Које су методе оцењивања квалитета за бризгање метала?

Свако ко је довољно дуго водио производну линију МИМ-а зна ову фрустрацију: серија делова изгледа савршено након синтеровања, проверава се димензије, површина је чиста-а затим три недеље касније, клијент зове јер делови не пролазе тестирање у сланом спреју. Основни узрок? Преостали угљеник од непотпуног уклањања везивања који нико није ухватио јер су подаци о губитку тежине изгледали „довољно близу“.

МИМ процена квалитета постоји да спречи управо ове ситуације. Али ево шта вам већина чланака са прегледом неће рећи: методе које су најважније у великој мери зависе од тога шта правите и за кога га правите.

Реалност верификације МИМ процеса

Хајде да будемо директни о томе шта МИМ заправо укључује. Узимате метални прах-честице мање од људске косе-и мешате га са полимерним везивом у запреминском односу отприлике 60/40, убризгавате ту мешавину у калуп, хемијски или термички уклањате везиво, а затим све загревате на нешто испод тачке топљења док се честице праха не споје. Део се скупља око 15-20% у свим правцима током синтеровања.

Сваки од тих корака може довести до недостатака који се неће појавити тек касније. Партија праха са мало другачијом дистрибуцијом величине честица мења вискозитет ваше сировине. Та промена вискозитета значи да ваши параметри убризгавања који су радили јуче не испуњавају калуп на исти начин данас. Кратка варијација или варијација густине неће постати очигледна тек након синтеровања, када сте већ уложили пуну цену обраде.

Долазне провере материјала које заправо спречавају проблеме

Добављачи праха дају сертификате анализе уз сваку партију. Питање је: који су бројеви заправо важни за вашу пријаву?

Садржај угљеника и кисеоника је изузетно важан за нерђајуће челике. Видели смо 17-4ПХ делове из истог калупа, исти параметри обраде, показују варијацију тврдоће од 8-10 ХРЦ поена јер су партије праха имале садржај угљеника у распону од 0,02% до 0,07%. Оба су технички била у складу са спецификацијама. Ни добављач барута ни наша долазна инспекција то нису означили. Одељење за контролу квалитета купаца је то пронашло током њихове пријемне инспекције, а ми смо провели две недеље сортирајући инвентар.

Расподела величине честица утиче на све низводно. Финији прахови се брже синтерују и постижу већу густину, али такође повећавају вискозитет сировине, што мења понашање пуњења. Када добављач праха промени опрему за атомизацију или прилагоди свој процес класификације, Д50 може остати исти док се облик дистрибуције потпуно мења. Извођење анализе ласерске дифракције према АСТМ Б822 на улазним партијама траје 20 минута и спасило нас је од вишеструких катастрофа у производњи.

За сировину-без обзира да ли се мешате у кући-или купујете од добављача-мерење густине помоћу пикнометра или Архимедове методе вам одмах говори да ли је однос праха-према{4}}везу тачан. Одступање од 2% густине не звучи много док не схватите да се преводи у мерљиве варијације димензија након синтеровања.

Шта треба пратити током калуповања

Тежина дела је једини најкориснији-индикатор квалитета у реалном времену током бризгања. Он је директно повезан са запремином пуњења, а запремина пуњења одређује димензије синтерованог материјала. Вагање делова на сваких 15-20 снимака траје секунде. Када тежина почне да се мења, нешто се променило-температура материјала, температура калупа, брзина убризгавања, хабање неповратног вентила – и можете да истражите пре него што произведете стотине сумњивих делова.

Праћење криве притиска захтева софистициранију опрему, али пружа раније упозорење о проблемима. Облик профила притиска убризгавања указује на понашање при пуњењу-конзистентна крива са истим вршним притиском и брзином пораста значи доследно пуњење. Модерне машине за калупљење аутоматски бележе ове податке. Прегледање кривих захтева време које производни притисци често не дозвољавају, али за критичне делове или приликом решавања проблема, информације су од непроцењиве вредности.

Визуелним прегледом зелених делова уочавају се очигледни недостаци: кратки снимци, блиц, трагови удубљења, видљивост линије заваривања. Тешки део је знати које визуелне карактеристике предвиђају проблеме након синтеровања, а које су козметичке недоумице које нестају током обраде. То знање долази из искуства у повезивању изгледа зеленог дела са квалитетом синтерованих делова-за то нема замене.

Дебиндинг Верифицатион

Дебиндинг је место где многе МИМ операције губе контролу а да тога нису свесни. Полимерно везиво мора да изађе у потпуности, али пребрзо и делове ћете попуцати; превише споро и губите пропусност.

Мерење губитка тежине је једноставно: измерите делове пре одвезивања, измерите их након, израчунајте проценат уклоњеног. За сировину са 40% везива по запремини (отприлике 8% по тежини за нерђајући челик), требало би да видите да се губитак тежине приближава тој ознаци од 8%. Губитак тежине од само 6% значи да у делу остаје значајно везиво. То заостало везиво постаје резидуални угљеник током синтеровања, а преостали угљеник у нерђајућем челику уништава отпорност на корозију.

