Chúng tôi đã có khách hàng đến với chúng tôi với các dự án công cụ MIM sau khi bị đốt ở nơi khác. Một nhà cung cấp ô tô đã dành tám tháng để phát triển một bộ phận bánh răng với một nhà cung cấp không hiểu về bù co ngót trong quá trình thiêu kết. Dụng cụ này đã tạo ra các bộ phận có kích thước nhỏ hơn 0,4 mm trên mọi kích thước quan trọng. Họ phải bắt đầu lại. Kinh nghiệm đó đã dạy chúng tôi rằng hầu hết các thất bại của PM đều bắt nguồn từ những nguyên tắc cơ bản mà ai đó đã bỏ qua hoặc cho rằng sẽ giải quyết được.
Nó hoạt động như thế nào
Đối với máy ép thông thường-và-PM thiêu kết, bạn đang xử lý bột có kích thước khoảng 50 micron. Đủ thô để xem nếu bạn nhìn kỹ. Máy ép thủy lực áp dụng lực 150-700 MPa để nén bột này trong khuôn cứng. Những gì xuất hiện được gọi là nhỏ gọn "xanh". Nó giữ được hình dạng thông qua khóa liên động cơ học nhưng chưa có độ bền thực sự. Mật độ nằm ở khoảng 60-90% so với lý thuyết.
Quá trình thiêu kết xảy ra trong lò khí quyển được kiểm soát. Vật liệu làm từ sắt-có nhiệt độ khoảng 1.120 độ . Thép không gỉ cần nhiệt độ cao hơn, thường là 1.250-1.400 độ. Trong giai đoạn này, các nguyên tử khuếch tán qua ranh giới hạt. Phần đặc lại và co lại một chút, thường là 0,1-0,3%.
MIM là một động vật khác.
Bột mịn hơn nhiều, khoảng 8 micron, được trộn với chất kết dính polymer để tạo ra nguyên liệu hoạt động giống như nhựa trong quá trình phun. Nguyên liệu này được bơm vào khuôn ở áp suất 50-200 MPa. Sau khi đúc, bạn loại bỏ chất kết dính thông qua quá trình nhiệt hoặc dung môi, sau đó thiêu kết. Độ co ngót trong quá trình thiêu kết MIM là 15-20%. Bỏ lỡ điều đó trong thiết kế dụng cụ của bạn và bạn đã có phế liệu.
Một điều khiến các nhóm thu mua ngạc nhiên: bột MIM có giá gấp 3-5 lần bột PM thông thường. Quá trình nguyên tử hóa khí và phân hủy carbonyl cần thiết cho các hạt hình cầu mịn rất tốn kém. Chi phí đó xuất hiện trong mọi báo giá và một số nhà cung cấp không giải thích lý do tại sao báo giá MIM của họ lại cao hơn nhiều so với các lựa chọn thay thế ép{4}}và thiêu kết cho các bộ phận có vẻ giống nhau.
MIM so với Báo chí-và-Sinter
| PM thông thường | MIM | |
|---|---|---|
| trọng lượng một phần | 0,68g đến 6,8kg | Dưới 50g thông thường, tối đa 150g |
| Tỉ trọng | 85-92% | 95-99% |
| Bức tường mỏng nhất | Khoảng 2mm | 0,3mm có thể |
| Sức chịu đựng | ±0.3-0.5% | ±0,3% hoặc cao hơn |
| Hình học | Chủ yếu là 2D | Đường cắt, đường ren, lỗ-chéo |
| Dụng cụ | $2,000-$10,000 | $10,000-$50,000 |
| Hòa bình về số lượng- | 5.000/năm | 10.000/năm |
Hạn chế của PM thông thường xuất phát từ hướng nhấn. Bạn đang tác dụng lực dọc trục nên rất khó để thực hiện các đặc điểm vuông góc với trục đó. Chủ đề nội bộ? Không xảy ra. Các lỗ chéo-yêu cầu gia công thứ cấp.
MIM loại bỏ những ràng buộc đó nhưng thêm những ràng buộc mới. Các bộ phận nặng trên 150 g gặp khó khăn trong việc gỡ rối. Sự thay đổi độ dày thành vượt quá ±40-60% gây ra hiện tượng cong vênh gần như không thể khắc phục được trong quá trình thiêu kết.
Năm ngoái, một khách hàng đã hỏi chúng tôi về bộ phận MIM 200g với tỷ lệ độ dày thành 4:1. Chúng tôi đã nói với họ rằng nó sẽ không hoạt động. Dù sao thì họ cũng đã tìm đến một nhà cung cấp khác, chi 45.000 đô la cho công cụ và quay lại sáu tháng sau khi hủy bỏ dự án. Một số hình học không phù hợp với MIM bất kể đội ngũ bán hàng khao khát hứa hẹn điều gì.
Chống lại các phương pháp sản xuất khác
PM thắng về việc sử dụng vật liệu. Bạn đang sử dụng 95-97% nguyên liệu đầu vào. Gia công CNC có thể chuyển đổi một nửa hàng hóa của bạn thành chip.
Thiết bị bơm dầu dành cho xe thương mại mà chúng tôi đã báo giá khi gia công chiếm 32% chi phí gia công. Mức tiết kiệm 68% gần như hoàn toàn đến từ nguyên liệu và thời gian chu kỳ.
