Vidite, da se beseda "MIM" danes pogosto premetava, pogosto kot modna beseda za "kompleksne, poceni dele". To je prvo napačno prepričanje. To ni čarovnija in zagotovo ni vedno poceni. Resnična zgodba o postopek brizganja kovin se začne veliko preden se kalup zapre, v neurejeni, kritični fazi surovine. Zmotite se in nič drugega ni pomembno.
Ples surovin: več umetnosti kot znanosti
Vsi govorijo o oblikovanju ali sintranju, vendar je srce zanesljivega delovanja MIM homogenost surovine. Ne mešamo samo kovinskega prahu in veziva; ustvarjamo enotno, tekočo zmes. Razmerje je vse. Preveč veziva? Med odstranjevanjem vezi dobite zdrs in popačenje. Premalo? Ne morete zapolniti tankih delov. Videl sem, da se serije različnih dobaviteljev, tudi z enakimi specifikacijami, obnašajo zelo različno. Ne gre samo za prašek D50; to je porazdelitev oblike delcev. Sferični praški iz atomizacije plina tečejo bolje, seveda, toda ta zaobljena oblika lahko včasih škoduje končni gostoti, če niste previdni pri profilih sintranja.
Na začetku smo imeli projekt za majhno ročico za kirurške instrumente, del s prečnim prerezom od 2 mm do 0,5 mm. Uporabili smo standardno surovino 316L. Deli so bili videti popolni iz kalupa. Nato je prišlo katalitično odstranjevanje vezave. Tanki deli so preprosto... izginili. Ni stopljeno, ampak strukturno pokvarjeno. Hitrost odstranjevanja veziva je bila preveč agresivna za to masno razliko. Lekcija? Vaša formulacija surovine mora biti prilagojena ne le materialu, ampak tudi geometriji dela. Mešanica praška in veziva, ki ustreza vsem, je recept za srčno bolečino. Potrebujete partnerja, ki to razume na podrobni ravni, nekoga podobnega Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY). S svojimi desetletji v natančnem litju razumejo pomen obnašanja materiala pod toplotno obremenitvijo, miselnost, ki se neposredno prenese na upravljanje surovine MIM in sintranja.
In sistem veziv sam – to je popolnoma drug svet. Vosek-polimer, vodotopen, katalitik—vsak pusti svoj prstni odtis na delu. Katalitično (z uporabo hlapov dušikove kisline) je hitro, vendar lahko napada nekatere zlitine. Toplotno odstranjevanje vezi je počasno, a nežno. Izbira tukaj narekuje vaš urnik peči, vaše ravnanje z deli in vašo stopnjo napak. To je temeljna izbira, ki jo naredite, preden sploh oblikujete orodje.
Sintranje: kje se pravzaprav zgodi čar (in krčenje).
To je faza ustvarjanja ali zloma. Imate svoj 'rjavi del'—krhko okostje iz veziva in prahu. V ciklu peči postane kovina. Krčenje je predvidljivo, običajno okoli 15-20 %, vendar nikoli ni popolnoma izotropno. Dolg, ploščat del se lahko zvije, če ni pravilno podprt na nastavitvah. Nekoč smo izdelali serijo priključnih plošč. Dimenzijska toleranca je bila tesna na montažnih luknjah. Dosegli smo teoretično sintrano gostoto, vendar so se luknje ovalizirale za nekaj mikronov. Zakaj? Atmosfera v peči je imela rahel gradient. Deli na levi strani pasu so videli drugačen temperaturni profil kot tisti na desni.
Nadzor atmosfere je vse. Vodik, argon, vakuum ali krekirani amoniak. Za nerjavna jekla potrebujete popolno redukcijsko atmosfero, da dobite čisto površino brez naogljičenja. Majhno puščanje, malo vstopa kisika in dobiš skorjast, sintran del, ki je krhek. Tudi s prostim očesom ni vedno vidna. Imeli smo serijo delov 17-4 PH, ki so prestali vizualni pregled in celo osnovne preglede dimenzij. Toda pri nanosu jim je zaradi utrujenosti spodletelo. Metalografija je pokazala oksidne vključke vzdolž meja zrn - sledi zraka v kritični srednji fazi sintranja.
Tu se izkušnje livarne resnično pokažejo. Podjetje, kot je QSY, ki že več kot 30 let deluje na področju lupinastega in vložnega litja z zlitinami, od standardnih jekel do superzlitin na osnovi niklja, razume termično obdelavo v svojih kosteh. To znanje o tem, kako se posebne zlitine obnašajo pri visokih temperaturah, kako upravljati atmosfero, da preprečimo kontaminacijo, je neposredno prenosljivo in neprecenljivo za postopek brizganja kovin. Vedo, da sintranje ni le 'segrevanje'; to je nadzorovana metamorfoza.
