Kokios yra metalo įpurškimo liejimo žaliavų savybės?
Praėjusiais metais padėjome medicinos prietaiso klientui sumažinti 17-4PH korpusą iki 0,35 mm sienelės storio. Mums prireikė trijų įrankių pakartojimų ir apie 200 kg pašalintos žaliavos, kol nustatėme srauto balansą. Dalykas, kurį dauguma inžinierių nesuvokia, kol neįsigilina į MIM projektą: žaliava nėra tik „metalo milteliai, sumaišyti su plastiku“. Tai vienintelis kintamasis, kuris padarys arba sugadins jūsų dalį, laiko juostą ir tikriausiai jūsų sveiką protą.
Taigi, praleiskime vadovėlio apibrėžimus. Jei skaitote tai, tikriausiai jau žinote, kad MIM sujungia miltelinę metalurgiją su liejimu. Iš tikrųjų reikia žinoti, kurios žaliavos savybės yra svarbios gamyboje, kas gali suklysti ir kaip išvengti klaidų, kurias padarėme, kad nesudegintumėte tų pačių pinigų, kuriuos padarėme.
Miltelių pakrovimas: skaičius, dėl kurio visi kovoja
Miltelių įkrova yra metalo tūrio procentas jūsų žaliavoje. Didesnė apkrova reiškia mažesnį susitraukimą po sukepinimo, geresnį tankį, tvirtesnes dalis. Skamba paprastai. Klientai mėgsta prašyti 65 % įkrovimo, nes kai kuriuose jų perskaitytuose dokumentuose buvo rašoma, kad tai įmanoma.
Štai realybė: klientai reikalavo 65 tūrio % 316 l daliai. Pirmas šūvis, trumpas užpildymas. Antras kadras, visur blykstė, nes spaudėme. Trečias šūvis, pagaliau užpildytas, tačiau išmetimo metu žalia dalis įtrūko. Po dviejų savaičių kelionės pirmyn{7}}ir{8}}atgal pasiekėme 61,5 %. Galėtume visiems apsaugoti nuo galvos skausmo, jei tik nuo to būtume pradėję.
Praktinis daugelio nerūdijančio plieno diapazonas yra nuo 58 -64 tūrio proc., priklausomai nuo dalelių dydžio pasiskirstymo ir jūsų rišiklio. Sumažinkite 58% ir matote 18–20% linijinį susitraukimą – sėkmės, jei bet koks paklaidos dydis yra didesnis nei ±0,3%. Jei viršysite 64 %, jūsų klampumas pakils per stogą; jums reikės tokio įpurškimo slėgio, kuris per šešis mėnesius susidėvės jūsų varžtą.
Kas iš tikrųjų lemia, kiek aukštai galite stumti pakrovimą:
- Dalelių dydžio mišinys: Daugumoje darbų atliekame bimodalinį paskirstymą-stambesnius miltelius (15-25 μm), o tarpus užpildome smulkiomis dalelėmis (3–8 μm). Neteisingai nustatykite santykį ir būsite per klampūs arba formuodami pamatysite, kad milteliai ir rišiklis atsiskirs.
- Dalelių forma: Sferiniai dujiniai{0}}purškiami milteliai teka geriau nei netaisyklingi vandens{1}}purškiami daiktai. Tačiau sferinis kainuoja 40% daugiau. Spėkite, kurio klientas nori, kol pamatys citatą.
- Rišiklio chemija: kai kurios vaško{0}}polimerų sistemos toleruoja didesnę apkrovą nei vandenyje tirpios kompozicijos. Sužinojome tai sunkiai, kad klientas „Catamold“ pakeistų į mūsų vidaus mišinį-, turėjo sumažėti 3 %, kad gautume tą patį srautą.
Bet koks patyręsmetalo liejimo liejimo paslaugų teikėjaspasakys jums tą patį: optimali apkrova priklauso nuo jūsų detalės geometrijos, lydinio ir rišiklio sistemos. Nėra universalaus atsakymo.
