मेटल इंजेक्शन मोल्डिंग प्रक्रिया

तुम्हाला आजकाल 'एमआयएम' खूप फेकलेला दिसतो, अनेकदा 'कॉम्प्लेक्स, स्वस्त पार्ट्स' या शब्दाप्रमाणे. हा पहिला गैरसमज आहे. ही जादू नाही आणि ती नेहमीच स्वस्त नसते. ची खरी कहाणी मेटल इंजेक्शन मोल्डिंग प्रक्रिया फीडस्टॉकच्या गोंधळलेल्या, गंभीर अवस्थेत, साचा बंद होण्याच्या खूप आधी सुरू होते. ते चूक करा, आणि इतर काहीही महत्त्वाचे नाही.

फीडस्टॉक नृत्य: विज्ञानापेक्षा अधिक कला

प्रत्येकजण मोल्डिंग किंवा सिंटरिंगबद्दल बोलतो, परंतु विश्वसनीय एमआयएम ऑपरेशनचे हृदय फीडस्टॉक एकजिनसीपणा आहे. आम्ही फक्त मेटल पावडर आणि बाईंडर मिक्स करत नाही; आम्ही एकसमान, प्रवाही कंपाऊंड तयार करत आहोत. गुणोत्तर सर्वकाही आहे. खूप बाईंडर? डिबाइंडिंग दरम्यान तुम्हाला घसरण आणि विकृती मिळते. खूप कमी? आपण पातळ विभाग भरू शकत नाही. मी वेगवेगळ्या पुरवठादारांच्या बॅचेस पाहिले आहेत, अगदी समान चष्म्यांसह, अगदी वेगळ्या पद्धतीने वागतात. हे फक्त पावडर च्या D50 बद्दल नाही; हे कण आकार वितरण आहे. गॅस ॲटोमायझेशनमधून गोलाकार पावडर चांगले प्रवाहित होतात, निश्चितपणे, परंतु जर तुम्ही सिंटरिंग प्रोफाइलची काळजी घेतली नाही तर तो गोलाकार आकार काहीवेळा अंतिम घनतेला हानी पोहोचवू शकतो.

सुरुवातीला, आमच्याकडे लहान सर्जिकल इन्स्ट्रुमेंट लीव्हरसाठी एक प्रकल्प होता, ज्याचा क्रॉस-सेक्शन असलेला भाग 2 मिमी ते 0.5 मिमी पर्यंत गेला होता. आम्ही मानक 316L फीडस्टॉक वापरला. भाग साच्यातून परिपूर्ण दिसत होते. मग कॅटॅलिटिक डिबाइंडिंग आले. पातळ विभाग नुकतेच... नाहीसे झाले. वितळले नाही, परंतु संरचनात्मकदृष्ट्या अयशस्वी झाले. बाईंडर काढण्याचा दर त्या वस्तुमान भिन्नतेसाठी खूप आक्रमक होता. धडा? तुमचे फीडस्टॉक फॉर्म्युलेशन केवळ सामग्रीसाठीच नव्हे तर भागाच्या भूमितीनुसार तयार केले जाणे आवश्यक आहे. एक-आकार-फिट-सर्व पावडर/बाइंडर मिश्रण हृदयदुखीसाठी एक कृती आहे. तुम्हाला एका जोडीदाराची गरज आहे जी हे दाणेदार पातळीवर समजते, कोणीतरी Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY). त्यांच्या दशकांच्या अचूक कास्टिंगसह, ते थर्मल तणावाखाली भौतिक वर्तनाचे महत्त्व समजून घेतात, अशी मानसिकता जी एमआयएम फीडस्टॉक आणि सिंटरिंग व्यवस्थापित करण्यासाठी थेट अनुवादित करते.

आणि बाईंडर सिस्टम स्वतःच - ते संपूर्ण दुसरे जग आहे. मेण-पॉलिमर, पाण्यात विरघळणारे, उत्प्रेरक—प्रत्येक भागावर त्याचे फिंगरप्रिंट सोडते. उत्प्रेरक (नायट्रिक ऍसिड वाफ वापरून) वेगवान आहे परंतु विशिष्ट मिश्रधातूंवर हल्ला करू शकतो. थर्मल डिबाइंडिंग मंद पण सौम्य आहे. येथे निवड तुमच्या भट्टीचे वेळापत्रक, तुमचा भाग हाताळणी आणि तुमचा दोष दर ठरवते. तुम्ही टूल डिझाइन करण्यापूर्वी ही मूलभूत निवड आहे.

