Ngày nay, bạn thấy 'MIM' được sử dụng rất nhiều, thường là một từ thông dụng để chỉ 'các bộ phận phức tạp, rẻ tiền'. Đó là quan niệm sai lầm đầu tiên. Đó không phải là phép thuật và chắc chắn không phải lúc nào cũng rẻ. Câu chuyện có thật của quá trình ép phun kim loại bắt đầu từ rất lâu trước khi khuôn đóng lại, trong giai đoạn nguyên liệu lộn xộn và quan trọng. Hãy hiểu sai điều đó và không còn điều gì quan trọng nữa.
Vũ điệu nguyên liệu: Nghệ thuật hơn là khoa học
Mọi người đều nói về quá trình đúc hoặc thiêu kết, nhưng trọng tâm của hoạt động MIM đáng tin cậy là tính đồng nhất của nguyên liệu. Chúng tôi không chỉ trộn bột kim loại và chất kết dính; chúng tôi đang tạo ra một hợp chất đồng nhất, có thể chảy được. Tỷ lệ là tất cả. Quá nhiều chất kết dính? Bạn sẽ bị sụt và biến dạng trong quá trình gỡ lỗi. Too little? Bạn không thể lấp đầy các phần mỏng. Tôi đã thấy các lô sản phẩm từ các nhà cung cấp khác nhau, thậm chí có cùng thông số kỹ thuật, lại hoạt động rất khác nhau. Nó không chỉ là về D50 của bột; đó là sự phân bố hình dạng hạt. Chắc chắn là các bột hình cầu từ quá trình nguyên tử hóa khí sẽ chảy tốt hơn, nhưng hình dạng tròn đó đôi khi có thể ảnh hưởng đến mật độ cuối cùng nếu bạn không cẩn thận với các cấu hình thiêu kết.
Ban đầu, chúng tôi có dự án cần gạt dụng cụ phẫu thuật nhỏ, một bộ phận có tiết diện từ 2mm đến 0,5mm. Chúng tôi đã sử dụng nguyên liệu 316L tiêu chuẩn. Các bộ phận trông hoàn hảo khi ra khỏi khuôn. Sau đó đến quá trình gỡ lỗi xúc tác. Những phần mỏng vừa... biến mất. Không tan chảy, nhưng cấu trúc thất bại. Tốc độ loại bỏ chất kết dính quá cao so với mức chênh lệch khối lượng đó. Bài học? Công thức nguyên liệu của bạn phải được điều chỉnh không chỉ phù hợp với vật liệu mà còn phù hợp với hình dạng của bộ phận. Hỗn hợp bột/chất kết dính phù hợp với tất cả mọi người là công thức gây đau lòng. Bạn cần một đối tác hiểu điều này ở mức độ chi tiết hơn, một người như Công ty TNHH Công nghệ Qingdao Qiangsenyuan (QSY). Với nhiều thập kỷ nghiên cứu về đúc chính xác, họ hiểu được tầm quan trọng của hành vi vật liệu dưới ứng suất nhiệt, một tư duy chuyển trực tiếp sang việc quản lý nguyên liệu MIM và quá trình thiêu kết.
Và bản thân hệ thống chất kết dính—đó là cả một thế giới khác. Sáp-polymer, hòa tan trong nước, có chất xúc tác—mỗi loại đều để lại dấu vân tay trên bộ phận. Chất xúc tác (sử dụng hơi axit nitric) có tác dụng nhanh nhưng có thể ăn mòn một số hợp kim. Quá trình khử nhiệt diễn ra chậm nhưng nhẹ nhàng. Sự lựa chọn ở đây quyết định lịch trình lò, việc xử lý bộ phận và tỷ lệ sai sót của bạn. Đó là lựa chọn cơ bản mà bạn thực hiện trước khi thiết kế công cụ.
Thiêu kết: Nơi điều kỳ diệu (và sự co ngót) thực sự xảy ra
Đây là giai đoạn tạo nên hoặc phá vỡ. Bạn đã có 'phần màu nâu'—bộ xương dễ vỡ, toàn chất kết dính và bột. Chu trình nung là nơi nó trở thành kim loại. Độ co ngót có thể dự đoán được, thường khoảng 15-20%, nhưng nó không bao giờ đẳng hướng hoàn hảo. Một phần dài, phẳng có thể bị cong vênh nếu không được đỡ đúng cách trên bộ định vị. Chúng tôi đã từng chạy một loạt tấm kết nối. Dung sai kích thước được siết chặt trên các lỗ lắp. Chúng tôi đạt mật độ thiêu kết theo lý thuyết, nhưng các lỗ có hình bầu dục vài micron. Tại sao? Bầu không khí của lò có độ dốc nhẹ. Các bộ phận ở bên trái của đai có cấu hình nhiệt độ khác với các bộ phận ở bên phải.