Pralaidumas: kur MIM tampa keista
MIM žaliava neteka kaip ABS ar nailonas. Net ne arti.
Įprasti termoplastikai turi vieną lydymosi temperatūrą. Kaitinamasi, klampumas nuspėjamai krenta, padaryta. MIM rišikliai yra kokteiliai-vaškas, tirpstantis 60 laipsnių temperatūroje, tada EVA suminkštėja 90 laipsnių, tada jūsų pagrindo polimeras galiausiai leidžiasi apie 150 laipsnių. Gaunate šią{7}}laiptų klampumo kreivę, kuri priverčia modeliavimo programinę įrangą verkti. Mes sumažinome Moldflow prognozes 30 % užpildymo metu, nes programinė įranga daro prielaidą sklandžiai klampumo{10}temperatūros santykiams, kurių nėra MIM.
Kitas dalykas, kuris sujauks galvą: sienos slydimas. Įprasto liejimo įpurškimo metu lydalas prilimpa prie formos sienelės -nulinis greitis paviršiuje, greičiausias srautas centre. MIM žaliava iš tikrųjų slysta išilgai sienos. Atrodo, kad tai padėtų užpildyti, o kartais taip ir pavyksta. Tačiau tai taip pat reiškia, kad jūsų šlyties greičio skaičiavimai yra neteisingi, slėgio kritimo prognozės yra klaidingos, o brangi CAE licencija nepasako visos istorijos.
Mes nustojome pasitikėti modeliavimu, išskyrus grubų naujų formų modeliavimą. Tikras atsakymas gaunamas iš trumpų faktinio įrankio kadrų.
Kas praktiškai pražudo tekėjimą:
- Drėgmė: žaliavos sugeria drėgmę, jei nesate atsargūs laikydami. Viską laikome sandariose statinėse su sausikliu. Viena partija vieną kartą išsėdėjo per ilgą savaitgalį ir sugėrė pakankamai vandens, kad ant kiekvienos dalies atsirado dėmių. Džiovinamas sausinimo bunkeryje 4 valandas, problema išspręsta,-bet jau pusė pamainos praėjo.
- Baudos turinys: Per daug miltelių iki 5 μm ir jūsų žaliava virsta žemės riešutų sviestu. Sėkmės išstumiant tai pro 0,8 mm vartus.
- Rišiklio degradacija: Paleiskite statinę per karštą arba leiskite medžiagai per ilgai stovėti, ir vaškas pradės skilti. Iš pradžių klampa krenta (jaučiasi puikiai), vėliau gaunami nenuoseklūs kadrai, nes rišiklio sudėtis dreifuoja.
Šiluminės savybės: kodėl vėsinimas trunka amžinai
Štai kažkas nustebina žmones iš plastiko: MIM žaliavos tankis yra 4–6 kartus didesnis nei inžinerinių polimerų, tačiau šilumos laidumas beveik nesikeičia. Mūsų 17–4PH žaliava tikrina apie 2,9–3,4 W/m·K. Gryna geležis yra 76 W/m·K. Grynas vaškas yra 0,25 W/m·K. Jūs manote, kad 60% metalo pagal tūrį atsidurtų kažkur tarp jų. Ne.
Priežastis ta, kad šiluma turi keliauti per rišiklį, kad patektų iš dalelės į dalelę. Metalo milteliai nesudaro ištisinių grandinių žaliavoje{1}}kiekviena dalelė yra sala, apsupta vaško ir polimero. Taigi šiluma greitai praleidžia kiekviename mažame metalo grūdelyje, tada atsitrenkia į rišiklio kliūtį prieš pasiekdama kitą grūdelį. Jūsų bendras laidumas yra arčiau rišiklio nei metalo.