सिंटरिंग: जिथे जादू (आणि संकोचन) प्रत्यक्षात घडते

हा मेक-ऑर-ब्रेक टप्पा आहे. तुमच्याकडे तुमचा 'तपकिरी भाग' आहे—नाजूक, सर्व बाईंडर आणि पावडरचा सांगाडा. भट्टीचे चक्र ते जेथे धातू बनते. संकुचित होण्याचा अंदाज आहे, साधारणतः 15-20% च्या आसपास, परंतु तो कधीही पूर्णपणे समस्थानिक नसतो. सेटर्सवर योग्यरित्या समर्थित नसल्यास लांब, सपाट भाग विस्कटू शकतो. आम्ही एकदा कनेक्टर प्लेट्सचा बॅच चालवला. माऊंटिंग होलवर मितीय सहनशीलता घट्ट होती. आम्ही सैद्धांतिक sintered घनता दाबा, पण राहील काही मायक्रॉन द्वारे अंडाकृती. का? भट्टीच्या वातावरणात थोडासा ग्रेडियंट होता. बेल्टच्या डाव्या बाजूला असलेल्या भागांमध्ये उजवीकडील भागांपेक्षा भिन्न तापमान प्रोफाइल दिसले.

वातावरण नियंत्रण सर्वकाही आहे. हायड्रोजन, आर्गॉन, व्हॅक्यूम किंवा क्रॅक अमोनिया. स्टेनलेस स्टील्ससाठी, कार्बरायझेशनशिवाय स्वच्छ पृष्ठभाग मिळविण्यासाठी तुम्हाला उत्तम प्रकारे कमी करणारे वातावरण आवश्यक आहे. एक लहान गळती, थोडासा ऑक्सिजन आत जातो आणि तुम्हाला एक खडबडीत, sintered भाग मिळेल जो ठिसूळ आहे. हे नेहमी उघड्या डोळ्यांना दिसत नाही. आमच्याकडे 17-4 PH भागांची तुकडी होती ज्याने व्हिज्युअल तपासणी आणि अगदी मूलभूत मितीय तपासण्या पार केल्या. परंतु अर्जात ते थकव्यामुळे अपयशी ठरत होते. मेटॅलोग्राफीने धान्याच्या सीमेवर ऑक्साईडचा समावेश दर्शविला - सिंटरिंगच्या गंभीर मध्य-अवस्थेदरम्यान हवेचे ट्रेस.

इथेच फौंड्रीचा अनुभव खरोखरच दिसून येतो. QSY सारखी कंपनी, जी 30 वर्षांहून अधिक काळ शेल आणि इन्व्हेस्टमेंट कास्टिंगमध्ये स्टँडर्ड स्टील्सपासून ते निकेल-आधारित सुपरऑलॉयपर्यंतच्या मिश्रधातूंसह कार्यरत आहे, त्यांच्या हाडांमध्ये थर्मल प्रक्रिया समजते. विशेष मिश्र धातु उच्च तापमानात कसे वागतात, दूषित होण्यापासून बचाव करण्यासाठी वातावरणाचे व्यवस्थापन कसे करावे, हे ज्ञान थेट हस्तांतरणीय आणि अमूल्य आहे. मेटल इंजेक्शन मोल्डिंग प्रक्रिया. त्यांना माहित आहे की सिंटरिंग म्हणजे फक्त 'ते गरम करणे' नाही; हे नियंत्रित मेटामॉर्फोसिस आहे.

