поширокиот пејзаж, соработката помеѓу производителите на PM и прецизните машинисти е она што обезбедува функционална компонента. Фирма како Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. ја претставува способноста низводно што го прави PM остварлив за прецизни апликации. Ние го правиме празен облик на речиси мрежа со неговите контролирани својства на материјалот; тие го доведуваат до неговата конечна димензионална и површинска завршна судбина. Тоа е предавање кое бара заедничко разбирање - да се знае дека синтеруваната површина е различна, да се знае каде е веројатно порозноста и соодветно да се приспособат напојувањата, брзините и патеките на алатот. Тој дијалог, повеќе од која било опрема, е она што го претвора металниот прав во сигурен машински дел.
