Kur shumica e njerëzve dëgjojnë 'makinë formimi me injeksion metali', ata paraqesin një njësi të vetme, monolit - një lloj printeri industrial 3D për metal. Ky është keqkuptimi i parë. Në realitet, është një sistem, dhe vetë makina, njësia e injektimit, është vetëm pjesa më e dukshme. Historia e vërtetë ndodh në përgatitjen e lëndës së parë, furrën e shkëputjes dhe furrën e sinterizimit. Kam parë shumë projekte të ngecura sepse kanë ndarë buxhet për një nivel të lartë makinë formimi me injektim metalik por harroi proceset termike në rrjedhën e poshtme. Makina është një shiringë precize; është kimia dhe trajtimi termik që në fakt ndërtojnë pjesën.
Thelbi i sistemit: Më shumë se vetëm injeksion
Le të flasim për njësinë e injektimit. Nuk është si derdhja e plastikës me injeksion, ku thjesht shkrihesh dhe qëllon. Materiali i parë këtu është një përzierje homogjene e pluhurit të hollë metalik dhe një lidhësi polimer. Viskoziteti është i ndërlikuar. Nëse profili i temperaturës së fuçisë së makinës suaj është i fikur edhe me 10°C në një zonë, mund të merrni ndarje - rrjedhje lidhëse në sipërfaqe ose vendosje pluhuri. Më kujtohet një vrapim për disa udhërrëfyes të vegjël e të ndërlikuar kirurgjikale prej çeliku inox. Ne përdorëm një makinë nga një prodhues gjerman, e fortë si çdo gjë, por vazhduam të kishim defekte të rrjedhës laminare. Çështja nuk ishte presioni ose forca e kapëses së makinës; ishte dizajni i vidës. Ishte shumë agresiv për ndjeshmërinë e prerjes së atij lëndës së parë. Na u desh të punonim me furnizuesin e materialit për të rregulluar sistemin e lidhësit. Aftësia e makinës përcaktohet nga përputhshmëria e saj me materialin, jo vetëm nga tonazhi i saj.
Forca e kapëses është një tjetër. Njerëzit janë të fiksuar pas saj. Ne kemi nevojë për një makinë 50 tonësh! Për shumicën e pjesëve MIM, ju rrallë keni nevojë për forcë masive sepse jeni duke mbushur zgavra të vogla. Saktësia është në matjen, kontrollin e shkrepjes dhe aftësinë për të mbajtur një shpejtësi konsistente dhe të ngadaltë të injektimit për të shmangur aeroplanin. Një kurth i zakonshëm është përdorimi i një shpejtësie shumë të shpejtë të injektimit, e cila bllokon ajrin dhe krijon boshllëqe që shfaqen vetëm pas sinterimit. Softueri i kontrollit të makinës duhet të lejojë mbushjen e ngadaltë me shumë faza. Është një lojë finese.
Pastaj është veshja e fuçisë dhe vidhave. Pluhuri metalik është gërryes. Edhe me komponentët e ngurtësuar, ju po shikoni një plan mirëmbajtjeje që është më rigoroz se sa për plastikën. Unë kam tërhequr vida pas një viti funksionimi 17-4 PH lëndë ushqyese inox që dukeshin të rërë. Ndryshon volumin e zonës matëse, duke ndikuar në qëndrueshmërinë e peshës së shkrepjes. Ju nuk e mësoni këtë nga një broshurë; ju e mësoni atë nga prerjet e peshave të gjuajtura në çdo ndërrim dhe duke parë lëvizjen.
The Make-or-Break: Debinding and sintering
Këtu janë me të vërtetë magjia dhe dhimbjet e kokës. Mund të keni një pjesë jeshile perfekte nga më të mirat makinë formimi me injektim metalik, dhe ta prishni tërësisht në hapat e ardhshëm. Shkëputja katalitike, shkëputja e tretësit, shkëputja termike - secila ka kërkesat e veta të furrës dhe dikton sistemin e lidhësit në të cilin jeni mbyllur. Dikur ne u përpoqëm të kalonim nga një lëndë ushqyese e njohur në një alternativë më të lirë për të ulur kostot për një klient që prodhon komponentë armë zjarri. Materiali i ri i parë përdori një lidhës të ndryshëm. Cikli ynë i furrës së detyrueshme, të cilin e kishim përsosur me vite, tani ishte i gabuar. Pjesët u bënë flluska dhe plasariten sepse shpejtësia e heqjes së lidhësit ishte shumë e shpejtë. Një grumbull i tërë, disa mijëra pjesë, të skrapuara. Makina e bëri punën e saj në mënyrë perfekte; njohja e procesit dështoi.