टूलिंग ट्रॅप आणि दुय्यम ऑपरेशन्स

लोकांना वाटते एमआयएम मशीनिंग संपवते. ते कमी करते. तुम्हाला अजूनही जवळजवळ नेहमीच दुय्यम ऑपरेशन्सची आवश्यकता असते. अंडरकट किंवा उत्तम प्रकारे चौरस अंतर्गत कोपरे यासारख्या वैशिष्ट्यांसाठी EDM. गंभीर सीलिंग पृष्ठभाग किंवा थ्रेडसाठी हलकी सीएनसी मशीनिंग. कधी कधी, एक परिमाण खरे करण्यासाठी एक coining ऑपरेशन पोस्ट-सिंटर. सापळा एमआयएमच्या भागाची रचना करत आहे जणू तो अंतिम नेट-आकाराचा भाग असेल. आपण प्रक्रियेसाठी डिझाइन करणे आवश्यक आहे. उदार त्रिज्या, शक्य असेल तिथे भिंतीची एकसमान जाडी, मसुदा कोन—या काही सूचना नाहीत.

मला कॅमेरा हाऊसिंग घटकासाठी एक साधन आठवते. डिझायनरला एक सुंदर, तीक्ष्ण सौंदर्याचा किनार हवा होता. शून्य त्रिज्या. आम्ही प्रयत्न केला. फीडस्टॉक ते सातत्याने भरणार नाही, आणि कोपरे तपकिरी अवस्थेत बाहेर काढताना किंवा हाताळताना चिप होतील. आम्हाला परत जावे लागले, 0.1 मिमी त्रिज्या जोडा. अंतिम उत्पादनात ते अदृश्य होते परंतु भाग उत्पादनक्षम बनविला. टूलिंग स्वतःच आणखी एक पशू आहे. हे इंजेक्शन मोल्डिंग टूलिंग आहे, म्हणून त्याला पॉलिश, चांगले व्हेंट्स, योग्य गेटिंग आवश्यक आहे. पण तुम्ही ते धातूच्या पावडरने फोडत आहात. प्लास्टिकच्या तुलनेत कोपरे आणि गेट्सवर पोशाख जास्त आहे. त्या देखभालीसाठी तुम्हाला नियोजन करावे लागेल.

आणि ही पूर्ण-सेवा प्रदात्याशी समन्वय आहे. तुम्ही QSY च्या क्षमता पाहिल्यास, ते त्यांच्या कास्टिंग वैशिष्ट्यांसह CNC मशीनिंगची यादी करतात. की आहे. ते सिंटर केलेले एमआयएम भाग आणि इन-हाउस घेऊ शकतात, गंभीर डेटा पृष्ठभागांवर मशीन करू शकतात किंवा मोल्ड करणे अशक्य असलेले क्रॉस-होल ड्रिल करू शकतात. ते अनुलंब एकत्रीकरण गुणवत्ता आणि किंमत नियंत्रित करते. तुम्ही नाजूक सिंटर्ड भाग दुसऱ्या मशीन शॉपमध्ये पाठवत नाही, ज्यामुळे नुकसान होण्याचा धोका आहे.

भौतिक वास्तव: हे केवळ स्टेनलेससाठी नाही

ब्रोशर साहित्य 316L, 17-4PH, साधा कार्बन स्टील आहे. परंतु मनोरंजक अनुप्रयोग विदेशी सामग्रीमध्ये आहेत. आम्ही वजन संतुलित करण्यासाठी टंगस्टन हेवी मिश्र धातु आणि टायटॅनियमसह काही चाचण्या देखील केल्या आहेत. Ti MIM हे स्वतःचे एक भयानक स्वप्न आहे—तुम्ही उच्च व्हॅक्यूममध्ये sintering करत आहात आणि पावडर महाग आणि हाताळण्यासाठी पायरोफोरिक आहे. पेऑफ जटिल, हलके बायोमेडिकल इम्प्लांट आहे. पण उत्पन्नाचा दर... हेच आव्हान आहे.

हे आधी नमूद केल्याप्रमाणे एखाद्या विशेषज्ञच्या मटेरियल पोर्टफोलिओशी पूर्णपणे संरेखित होते. गुंतवणूक कास्टिंगमध्ये कोबाल्ट-आधारित आणि निकेल-आधारित मिश्रधातूंचा त्यांचा अनुभव खूप मोठा आहे. या मिश्रधातूंचे स्वतःचे सिंटरिंग गुण आहेत—लिक्विड फेज सिंटरिंग, सक्रिय सिंटरिंग—आणि दुसऱ्या प्रक्रियेतून त्यांची सामान्य धातुकर्म जाणून घेतल्यास सुरुवात होते. द मेटल इंजेक्शन मोल्डिंग प्रक्रिया सुपरऑलॉय घटकासाठी फक्त भिन्न सामग्री सेटिंग नाही; हे घनता आणि सूक्ष्म संरचना विकासाचे पूर्णपणे भिन्न तत्त्वज्ञान आहे.