Praktinė pasekmė: aušinimo laikas MIM iš esmės vis dar yra plastiko matematika. Nemanykite, kad metalo kiekis pagreitins jūsų ciklą. Kartą padarėme tą klaidą cituodami darbą, pažadėję 18 sekundžių ciklą, pagrįstą „daugiausia plienas“. Tikrasis ciklo laikas: 34 sekundės. Suvalgė tą maržą.
Žaliavos savybės, kurias iš tikrųjų išmatavome{0}}namuose (2023–2025 m., o ne vadovėlių vidurkiai):
| Lydinys | Miltelių pakrovimas (tūrio proc.) | Apdorojimo temperatūra ( laipsnis ) | Lydymosi klampa @180 laipsnių, 1000s⁻¹ (Pa·s) | Šilumos laidumas (W/m·K) | Žalioji jėga (MPa) | Susitraukimas sukepinant (%) | Pastabos |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 17-4PH | 60–62 | 165–172 | 380–550 | 2.9–3.3 | 18–22 | 16.8–17.8 | Mūsų duona ir sviestas. Klientai nuolat keičia brėžinius, susitraukimo kompensacija kaskart perrašoma. |
| 316L | 62–64 | 158–165 | 280–420 | 2.7–3.1 | 15–19 | 15.9–16.7 | Geriausias srautas iš visko, ką valdome. Plonos{1}}sienos svajonė. Tačiau dėl mažesnio stiprumo klientai kartais skundžiasi. |
| 440C | 58–60 | 172–178 | 650–950 | 3.1–3.5 | 24–28 | 18.2–19.1 | Didelio{0}}kietumo martensitinis. Klampumas žiaurus, purkštukai greitai susidėvi. Mokame papildomai. |
| Ti-6Al-4V | 59–61 | 182–188 | 500–780 | 2.4–2.8 | 12–16 | 17.0–18.0 | Titanas kaip pašėlęs pasiima deguonį. Maišymo temperatūra virš 190 laipsnių ir visa partija patenka į šiukšlių dėžę. |
| Fe-2Ni | 63–65 | 155–162 | 320–480 | 3.0–3.4 | 14–18 | 15.3–16.1 | Pigiausias mūsų gaminamas lydinys. Klientai visada stengiasi derėtis dėl kainos dar labiau mažinti. |
| WC-10Co | 52–55 | 195–205 | 1200–1800 | 4.2–4.8 | 30–35 | 20.5–22.0 | Cementuotas karbidas. Toks didelis klampumas, kad tris kartus užsikemšame purkštukus, kol gauname vieną gerą šūvį. Šiuos darbus dabar dažniausiai atsisakome. |
Šie skaičiai kinta nuo partijos iki partijos. Miltelių tiekėjas keičia purškimo parametrus, staiga jūsų klampumas pasislenka 15%. Žiemos ir vasaros drėgmė turi įtakos saugojimui. Tiesiog taip yra. Kiekvienas, kuris pateikia aiškias vienos vertės-reikšmes specifikacijas, nepakankamai paleido arba kopijuoja iš duomenų lapo.
Binder Systems: pasirinkite savo nuodus
Nėra tobulo rišiklio. Kiekviena sistema kažkuo prekiauja.
Vaško{0}}polimeras (ką naudojame dažniausiai)
Nuo pigaus iki mišinio, atlaidus proceso langas, tinkamas žalias stiprumas. Nusirišimas yra lėtas, šiluminiai ciklai trunka 24–48 valandas, priklausomai nuo sienelės storio. Bet tai nuspėjama.
Vandenyje -tirpsta
Greitesnis surišimas, nes tirpų komponentą pirmiausia išplaunate vandens vonioje, o paskui baigiate termiškai. Skamba puikiai, kol neateis žiema ir nesumažės jūsų parduotuvės drėgmė. Vieną sausio mėnesį paleidome vandenyje tirpią sistemą, mirkstant vandeniui kiekviena dalis įtrūko prie vartų. Diferencinis drėgmės įtempis. Tam klientui grįžo prie vaško{5}}polimero ir niekada nežiūrėjo atgal.