ЈПМА спецификација захтева коначни садржај угљеника испод 0,03% у деловима од синтерованог нерђајућег челика. Погађање те мете захтева потпуно одвезивање. Видели смо радње које изводе циклусе термичког уклањања везива за које се њихови оператери заклињу да су исправни, али делови константно нису у складу са хемијом јер стварни температурни профил пећи не одговара програмираном профилу. Провера термоелемента и повремени тестови са уграђеним термоелементима у деловима су једини начин да се са сигурношћу зна.

Инспекција квара након уклањања везива је важна јер су у овој фази видљиве пукотине које настају приликом уклањања везива. Њихово хватање пре синтеровања штеди капацитет пећи и спречава забуну о томе када је квар настао.

Процена синтерованих делова

Мерење димензија након синтеровања потврђује да цео процесни ланац производи делове који испуњавају захтеве за цртање. ЦММ инспекција за критичне димензије, оптичко поређење за профиле, иди/не-иди мерење за производне количине-конкретна метода зависи од захтева за толеранцијом и обима инспекције.

Важан контекст: МИМ димензиона способност је типично ±0,3% до ±0,5% номиналне димензије. Функција од 10 мм држи ±0,03 до ±0,05 мм. То је боље од већине процеса ливења, али није тако чврсто као прецизна обрада. Делови који захтевају веће толеранције захтевају секундарне операције машинске обраде, а обрачун трошкова се мења у складу са тим.

Мерење густине коришћењем Архимедове методе према АСТМ Б962 потврђује да је синтеровањем постигнута адекватна консолидација. Циљана релативна густина за структуралне примене је обично 96% минимум, са многим спецификацијама које захтевају 97% или више. Мања густина значи већу унутрашњу порозност, што смањује механичка својства и може да створи путеве цурења у компонентама за руковање течностима{5}}.

Напомена о производњи: мерење густине захтева тачно познавање теоријске густине за вашу специфичну композицију легуре. Коришћење генеричких вредности у приручнику за „316Л нерђајући челик“ када се стварни састав вашег добављача праха разликује може одбацити ваше прорачуне довољно да прихватите лоше делове или одбаците добре.

Механичка испитивања и металографија

Металографско испитивање-сечење дела, монтажа, полирање и испитивање под микроскопом-открива микроструктурне детаље које ниједна друга метода не показује. Величина зрна, расподела пора, формирање врата за синтеровање, фазна структура, таложење карбида: све је видљиво на правилно припремљеном пресеку. То је деструктивно и дуготрајно-, тако да је обично резервисано за развој процеса, решавање проблема и периодичну проверу ваљаности, а не за инспекцију производње.

За критичне примене, металографија потврђује оно што сугерише праћење процеса. За решавање проблема, често открива основни узрок када друге методе показују само симптоме.

Не-Недеструктивне методе за унутрашње дефекте

Рендген{0}}инспекција и индустријско ЦТ скенирање откривају унутрашње празнине, инклузије и пукотине без уништавања делова. За медицинске имплантате и компоненте ваздухопловства где су унутрашњи дефекти неприхватљиви, ове методе су често обавезне.

Практична реалност: индустријски ЦТ са довољном резолуцијом да види МИМ{0}}релевантну порозност је скуп, спор и захтева вешто тумачење. Оправдано је за делове високе{2}}вредности где су последице квара озбиљне. За компоненте робе, статистичко узорковање са деструктивним металографским испитивањем често даје адекватну сигурност по нижој цени.

Усклађивање инспекције са апликацијом

Носач од 316Л који држи козметички поклопац у потрошачком апарату не захтева исти интензитет инспекције као механизам за закључавање 17-4ПХ у вратима авиона. Препознавање овога и скалирање активности квалитета на одговарајући начин одвајају исплативе операције од оних који се утапају у непотребним трошковима инспекције или, још горе, отпремању неисправних делова јер су прескочили неопходне провере.

Потрошачким производима ће можда бити потребна само провера димензија и визуелна инспекција, са механичким својствима потврђеним током квалификације дизајна и надгледаним кроз контролу процеса, а не кроз тестирање -по{1}} део по део.

МПИФ Стандард 35 пружа спецификације својстава материјала које служе као заједничка референца у свим индустријама. Он дефинише минималне вредности имовине према ознаци материјала, омогућавајући купцима и добављачима да јасно саопште захтеве.

Шта ово значи у пракси

Процена квалитета за МИМ није контролна листа коју примењујете идентично на сваки део. То је систем који проверава да ли сваки корак процеса производи очекивани резултат, скалиран да одговара последицама дефеката који дођу до купца.

Основе остају константне: верификација улазних материјала, праћење конзистентности калупа, потврђивање потпуног одвајања, валидација синтерованих димензија и густине, тестирање механичких својстава у складу са захтевима примене. Колико ригорозно примењујете сваки елемент и које додатне методе ћете додати, зависи од тога шта правите.

Операције са зрелим МИМ системима квалитета-укључујући објекте који су усавршавали ове приступе током деценија производног искуства-развијају протоколе инспекције који откривају стварне проблеме без генерисања лажних аларма или трошења превеликих ресурса. За развој тог баланса потребно је време и пажња, али то је оно што разликује поуздане добављаче од оних који или претерано-контролишу себе због профитабилности или недовољно-себе прегледају због притужби купаца.