Видите да се 'МИМ' често баца наоколо ових дана, често као модна реч за 'сложене, јефтине делове'. То је прва заблуда. То није магија, и сигурно није увек јефтино. Права прича о процес бризгања метала почиње много пре него што се калуп затвори, у неуредној, критичној фази сировине. Погрешите и ништа друго није важно.
Тхе Феедстоцк Данце: Више уметности него науке
Сви говоре о калуповању или синтеровању, али срце поуздане МИМ операције је хомогеност сировине. Ми не мешамо само метални прах и везиво; стварамо једноличну, течну смесу. Однос је све. Превише везива? Добијате спуштање и изобличење током одвезивања. премало? Не можете попунити танке делове. Видео сам да се серије различитих добављача, чак и са истим спецификацијама, понашају потпуно другачије. Не ради се само о праху Д50; то је дистрибуција облика честица. Сферни прах од атомизације гаса, наравно, боље тече, али тај заобљени облик понекад може да наруши коначну густину ако нисте пажљиви са профилима за синтеровање.
У почетку смо имали пројекат за малу полугу хируршког инструмента, део са попречним пресеком од 2 мм до 0,5 мм. Користили смо стандардну сировину од 316Л. Делови су изгледали савршено изван калупа. Затим је уследило каталитичко одвајање. Танки делови су једноставно... нестали. Није истопљен, али структурно неуспешан. Брзина уклањања везива била је превише агресивна за ту разлику масе. Лекција? Ваша формулација сировине мора бити прилагођена не само материјалу, већ и геометрији дела. Мешавина праха и везива у једној величини је рецепт за бол у срцу. Потребан вам је партнер који ово разуме на детаљном нивоу, неко као Кингдао Киангсениуан Тецхнологи Цо., Лтд. (КСИ). Са својим деценијама у прецизном ливењу, они схватају важност понашања материјала под термичким стресом, начин размишљања који се директно преводи у управљање МИМ сировинама и синтеровањем.
А сам систем везива — то је сасвим други свет. Восак-полимер, растворљив у води, каталитички - сваки оставља отисак прста на делу. Каталитички (користећи пару азотне киселине) је брз, али може напасти одређене легуре. Термичко уклањање је споро, али нежно. Избор овде диктира распоред пећи, руковање делом и стопу кварова. То је основни избор који направите пре него што дизајнирате алат.
Синтеровање: где се магија (и скупљање) заправо дешава
Ово је фаза стварања или прекида. Имате свој 'смеђи део'—крхак, сав у везиву и костур од праха. Циклус пећи је место где постаје метал. Скупљање је предвидљиво, обично око 15-20%, али никада није савршено изотропно. Дугачак, раван део би се могао искривити ако није правилно подупрт на држачима. Једном смо водили серију конекторских плоча. Толеранција димензија је била чврста на монтажним рупама. Постигли смо теоријску густину синтеровања, али су рупе овалне за неколико микрона. Зашто? Атмосфера пећи је имала благи градијент. Делови на левој страни каиша видели су другачији температурни профил од оних на десној.
Контрола атмосфере је све. Водоник, аргон, вакуум или крекирани амонијак. За нерђајуће челике, потребна вам је савршено редукујућа атмосфера да бисте добили чисту површину без карбуризације. Мало цурење, мало уласка кисеоника, и добијате кору, синтеровани део који је крх. Ни то није увек видљиво голим оком. Имали смо серију од 17-4 ПХ делова који су прошли визуелну инспекцију, па чак и основне провере димензија. Али у примени су подбацивали од умора. Металографија је показала инклузије оксида дуж граница зрна — трагове ваздуха током критичне средње фазе синтеровања.
Ту се заиста показује искуство ливнице. Компанија као што је КСИ, која је радила више од 30 година у ливењу шкољки и ливења легура у распону од стандардних челика до суперлегура на бази никла, разуме термичку обраду у својим костима. То знање о томе како се специјалне легуре понашају на високим температурама, како управљати атмосферама да би се спречила контаминација, директно је преносиво и непроцењиво за процес бризгања метала. Они знају да синтеровање није само 'загревање'; то је контролисана метаморфоза.
Замка алата и секундарне операције
Људи мисле да МИМ елиминише машинску обраду. Минимизира га. И даље су вам скоро увек потребне секундарне операције. ЕДМ за карактеристике које се не могу обликовати, као што су подрези или савршено квадратни унутрашњи углови. Лагана ЦНЦ обрада за критичне заптивне површине или навоје. Понекад, операција ковања после синтеровања да би се остварила димензија. Замка дизајнира МИМ део као да ће то бити завршни део у облику мреже. Морате дизајнирати за процес. Велики радијуси, уједначена дебљина зида где је могуће, углови промаја — то нису предлози.