Katalizinis (poliacetalio{0}}pagrindas)
Catamold{0}}tipo sistemos iš BASF. Išsiriša azoto rūgšties garuose 110-120 laipsnių temperatūroje, trunka 6-10 valandų, priklausomai nuo sekcijos storio. Greitas, švarus, stabilių matmenų. Taip pat brangios licencijuotos žaliavos kainuoja 30–40 % daugiau, nei galime pagaminti patys. Medicinos ar kosmoso darbams, kur svarbūs kvalifikaciniai dokumentai, kartais verta. Išlaidomis pagrįstų pramoninių dalių gaminame patys.
Gelio{0}}pagrindo (vandeninis)
Dažniausiai skirta keramikai ar specialioms reikmėms. Nedažnai tai paleidžiame.
Rišiklio suderinamumas su konkrečiais milteliais yra svarbesnis nei žmonės supranta. Turėjome titano darbą, kai mūsų standartiniame rišiklyje esanti aktyviosios paviršiaus medžiagos pakuotė maišymo metu sukeldavo miltelių aglomeraciją. Prireikė dviejų savaičių, kad išsiaiškintume, kodėl mūsų klampumas buvo visur. Pakeistas aktyviosios paviršiaus medžiagos tiekėjas, problema išspręsta. Tačiau tai yra dviejų savaičių gamybos atidėjimas ir apie 80 kg išmestų žaliavų, kad išmoktume šią pamoką.
Debinding: kur miršta dalys
Formuodami galite padaryti viską teisingai ir vis tiek prarasti dalis nuimdami. Čia plonos dalys sutrūkinėja, storos dalys susidaro pūslės ir jūsų pristatymo grafikas išeina pro langą.
Rišiklis turi išeiti pakankamai lėtai, kad išsiskiriančios dujos galėtų išeiti per porų tinklą, neišskirdamos dalies. Per greitai ir atsiranda vidinis slėgis-įtrūkimų, pūslių, kartais dalių, kurios tiesiogine prasme iššoka. Per lėtas, o krosnies talpa trukdo kelioms dienoms.
Mes iš tikrųjų naudojame terminio atjungimo rampos normas:
- Sienelės storis mažesnis nei 3 mm: 1-2 laipsniai per minutę per kritinį 200-400 laipsnių diapazoną
- 3-6 mm sienos: 0,5-1 laipsnis per minutę, o mes prižiūrime krosnį
- Daugiau nei 6 mm: stengiamės įkalbėti klientus į dizaino pakeitimus, nes atsiskaitymo ciklai tęsiasi ilgiau nei 72 valandas, o defektų skaičius didėja
Tirpiklio išankstinis{0}}atrišimas labai padeda storoms dalims. Vandens vonia arba heptano mirkymas pirmiausia ištraukia tirpią rišamosios medžiagos frakciją, sukuria atvirą poringumą, o tada terminis darbas užbaigiamas be didesnio slėgio padidėjimo. Prideda proceso žingsnius, bet išsaugo dalis.
Vieno dalyko niekas jums nesako: atmosferos mažinimas yra svarbus. Daugeliui plieno naudojame azotą, titaną – argoną, o tarp perjungimų turime tinkamai išvalyti krosnį. Kartą sumaišė dujų linijas. Titano dalys pasirodė mėlynos-pilkos, o ne sidabrinės-deguonies užteršimo, visa partija buvo išmesta, klientas nebuvo patenkintas.
Žalioji jėga: ar ji išliks valdoma?
Žalioji jėga – tai jūsų detalės tvirtumas iškart po formavimo, prieš išleidžiant rišikliui. Jis turi atlaikyti išmetimą, tvarkymą, galbūt šiek tiek apipjaustymą ar patikrinimą, o tada nesuduždamas padėkite jį į išmetimo krosnį.
