Имали смо клијенте који су нам долазили са МИМ пројектима алата након што су се изгорели на другом месту. Један добављач аутомобила провео је осам месеци у развоју компоненте зупчаника са продавцем који није разумео компензацију скупљања при синтеровању. Алат је произвео делове мањих од 0,4 мм у свакој критичној димензији. Морали су да почну испочетка. То искуство нас је научило да већина неуспеха ПМ-а потиче од основа које је неко превидео или претпоставио да ће успети.
Како то ради
За конвенционалну пресу-и-синтер ПМ, имате посла са прахом величине око 50 микрона. Довољно грубо да видите ако добро погледате. Хидрауличне пресе примењују 150-700 МПа за компактирање овог праха у крутим калупима. Оно што излази зове се "зелени" компакт. Он држи облик захваљујући механичком повезивању, али још нема праву снагу. Густина је негде између 60-90% теоријске.
Синтеровање се одвија у пећима са контролисаном атмосфером. Материјали на бази гвожђа{1}}ижу око 1120 степени. Нерђајућим челицима су потребне више температуре, обично 1.250-1.400 степени. Током ове фазе, атоми дифундују преко граница честица. Део се мало згушњава и скупља, обично 0,1-0,3%.
МИМ је друга животиња.
Прашак је много финији, око 8 микрона, помешан са полимерним везивом да би се створио сировина која се понаша као пластика током убризгавања. Ова сировина се убризгава у калупе на 50-200 МПа. Након обликовања, уклањате везиво кроз термичке процесе или процесе растварача, а затим синтерујете. Скупљање током МИМ синтеровања износи 15-20%. Недостаје вам то у свом дизајну алата и имате отпад.
Једна ствар која изненађује тимове за набавку: МИМ прах кошта 3-5 пута конвенционални ПМ прах. Процеси атомизације гаса и карбонилне декомпозиције потребни за фине сферне честице су скупи. Тај трошак се појављује у свакој понуди, а неки добављачи не објашњавају зашто су њихове МИМ понуде толико веће од алтернатива за пресовање{4}}и синтер за наизглед сличне делове.
МИМ у односу на притисните-и-Синтер
| Конвенционални ПМ | МИМ | |
|---|---|---|
| Део тежине | 0,68 г до 6,8 кг | Типично испод 50 г, максимално 150 г |
| Густина | 85-92% | 95-99% |
| Најтањи зид | Око 2 мм | 0,3 мм могуће |
| Толеранција | ±0.3-0.5% | ±0,3% или боље |
| Геометрија | Углавном 2Д | Подрези, навоји, попречне{0}}рупе |
| Алати | $2,000-$10,000 | $10,000-$50,000 |
| Јачина звука{0}}уједначена | 5.000/год | 10.000/год |
Конвенционално ПМ ограничење долази из правца притиска. Примењујете аксијалну силу, тако да су карактеристике окомите на ту осу тешке. Унутрашње нити? Не дешава се. Попречне{3}}рупе захтевају секундарну машинску обраду.
МИМ уклања та ограничења, али додаје нова. Делови преко 150г наилазе на изазове са дебиновањем. Варијације дебљине зида преко ±40-60% изазивају деформације које је скоро немогуће отклонити током синтеровања.
Један купац нас је прошле године питао за МИМ део од 200 г са односом дебљине зида 4:1. Рекли смо им да то неће успети. Ионако су отишли код другог добављача, потрошили 45.000 долара на алате и вратили се шест месеци касније након што су укинули пројекат. Неке геометрије једноставно не одговарају МИМ-у без обзира на то шта гладни продајни тим обећава.
Против других метода производње
ПМ побеђује на коришћењу материјала. Користите 95-97% улазног материјала. ЦНЦ обрада претвара можда половину ваших залиха у чипове.
Зупчаник пумпе за уље за комерцијална возила који смо цитирали против машинске обраде коштао је 32% цене машине. Уштеде од 68% су скоро у потпуности произашле из материјала и времена циклуса.
Али обрада има предности које ПМ не може да додирне. Толеранције од ±0,01 мм су уобичајене. Било који материјал који желите. Прототипне количине које имају економски смисао. Испод око 1.000 јединица годишње, математика обично фаворизује машинску обраду чак и за геометрије којима ПМ добро рукује.
Ливење под притиском је победник за веће једноставне делове где погони са временом циклуса коштају. ПМ нуди бољу микроструктурну контролу и намерну порозност када вам је потребна за лежајеве или филтере.