Past orodja in sekundarne operacije
Ljudje mislijo, da MIM odpravlja obdelavo. Minimizira ga. Še vedno skoraj vedno potrebujete sekundarne operacije. EDM za funkcije, ki jih ni mogoče oblikovati, kot so spodrezki ali popolnoma kvadratni notranji vogali. Lahka CNC obdelava za kritične tesnilne površine ali navoje. Včasih postopek kovanja po sintranju, da se poveča dimenzija. Past oblikuje del MIM, kot da bo končni del mreže. Oblikovati morate postopek. Veliki radiji, enakomerna debelina stene, kjer je to mogoče, ugrezni koti – to niso predlogi.
Spominjam se orodja za komponento ohišja kamere. Oblikovalec je želel lep, oster estetski rob. Ničelni radij. Poskusili smo. Surovina ga ne bi dosledno napolnila in vogali bi se med izmetom ali ravnanjem v rjavem stanju odkrušili. Morali smo se vrniti in dodati polmer 0,1 mm. V končnem izdelku je bil neviden, vendar je del omogočil izdelavo. Samo orodje je druga zver. To je orodje za brizganje, zato potrebuje poliranje, dobre prezračevalne odprtine, ustrezne zapornice. Toda brusite ga s kovinskim prahom. Obraba vogalov in vrat je večja kot pri plastiki. To vzdrževanje morate načrtovati.
In to je sinergija s ponudnikom celovitih storitev. Če pogledate zmogljivosti QSY, CNC obdelavo navajajo poleg svojih posebnosti pri litju. To je ključno. Lahko vzamejo sintrani del MIM in ga sami obdelajo kritične referenčne površine ali izvrtajo prečno luknjo, ki je ni bilo mogoče oblikovati. Ta vertikalna integracija nadzira kakovost in stroške. Krhkega sintranega dela ne pošiljate v drugo strojno delavnico in tvegate poškodbe.
Realnost materialov: ne velja samo za nerjavno jeklo
Materiali brošure so 316L, 17-4PH, navadno ogljikovo jeklo. Toda zanimive aplikacije so v eksotičnih stvareh. Delali smo s težkimi zlitinami volframa za uravnoteženje uteži in celo nekaj poskusov s titanom. Ti MIM je nočna mora sama po sebi – sintrate v visokem vakuumu, prašek pa je drag in piroforen za rokovanje. Izplačilo so kompleksni, lahki biomedicinski vsadki. Toda stopnja donosa ... to je izziv.
To se popolnoma ujema z materialnim portfeljem strokovnjaka, kot je prej omenjeni. Njihove izkušnje z zlitinami na osnovi kobalta in niklja pri vlitju so velika prednost. Te zlitine imajo lastne posebnosti pri sintranju – sintranje v tekoči fazi, aktivirano sintranje – in poznavanje njihove splošne metalurgije iz drugega postopka daje prednost. The postopek brizganja kovin kajti komponenta iz superzlitine ni le drugačna nastavitev materiala; gre za popolnoma drugačno filozofijo zgoščevanja in razvoja mikrostrukture.
Prav tako ne morete prezreti mehkih magnetnih zlitin, kot sta Fe-Si ali Fe-Ni. Sintranje teh za doseganje visoke gostote in pravilnih magnetnih lastnosti je hoja po vrvi. Previsoka temperatura, izgubite lastnosti; prenizek, imate poroznost. V teh nišnih aplikacijah MIM resnično blesti, ne pa pri izdelavi še ene generične opreme, ki bi jo lahko označili.
Ko MIM ni rešitev
To je morda najpomembnejši del. MIM je fantastičen za dele velikega obsega, zapletene geometrije, z zmerno toleranco. Če pa je vaš del preprost - osnovni distančnik, ravna palica - uporabite strojno obdelavo ali žigosanje. Če potrebujete izjemno visoko natezno trdnost ali udarno žilavost v ulitku, si oglejte vložne litine. Če potrebujete enkraten prototip, je morda 3D kovinsko tiskanje boljše, kljub težavam s površinsko obdelavo.
Posebej zanimiv je križanec z vlitjem. Za večje dele (recimo več kot 100-150 gramov) ali dele, ki ne potrebujejo nobene poroznosti v kritičnem delu, je lahko dobro izveden vložek bolj zanesljiv in stroškovno učinkovit. Podjetje, ki ponuja oboje, kot je QSY, vam lahko da nepristransko priporočilo. Ne poskušajo izsiliti postopka; lahko pogledajo vaš tisk in rečejo: Za ta nabor funkcij in prostornino vam bo MIM prihranil 30 % stroškov na enoto ali Ta notranja votlina je pregloboka, raje poglejmo litje v kalupe.
Tega smo se naučili na težji način. Stranka je vztrajala pri MIM za velik, relativno preprost nosilec. Orodje je bilo masivno in drago, popačenje zaradi sintranja je bilo bitka, stroški dela pa višji od izdelane alternative. Morali bi se umakniti. Proces je orodje, ne religija. Njegova lepota je v njegovem posebnem okusu: vzeti na desetine strojno obdelanih komponent in jih združiti v en, za uporabo pripravljen kos kovine, ki pride iz peči in je videti, kot da je bil gojen, ne izdelan. Ko deluje, je to briljanten inženiring. Ko je na silo, je pač drag problem.