Kiểm soát bầu không khí là tất cả. Hydro, argon, chân không hoặc amoniac bị nứt. Đối với thép không gỉ, bạn cần một bầu không khí khử hoàn hảo để có được bề mặt sạch mà không cần cacbon hóa. Chỉ cần một rò rỉ nhỏ, một chút oxy xâm nhập, bạn sẽ có được một bộ phận thiêu kết, giòn và dễ gãy. Nó cũng không phải lúc nào cũng có thể nhìn thấy được bằng mắt thường. We had a batch of 17-4 PH parts that passed visual inspection and even basic dimensional checks. Nhưng trong ứng dụng, họ đã thất bại vì mệt mỏi. Phương pháp kim loại học cho thấy các tạp chất oxit dọc theo ranh giới hạt - dấu vết của không khí trong giai đoạn giữa của quá trình thiêu kết.
Đây là nơi kinh nghiệm của một xưởng đúc thực sự được thể hiện. Một công ty như QSY, đã hoạt động hơn 30 năm trong lĩnh vực đúc vỏ và đúc đầu tư bằng các hợp kim từ thép tiêu chuẩn đến siêu hợp kim gốc niken, hiểu rõ quá trình xử lý nhiệt trong xương của chúng. Kiến thức về cách hoạt động của các hợp kim đặc biệt ở nhiệt độ cao, cách quản lý khí quyển để ngăn ngừa ô nhiễm, có thể chuyển giao trực tiếp và vô giá đối với ngành khoa học. quá trình ép phun kim loại. Họ biết rằng thiêu kết không chỉ là 'làm nóng nó'; đó là một sự biến thái có kiểm soát.
Bẫy dụng cụ và các hoạt động phụ
Mọi người nghĩ MIM loại bỏ việc gia công. Nó giảm thiểu nó. Bạn vẫn hầu như luôn cần các hoạt động phụ. EDM for features that can't be molded, like undercuts or perfectly square internal corners. Gia công CNC nhẹ cho các bề mặt hoặc ren bịt kín quan trọng. Đôi khi, một hoạt động tạo hình sau quá trình thiêu kết sẽ được thực hiện để điều chỉnh một chiều. Cái bẫy đang thiết kế phần MIM như thể nó sẽ là phần hình lưới cuối cùng. Bạn phải thiết kế cho quá trình này. Bán kính rộng rãi, độ dày thành đồng đều nếu có thể, góc nghiêng—đây không phải là những gợi ý.
Tôi nhớ lại một công cụ dành cho bộ phận vỏ máy ảnh. Nhà thiết kế muốn có một góc cạnh thẩm mỹ đẹp và sắc nét. Bán kính bằng không. Chúng tôi đã thử nó. Nguyên liệu thô sẽ không lấp đầy nó một cách nhất quán và các góc sẽ bị sứt mẻ trong quá trình đẩy hoặc xử lý ở trạng thái màu nâu. Chúng tôi phải quay lại, thêm bán kính 0,1mm. Nó không thể nhìn thấy được trong sản phẩm cuối cùng nhưng lại khiến bộ phận đó có thể sản xuất được. Bản thân công cụ này là một con thú khác. Đó là dụng cụ ép phun, vì vậy nó cần được đánh bóng, có lỗ thông hơi tốt, cổng thích hợp. Nhưng bạn đang mài mòn nó bằng bột kim loại. Độ mòn ở các góc và cổng cao hơn so với nhựa. Bạn cần lập kế hoạch cho việc bảo trì đó.
Và đây là sức mạnh tổng hợp của một nhà cung cấp dịch vụ trọn gói. Nếu bạn nhìn vào khả năng của QSY, họ liệt kê gia công CNC ngay bên cạnh các chuyên môn đúc của họ. Đó là chìa khóa. Họ có thể lấy phần MIM thiêu kết và tự chế tạo, gia công các bề mặt chuẩn quan trọng hoặc khoan một lỗ chéo không thể tạo khuôn. Sự tích hợp theo chiều dọc đó kiểm soát chất lượng và chi phí. Bạn không vận chuyển một bộ phận thiêu kết dễ vỡ đến một cửa hàng máy móc khác, có nguy cơ bị hư hỏng.