Сећам се алата за компоненту кућишта камере. Дизајнер је желео лепу, оштру естетску ивицу. Нулти радијус. Пробали смо. Сировина га не би пунила досљедно, а углови би се окрхнули током избацивања или руковања у браон стању. Морали смо да се вратимо, додамо радијус од 0,1 мм. Био је невидљив у коначном производу, али је део учинио производним. Сам алат је још једна звер. То је алат за бризгање, тако да му је потребно полирање, добри вентилациони отвори, одговарајућа врата. Али ти га брусиш металним прахом. Хабање углова и капија је веће него код пластике. Морате испланирати то одржавање.
А ово је синергија са пружаоцем комплетних услуга. Ако погледате могућности КСИ-а, они наводе ЦНЦ машинску обраду поред својих специјалитета за ливење. То је кључно. Они могу да узму синтеровани МИМ део и сами, да обрађују критичне референтне површине или да избуше попречну рупу коју је било немогуће обликовати. Та вертикална интеграција контролише квалитет и цену. Не шаљете крхки синтеровани део у другу машинску радњу, ризикујући да дође до оштећења.
Материјална стварност: није само за нерђајући материјал
Материјали брошуре су 316Л, 17-4ПХ, обични угљенични челик. Али занимљиве апликације су у егзотичним стварима. Радили смо са тешким легурама волфрама за балансирање тегова, па чак и неке пробе са титанијумом. Ти МИМ је сама по себи ноћна мора — синтерујете у високом вакууму, а прах је скуп и пирофоран за руковање. Исплата су сложени, лагани биомедицински имплантати. Али стопа приноса... то је изазов.
Ово је савршено у складу са материјалним портфељем стручњака попут оног раније поменутог. Њихово искуство са легурама на бази кобалта и никла у инвестиционом ливењу је огромна предност. Ове легуре имају своје карактеристике синтеровања – синтеровање у течној фази, активирано синтеровање – и познавање њихове опште металургије из другог процеса даје предност. Тхе процес бризгања метала јер компонента суперлегуре није само друга поставка материјала; то је потпуно другачија филозофија згушњавања и развоја микроструктуре.
Такође не можете занемарити меке магнетне легуре, попут Фе-Си или Фе-Ни. Њихово синтеровање да би се постигла и висока густина и исправна магнетна својства је ходање по ужету. Превисока температура, губите својства; прениска, имате порозност. У овим нишним апликацијама МИМ заиста блиста, а не у прављењу још једне генеричке опреме која би могла да се печати.
Када МИМ није одговор
Ово је можда најважнији одељак. МИМ је фантастичан за делове велике запремине, сложене геометрије, умерене толеранције. Али ако је ваш део једноставан - основни одстојник, равна шипка - пређите на машинску обраду или штанцање. Ако вам је потребна ултра-висока затезна чврстоћа или ударна жилавост при ливењу, погледајте ливење по инвестиционој маси. Ако вам је потребан једнократни прототип, 3Д штампање метала би могло бити боље, упркос проблемима са завршном обрадом површине.
Посебно је интересантан кросовер са инвестиционим ливењем. За веће делове (рецимо, преко 100-150 грама) или делове којима није потребна порозност у критичном пресеку, добро изведено ливење може бити поузданије и исплативије. Компанија која нуди обоје, као што је КСИ, може вам дати непристрасну препоруку. Они не покушавају да форсирају процес; они могу да погледају вашу штампу и кажу: За овај скуп функција и запремину, МИМ ће вам уштедети 30% на јединичној цени, или Ова унутрашња шупљина је превише дубока, хајде да уместо тога погледамо ливење у калуп.
Научили смо ово на тежи начин. Клијент је инсистирао на МИМ-у за велики, релативно једноставан заграда. Алат је био масиван и скуп, изобличење синтеровања је била битка, а цена дела била је већа од фабриковане алтернативе. Требало је да се повучемо. Процес је оруђе, а не религија. Његова лепота је у његовој специфичној слаткој тачки: узимање десетина машински обрађених компоненти и њихово консолидовање у један, очишћен, спреман за употребу комад метала који излази из пећи као да је узгојен, а не направљен. Када ради, то је бриљантан инжењеринг. Када је принудно, то је само скуп проблем.