Sinterizimi është transformimi përfundimtar. Atmosfera e furrës (hidrogjen, përzierje azot-argon, vakum) është kritike. Për një kompani si Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY), me historinë e tyre të thellë në derdhjen dhe përpunimin e lidhjeve speciale, ky është një kryqëzim kyç. Ata e kuptojnë metalurgjinë me temperaturë të lartë. Përdorimi i superaliazheve me bazë nikel ose kobalt përmes MIM është një kafshë e ndryshme nga inoksi standard. Profili i temperaturës së sinterimit, koha e mbajtjes dhe shpejtësia e ftohjes përcaktojnë drejtpërdrejt vetitë mekanike përfundimtare dhe tolerancën dimensionale. Tkurrja është e parashikueshme, rreth 15-20%, por nuk është krejtësisht izotropike. Një tipar i gjatë dhe i hollë do të tkurret ndryshe nga një qendër e trashë. Ju e kompensoni atë në dizajnin e veglave, por ju duhet që procesi i sinterimit të jetë i qëndrueshëm në mënyrë të qëndrueshme për t'u besuar atyre kompensimeve.
Këtu ka kuptim një operacion i integruar vertikalisht. Sfondi i QSY në derdhjen e investimeve dhe përpunimin CNC u jep atyre një avantazh të veçantë. Ata kuptojnë formimin afër rrjetës dhe përfundimin me saktësi. Një pjesë MIM shpesh del nga sinterizimi duke kërkuar një prekje të lehtë CNC—shpimi i një vrime të vërtetë, bluarja e një faqeje të bazës. Të kesh atë ekspertizë përpunimi brenda shtëpisë do të thotë se ata mund të dizajnojnë procesin MIM për ta optimizuar për gjendjen e sinterizuar, duke ditur saktësisht se si do të përfundojë. Është një pamje holistike që u mungon shumë dyqaneve MIM me lojëra të pastra.
Vegla: Partneri i heshtur
Asnjë diskutim i makinës nuk është i plotë pa folur për kallëpin. Veglat MIM janë me precizion të lartë, shpesh me paraqitje me shumë zgavra për këto pjesë të vogla. Ventilimi është vendimtar. Për shkak se lënda e parë nuk është vërtet e lëngshme, evakuimi i ajrit është më i vështirë. Ne kemi përdorur kallëpe me ventilim me vakum të lidhur direkt me pllakën. Çeliku i kallëpit duhet të ngurtësohet, si H13, por të lëmohet deri në një përfundim pasqyre. Çdo gërvishtje e vogël do të shkaktojë shenja zvarritjeje dhe do të rrisë forcën e nxjerrjes, duke shtrembëruar potencialisht pjesën delikate të gjelbër.
Kanalet e ftohjes janë një tjetër art delikat. Ju dëshironi të vendosni lidhësin shpejt për të minimizuar kohën e ciklit, por ftohja shumë e shpejtë mund të shkaktojë stres. Kam parë vegla ku duhej të përdornim temperatura të ndryshme të ftohësit në zona të ndryshme për të balancuar mbushjen dhe ftohjen e një pjese komplekse. Është përsëritëse. Ju drejtoni një dizajn eksperimentesh (DOE) në makinë formimi me injektim metalik: rregulloni temperaturën e shkrirjes, shpejtësinë e injektimit, presionin e mbajtjes dhe kohën e ftohjes, më pas matni densitetin dhe dimensionet e pjesës së gjelbër. Më pas e rregulloni mjetin, mbase shtoni një pus për të kapur materialin e fazës së fundit dhe ekzekutoni përsëri DOE. Është një bisedë midis parametrave të makinës dhe gjeometrisë së mjetit.