Ковањем се добијају јачи делови. Око 26% већа затезна чврстоћа за еквивалентне легуре, скоро-нулта порозност, поравнање протока зрна које побољшава век трајања. Видели смо да клијенти одређују ПМ за апликације којима је заиста било потребно ковање, а затим се баве кваровима на терену.
По питању механичких својстава: ПМ челик достиже затезну снагу од 900 МПа када је-синтерован, 1200 МПа након термичке обраде. МИМ 316Л са густином од 97% ради 520-650 МПа са издужењем од 35-50%. Близу кованих својстава, али нису идентични.
Апликације
Компоненте аутомобилског мењача доминирају запремином ПМ. ГКН испоручује делове за Форд Ф{1}}брзинске и ГМ 9{7}}брзинске мењаче. МПИФ документује преко 750 ПМ аутомобилских апликација (мпиф.орг). Садржај ПМ-а по возилу креће се око 25 кг за камионе, а пада на отприлике 2,3 кг за ЕВ на батерије како се пренос поједностављује.
Медицински уређаји фаворизују МИМ. Хируршке чељусти за хефтање произведене као једноделне-компоненте МИМ-а замениле су склопове за које је раније било потребно 12 машински обрађених делова.
Потрошачка електроника је покренула раст обима МИМ-а у протеклој деценији. Аппле-ов Лигхтнинг конектор је покретао МИМ производњу на десетине милиона недељно. ОППО Финд Н2 Флип шарка има 136 делова, много МИМ.
Ваздухопловство користи ПМ за екстремне примене. ГЕ-производња адитива за млазнице горива на бази праха постиже смањење тежине од 25%. Дискови турбина у Роллс-Роице-у користе ПМ суперлегуре за лет-критичне ротирајуће компоненте.
Шта привлачи људе
Звао нас је машиниста након што се његова радња три недеље борила са ПМ делом. Он је то описао као "машинску обраду чисте абразије". Део је тестиран на разумној тврдоћи, али се користи стандардним алатима. Испоставило се да ПМ може садржати веома тврде честице дисперговане у матрици које испитивање масовне тврдоће не открива.
Његово решење: славине обложене ТиН-, без расхладне течности. Суви чипс се не лепи за порозност. Он је тако водио ПМ делове двадесет година са доследним резултатима.
Што се тиче контроле квалитета, постоји стална дебата у индустријама које у великој мери користе МИМ. Један машиниста са којим смо разговарали то је отворено рекао: процес функционише добро, али квалитет у потпуности зависи од радње која га води. Добри добављачи производе конзистентне делове. Лоши добављачи се крију иза „инхерентне варијабилности“ као изговора.
Видели смо како се ово одиграло. Купац је променио МИМ добављача да уштеди 12% по комаду. Стопа одбијања је порасла са 0,3% на 4,2%. Уштеде су нестале у трошковима сортирања и кашњењу у производњи.
Када процењујете МИМ добављаче, затражите податке о Цпк о критичним димензијама. Питајте о-надзирању процеса. Проверите да ли сертификати одговарају вашој индустрији. ИАТФ 16949 за аутомобилску индустрију. АС9100Д за ваздухопловство. ИСО 13485 за медицину.
Специфичности набавке
Рок испоруке је 6-12 недеља за алат. Додајте 1-2 недеље за ППАП на рад у аутомобилима. Првим чланцима је потребно 8-14 недеља од објављивања дизајна. Поновљене поруџбине: 4-8 недеља МИМ, 2-4 недеље за утврђене ПМ делове.
Ограничења дизајна су важна. МИМ дебљина зида најбоље ради на 1,0-3,0 мм. Минимално 0,5 мм, максимално око 12,5 мм. Одржавајте варијације унутар ±40-60%. Угловима је потребан радијус од 0,5 мм за проток праха.
Зашто ово пишемо
Ми градимокалупи за бризгање. МИМ алати спадају у ту могућност, а захтеви за прецизност одражавају оно што радимо за захтевне апликације за бризгање пластике. Када купци питају да ли МИМ има смисла за њихову геометрију, пролазимо кроз иста разматрања која су овде обрађена.
Одбили смо пројекте који се не уклапају у технологију. Радије бисмо изгубили понуду него да гледамо како купац троши шест цифара на алат који не може да произведе прихватљиве делове.
Ако процењујете ПМ за апликацију, ми ћемо прегледати ваш дизајн пре него што се посветите алатима. Без накнаде за процену изводљивости. Разговор обично траје тридесет минута и говори о томе да ли геометрија функционише, које су толеранције реалне и да ли запремина оправдава улагање.
Техничке референце: МПИФ (мпиф.орг), Мордор Интеллигенце (мордоринтеллигенце.цом)