तुम्ही Fe-Si किंवा Fe-Ni सारख्या मऊ चुंबकीय मिश्रधातूंकडेही दुर्लक्ष करू शकत नाही. उच्च घनता आणि योग्य चुंबकीय गुणधर्म दोन्ही प्राप्त करण्यासाठी त्यांना सिंटर करणे म्हणजे एक घट्ट पायवाट आहे. खूप उच्च तापमान, आपण गुणधर्म गमावू; खूप कमी, तुमच्याकडे सच्छिद्रता आहे. हे असे खास ॲप्लिकेशन्स आहेत जिथे एमआयएम खऱ्या अर्थाने चमकते, स्टँप लावता येईल असे दुसरे जेनेरिक गियर बनवण्यात नाही.

जेव्हा एमआयएम उत्तर नाही

हा सर्वात महत्वाचा विभाग असू शकतो. उच्च-खंड, जटिल भूमिती, मध्यम-सहिष्णु भागांसाठी एमआयएम विलक्षण आहे. पण जर तुमचा भाग साधा असेल—मूलभूत स्पेसर, सरळ रॉड—मशीनिंग किंवा स्टँपिंगसह जा. तुम्हाला अल्ट्रा-हाय टेन्साइल स्ट्रेंथ किंवा इम्पॅक्ट टफनेस एज-कास्टची आवश्यकता असल्यास, गुंतवणूक कास्टिंग पहा. तुम्हाला एक-ऑफ प्रोटोटाइपची आवश्यकता असल्यास, पृष्ठभाग पूर्ण करण्याच्या समस्या असूनही, 3D मेटल प्रिंटिंग अधिक चांगले असू शकते.

गुंतवणूक कास्टिंगसह क्रॉसओव्हर विशेषतः मनोरंजक आहे. मोठ्या भागांसाठी (म्हणा, 100-150 ग्रॅमपेक्षा जास्त) किंवा ज्या भागांना गंभीर विभागात पूर्णपणे सच्छिद्रतेची आवश्यकता नाही, एक चांगल्या प्रकारे अंमलात आणलेली गुंतवणूक कास्टिंग अधिक विश्वासार्ह आणि किफायतशीर असू शकते. QSY सारखी दोन्ही ऑफर करणारी कंपनी तुम्हाला निःपक्षपाती शिफारस देऊ शकते. ते एक प्रक्रिया सक्ती करण्याचा प्रयत्न करत नाहीत; ते तुमची प्रिंट पाहू शकतात आणि म्हणू शकतात, या फीचर सेट आणि व्हॉल्यूमसाठी, एमआयएम तुम्हाला युनिट खर्चावर 30% वाचवेल किंवा ही अंतर्गत पोकळी खूप खोल आहे, त्याऐवजी शेल मोल्ड कास्टिंग पाहू.

आम्ही हे कठीण मार्गाने शिकलो. एका क्लायंटने मोठ्या, तुलनेने सोप्या ब्रॅकेटसाठी MIM वर आग्रह धरला. साधन प्रचंड आणि महाग होते, सिंटरिंग विकृती ही एक लढाई होती आणि भागाची किंमत बनावट पर्यायापेक्षा जास्त होती. आपण मागे ढकलायला हवे होते. प्रक्रिया एक साधन आहे, धर्म नाही. त्याचे सौंदर्य त्याच्या विशिष्ट गोड जागेत आहे: डझनभर मशीन केलेले घटक घेऊन त्यांना एका, डिब्युर केलेल्या, वापरण्यास तयार धातूच्या तुकड्यामध्ये एकत्र करणे, जे भट्टीतून बाहेर येते, जसे की ते वाढले आहे, बनलेले नाही. जेव्हा ते कार्य करते तेव्हा ते उत्कृष्ट अभियांत्रिकी असते. जेव्हा ती सक्ती केली जाते तेव्हा ती फक्त एक महाग समस्या असते.