Aplikimi në botën reale dhe nuancat materiale
Shikoni industritë: mjekësore, dentare, armë zjarri, sensorë të automobilave, elektronikë të konsumit. Vëllimet e pjesëve justifikojnë koston e lartë fillestare të veglave dhe zhvillimit të procesit. Një aplikim tipik mund të jetë një vidë kocke prej çeliku inox ose një teh kompleks turbine me aliazh nikel për një mikro-dron. Zgjedhja e materialit, siç lë të kuptohet nga ekspertiza e QSY me lidhjet speciale, është e madhe. Por çdo material shkrihet ndryshe. MIM titani kërkon një furrë me vakum ultra të lartë. Lidhjet e rënda të tungstenit kanë protokollet e tyre.
Bukuria e MIM është konsolidimi i shumë pjesëve në një. Ne punuam në një projekt për një injektor karburanti automobilistik - një pjesë që tradicionalisht bëhej nga tre pjesë të veçanta të ngjitura së bashku. Ne e projektuam atë si një pjesë të vetme MIM në 316L inox. Sfida ishte arritja e përfundimit të kërkuar të sipërfaqes në kalimet e brendshme të karburantit direkt nga sinterimi, për të shmangur përpunimin pas përpunimit. U deshën muaj të tërë për të rregulluar shpërndarjen e madhësisë së pluhurit në lëndën e parë dhe atmosferën e shkrirjes për të reduktuar porozitetin e sipërfaqes në një nivel të pranueshëm. Roli i makinerisë ishte të prodhonte një pjesë jeshile të përsosur pa asnjë zbrazëti të brendshme që mund të bëhej gropa më vonë.
Dështimi është një mësues i madh. Në fillim, ne patëm një projekt për MIM qeramike (i cili përdor të njëjtin parim makinerie). Ne e trajtuam atë si metal. E gabuar. Cikli i djegies për lidhësin qeramik ishte krejtësisht i ndryshëm, dhe tkurrja e sinterizimit ishte mbi 25%. Pjesët u shtrembëruan tmerrësisht. Na mësoi se makina është një platformë e gjithanshme, por njohuritë e procesit - recetat e lidhjes dhe shkrirjes - janë specifike për materialin dhe nuk transferohen. Nuk mund të supozoni se ekspertiza në çelik përkthehet në alumin ose karabit silikoni.
Integrimi dhe perspektiva e së ardhmes
Pra, ku bën makinë formimi me injektim metalik ulem sot? Po bëhet më e lidhur. Makineritë moderne kanë monitorim të integruar të procesit, duke gjurmuar profilet e presionit të goditjes në kohë reale dhe duke i krahasuar ato me një kurbë të artë. Nëse zbulohet një zhvendosje, mund të lajmërojë operatorin përpara se të bëhet një pjesë e keqe. Kjo po shkon drejt Industrisë 4.0, ku të dhënat nga makina e injektimit, furra e shkëputjes dhe furra e sinterimit janë të gjitha të ndërlidhura me cilësinë e pjesës përfundimtare.
Për një prodhues si QSY, integrimi i MIM së bashku me derdhjen e kallëpeve të tyre, derdhjen e investimeve dhe përpunimin CNC krijon një portofol të fuqishëm. Një klient mund të vijë me një komponent që është shumë kompleks për përpunimin tradicional, ka volum të moderuar (10k-100k copë në vit) dhe kërkon një material me performancë të lartë. MIM bëhet zgjidhja ideale. Ata mund të përballojnë të gjithë udhëtimin: dizajnin e pjesëve për MIM, përzgjedhjen e lëndës së parë, fabrikimin e veglave, derdhjen, shkëputjen, sinterizimin dhe përpunimin përfundimtar me saktësi - të gjitha nën një çati. Që kontrollon cilësinë dhe redukton fërkimin logjistik.
Në fund, makina është një mundësues kritik, por është memece pa ekosistemin përreth të shkencës materiale, inxhinierisë së procesit termik dhe veglave precize. Aftësia e vërtetë nuk është në funksionimin e shtypit; është të dish se si të orkestrosh të gjithë zinxhirin nga pluhuri në pjesën e performancës. Kjo është ajo që ndan një dyqan pune nga një ofrues i vërtetë zgjidhjesh. Ju mësoni të respektoni të gjithë sistemin, jo vetëm pajisjen më të zhurmshme në dysheme.