Mažesnis miltelių kiekis paprastai suteikia didesnį žalios spalvos stiprumą, nes turite daugiau rišiklio, laikančio daiktus. Bet vėliau jūs dar labiau susitrauksite. Didesnė apkrova reiškia geresnį galutinį tankį, bet žalia dalis yra trapi-lašai ar nelygumai tvarkymo metu sukelia drožles ar įtrūkimus.
Dalims su plonomis sekcijomis arba nepalaikomomis savybėmis mes pasirenkame mažesnę apkrovą (58–60 %) ir priimame papildomą susitraukimą. Kompensuokite įrankyje. Stambių dalių, kuriomis galima piktnaudžiauti, pakrovimą padidiname.
Tam įtakos turi ir dalelių forma. Kampiniai milteliai mechaniškai susijungia geriau nei sferiniai. Bet kampiniai srautai blogesni. Visada kompromisas.
Mūsų parduotuvės taisyklė: jei operatoriai normaliai dirbdami sulaužo daugiau nei 1 iš 50 žalių dalių, reikia pakoreguoti žaliavas. Arba daugiau segtuvo, kitokio rišiklio pagrindo arba perkuriame tvarkymo įrenginius. Sugedusios žalios dalys yra grynos atliekos,-kurios jau sumokėjote už žaliavas, mašinos laiką, operatoriaus laiką. Tada jis atsitrenkia į grindis ir viskas yra laužas.
Dirbant su aprecizinio liejimo detalių tiekėjas, paklauskite apie jų žaliosios dalies atmetimo rodiklį. Tai daug pasako apie tai, ar jie iš tikrųjų supranta savo žaliavas.
Tikros problemos, kurias išsprendėme (o kai kurių neišsprendėme)
Plonas{0}}sienos užpildas ant 316 l jutiklio korpuso
Klientas norėjo 0,4 mm sienelių, 35 mm srauto ilgio. Pradinė žaliava esant 63 % įkrovos negalėjo būti užpildyta be trumpų šūvių ar degimo žymių dėl per-pakavimo. Sumažintas iki 60,5%, pridėtas nedidelis procentas smulkesnių miltelių, kad būtų lengviau užpildyti sandarias dalis, pakoreguota vartų vieta, siekiant sumažinti srauto ilgį. Dalys pagaliau veikė stabiliai 847 šūviu. Pirmieji 846 buvo mokymosi patirtis.
Susitraukimo kitimo žudymo tolerancijos
Reikalingas klientas ±0,05 mm ant 12 mm skersmens angos. Popieriaus sukepinimo susitraukimas buvo 17,2%, tačiau tikrosios dalys buvo nuo 16,8% iki 17,6%, priklausomai nuo to, iš kurios partijos milteliai buvo gauti. Atsekti tai dėl nenuoseklaus dalelių dydžio pasiskirstymo pagal miltelių pardavėją. Keičiami tiekėjai, svyravimas sugriežtintas iki ±0,2% susitraukimas, leistinos nuokrypos tapo pasiekiamos.
Ti-6Al-4V deguonies rinktuvas
Šis mums vis dar retkarčiais įkanda. Titanas yra reaktyvus. Bet koks deguonis maišymo, formavimo ar pašalinimo metu užteršia dalį. Investavome į inertinės atmosferos pirštinių dėžes, skirtas titano žaliavoms tvarkyti, argono-maišymo įrangą, specialias titano-atsiurbimo krosnis. Tai brangu. Šias išlaidas perkeliame klientams, kurie nori titano MIM, o kai kurie iš jų keliauja kitur. Puiku,-verčiau atsisakome darbo, nei siunčiame užterštas dalis.
WC-Co (cementinis karbidas) užkemša viską
Prieš dvejus metus paleido bandomąją partiją. Karbido milteliai yra kieti, abrazyviniai, o žaliavos klampumas buvo per stogą. Nusidėvėjo purkštukas per 200 kadrų. Du kartus užkimšo karšto bėgio bėgį. Ciklo laikas buvo 90+ sek. Baigėme bandymą, pristatėme priimtinas dalis ir nusprendėme, kad tai nėra rinka, kurios norime persekioti. Kai kurie darbai nėra verti įrangos sugadinimo.