Thực tế vật chất: Nó không chỉ dành cho thép không gỉ
Các tài liệu quảng cáo là 316L, 17-4PH, thép carbon trơn. Nhưng những ứng dụng thú vị lại nằm ở những thứ kỳ lạ. Chúng tôi đã thực hiện nghiên cứu với hợp kim nặng vonfram để cân bằng trọng lượng và thậm chí một số thử nghiệm với titan. Ti MIM tự nó đã là một cơn ác mộng—bạn đang thiêu kết trong chân không cao và bột rất đắt tiền và dễ cháy để xử lý. Phần thưởng là các cấy ghép y sinh phức tạp và nhẹ. Nhưng tỷ suất lợi nhuận... đó chính là thách thức.
Điều này hoàn toàn phù hợp với danh mục tài liệu của một chuyên gia như chuyên gia đã đề cập trước đó. Kinh nghiệm của họ với các hợp kim dựa trên coban và niken trong đúc mẫu chảy là một tài sản lớn. Các hợp kim này có những đặc điểm riêng của quá trình thiêu kết—thiêu kết pha lỏng, thiêu kết kích hoạt—và việc biết về quá trình luyện kim chung của chúng từ một quy trình khác sẽ giúp bạn có một khởi đầu thuận lợi. các quá trình ép phun kim loại đối với thành phần siêu hợp kim không chỉ là cách thiết lập vật liệu khác; đó là một triết lý hoàn toàn khác về mật độ hóa và phát triển cấu trúc vi mô.
Bạn cũng không thể bỏ qua các hợp kim từ mềm như Fe-Si hay Fe-Ni. Việc thiêu kết những thứ này để đạt được cả mật độ cao và các đặc tính từ tính chính xác là một bước đi trên dây. Too high a temperature, you lose the properties; quá thấp, bạn có độ xốp. Chính những ứng dụng thích hợp này là nơi MIM thực sự tỏa sáng chứ không phải ở việc tạo ra một thiết bị chung khác có thể được đóng dấu.
Khi MIM không phải là câu trả lời
Đây có thể là phần quan trọng nhất. MIM rất lý tưởng cho các bộ phận có khối lượng lớn, hình học phức tạp, dung sai vừa phải. Nhưng nếu bộ phận của bạn đơn giản—một miếng đệm cơ bản, một thanh thẳng—hãy sử dụng gia công hoặc dập. Nếu bạn cần độ bền kéo cực cao hoặc độ bền va đập khi đúc, hãy xem xét phương pháp đúc mẫu chảy. Nếu bạn cần một nguyên mẫu chỉ dùng một lần, in kim loại 3D có thể tốt hơn, bất chấp các vấn đề về độ hoàn thiện bề mặt.
Sự kết hợp với việc đúc đầu tư đặc biệt thú vị. Đối với các bộ phận lớn hơn (ví dụ: trên 100-150 gram) hoặc các bộ phận hoàn toàn không cần độ xốp ở phần quan trọng, việc đúc mẫu đầu tư được thực hiện tốt có thể đáng tin cậy hơn và tiết kiệm chi phí hơn. Một công ty cung cấp cả hai, như QSY, có thể đưa ra đề xuất khách quan cho bạn. Họ không cố gắng ép buộc một quá trình; họ có thể nhìn vào bản in của bạn và nói, Đối với bộ tính năng và khối lượng này, MIM sẽ giúp bạn tiết kiệm 30% chi phí đơn vị hoặc Khoang bên trong này quá sâu, thay vào đó hãy xem xét việc đúc khuôn vỏ.
Chúng tôi đã học được điều này một cách khó khăn. Một khách hàng yêu cầu MIM cho một khung lớn, tương đối đơn giản. Công cụ này rất lớn và đắt tiền, biến dạng thiêu kết là một trận chiến và chi phí bộ phận cao hơn so với thiết bị thay thế được chế tạo. Lẽ ra chúng ta nên lùi lại. Quá trình này là một công cụ, không phải là một tôn giáo. Vẻ đẹp của nó nằm ở chỗ đặc biệt hấp dẫn: lấy hàng chục bộ phận được gia công và hợp nhất chúng thành một mảnh kim loại đã được mài nhẵn, sẵn sàng để sử dụng, được đưa ra khỏi lò trông giống như nó được trồng chứ không phải được chế tạo. Khi nó hoạt động, đó là kỹ thuật tuyệt vời. Khi bị ép buộc, đó chỉ là một vấn đề tốn kém.