Kas iš tikrųjų svarbu renkantis MIM partnerį
MIM kokybė prasideda nuo žaliavos. Jei parduotuvė nekontroliuoja savo žaliavų-arba dar blogiau, to nesupranta-nukenčia viskas.
Klausimai, kuriuos verta užduoti bet kokiam potencialuiIndividualizuoto liejimo tiekėjas:
- Ar naudojate sudėtines žaliavas-namuose ar perkate? (Vidaus-tai reiškia, kad jie gali koreguoti jūsų konkrečios dalies formuluotes. Pirkimas reiškia, kad jie priklauso nuo kito recepto.)
- Kaip patikrinti gaunamų miltelių kokybę? (Jei atsakymas yra „mes pasitikime tiekėju“, išeikite.)
- Koks yra jūsų partijos{0}}į-paketų klampumo pokytis? (Geros parduotuvės tai stebi. Aplaidžios to nežino.)
- Ar anksčiau naudojote mano lydinį ir ar galite man parodyti duomenis? (Patirtis naudojant konkrečius lydinius yra svarbi{0}}PH žinios nėra tiesiogiai perduodamos titanui.)
Viską deriname-namuose. Prieš patenkant į maišytuvą, kiekvieną miltelių partiją išbandome dėl dalelių dydžio, cheminės sudėties ir čiaupo tankio. Mes nustatome reologines kreives kiekvienai žaliavų partijai prieš jai pradedant gaminti. Tai yra papildomas darbas, bet dėl to mūsų Cpk skaičiai nesugriūva atsitiktinai vidur-paleidimo.
Dvi naujos formulės pasirodys 2025 m
Sukūrėme keletą specialių žaliavų, kurios turėtų būti paruoštos gamybos bandymams iki antrojo ketvirčio:
Jei kuris nors iš jų tinka jūsų vykdomam projektui, susisiekite dabar. Turime bandomųjų partijų pajėgumus Q1 kvalifikacijos važiavimams ir galime pagaminti dalių pavyzdžius pagal jūsų geometriją. Kai jie bus įtraukti į įprastą gamybos planavimą, pailgės pristatymo laikas. Darbas su patyrusiuįpurškimo formavimo sprendimų gamintojasankstyvas kūrimo procesas išsaugo vėlesnius iteracijos ciklus.
Trumpoji versija
MIM žaliava nėra magija,{0}}tai chemija, fizika ir daugybė bandymų bei klaidų. Miltelių įkėlimas, takumas, šiluminė elgsena, rišiklio sistema, atrišimo reakcija, žalias stiprumas-visi jie sąveikauja, o jų optimizavimas paprastai kainuoja kažkur kitur.
Parduotuvės, kurios vykdo sėkmingas MIM operacijas, yra tos, kurios supranta šiuos kompromisus praktiškai, o ne tik skaitydamos straipsnius. Mes pašalinome pakankamai žaliavų ir sudeginome pakankamai krosnies ciklų, kad sužinotume, kas iš tikrųjų veikia. Ši patirtis įtraukta į kiekvieną mūsų vykdomą formuluotę.
Turite dalį, kuri galėtų būti MIM kandidatė? Atsiųskite mums piešinį. Mes jums tiesiai pasakysime, ar tai prasminga, kokią žaliavą rekomenduotume ir kokios tikroviškos tolerancijos-nėra prasmės gaišti vienas kito laiko projektams, kurie neatitinka proceso. Kaip ametalo liejimo OEM tiekėjasKurdami savo -žaliavas, galime pritaikyti medžiagą jūsų daliai, o ne priversti jūsų dalį pritaikyti prie--lentynos medžiagos.