Nhưng gia công có những ưu điểm PM không thể chạm tới. Dung sai ±0,01mm là thông thường. Bất kỳ tài liệu nào bạn muốn. Số lượng nguyên mẫu có ý nghĩa kinh tế. Dưới khoảng 1.000 đơn vị hàng năm, phép toán thường thiên về gia công ngay cả đối với hình học mà PM xử lý tốt.
Đúc khuôn giành chiến thắng cho các bộ phận đơn giản lớn hơn mà chi phí cho thời gian chu kỳ tăng lên. PM cung cấp khả năng kiểm soát cấu trúc vi mô tốt hơn và độ xốp có chủ ý khi bạn cần nó cho vòng bi hoặc bộ lọc.
Rèn tạo ra các bộ phận mạnh mẽ hơn. Độ bền kéo cao hơn khoảng 26% đối với các hợp kim tương đương, độ xốp gần như{2}}bằng 0, sự căn chỉnh dòng hạt giúp cải thiện tuổi thọ mỏi. Chúng tôi đã thấy khách hàng chỉ định PM cho các ứng dụng thực sự cần rèn, sau đó xử lý các lỗi hiện trường.
Về tính chất cơ học: Thép PM đạt độ bền kéo 900 MPa khi-thiêu kết, 1.200 MPa sau khi xử lý nhiệt. MIM 316L ở mật độ 97% chạy 520-650 MPa với độ giãn dài 35-50%. Gần với đặc tính rèn nhưng không giống nhau.
Ứng dụng
Các bộ phận truyền động ô tô chiếm ưu thế về khối lượng PM. GKN cung cấp các bộ phận cho hộp số Ford F{1}}tốc độ và GM 9-tốc độ. Tài liệu MPIF trên 750 PM ứng dụng ô tô (mpif.org). Hàm lượng PM trên mỗi phương tiện là khoảng 25 kg đối với xe tải, giảm xuống khoảng 2,3 kg đối với xe chạy pin khi hệ thống truyền động được đơn giản hóa.
Các thiết bị y tế ủng hộ MIM. Hàm dập ghim phẫu thuật được sản xuất dưới dạng các bộ phận MIM-đơn lẻ đã thay thế các cụm lắp ráp trước đây yêu cầu 12 bộ phận được gia công.
Điện tử tiêu dùng đã thúc đẩy tăng trưởng sản lượng của MIM trong thập kỷ qua. Đầu nối Lightning của Apple đã vận hành sản xuất MIM với tốc độ hàng chục triệu mỗi tuần. Bản lề OPPO Find N2 Flip có 136 phần, nhiều MIM.
Hàng không vũ trụ sử dụng PM cho các ứng dụng cực đoan. Công nghệ sản xuất bồi đắp dựa trên bột-của GE dành cho vòi phun nhiên liệu giúp giảm trọng lượng 25%. Đĩa tuabin tại Rolls-Royce sử dụng siêu hợp kim PM cho các bộ phận quay quan trọng-của chuyến bay.
Điều gì làm mọi người phấn khích
Chúng tôi được một thợ máy gọi cho chúng tôi sau khi cửa hàng của anh ấy gặp khó khăn với bộ phận PM trong ba tuần. Ông mô tả nó là "gia công mài mòn thuần túy." Bộ phận được kiểm tra ở độ cứng hợp lý nhưng bị ăn mòn thông qua dụng cụ tiêu chuẩn. Hóa ra PM có thể chứa các hạt rất cứng phân tán trong ma trận mà việc kiểm tra độ cứng số lượng lớn không tiết lộ được.
Giải pháp của anh ấy: Vòi được phủ TiN{0}}, không cần chất làm mát. Chip khô không dính vào độ xốp. Ông đã điều hành các bộ phận PM theo cách đó suốt 20 năm và đạt được những kết quả nhất quán.
Về mặt kiểm soát chất lượng, có một cuộc tranh luận đang diễn ra trong các ngành sử dụng MIM rộng rãi. Một thợ máy mà chúng tôi đã nói chuyện đã nói thẳng: quy trình hoạt động tốt, nhưng chất lượng hoàn toàn phụ thuộc vào cửa hàng vận hành nó. Các nhà cung cấp tốt sản xuất các bộ phận nhất quán. Các nhà cung cấp tồi ẩn đằng sau "sự thay đổi cố hữu" như một cái cớ.
Chúng tôi đã thấy điều này diễn ra. Một khách hàng đã chuyển đổi nhà cung cấp MIM để tiết kiệm 12% cho mỗi sản phẩm. Tỷ lệ từ chối tăng từ 0,3% lên 4,2%. Khoản tiết kiệm được đã biến thành chi phí phân loại và sự chậm trễ trong sản xuất.
Khi đánh giá các nhà cung cấp MIM, hãy yêu cầu dữ liệu Cpk về các khía cạnh quan trọng. Hỏi về việc giám sát-trong quá trình. Xác minh các chứng chỉ phù hợp với ngành của bạn. IATF 16949 cho ô tô AS9100D cho hàng không vũ trụ. ISO 13485 cho y tế.
Chi tiết mua sắm
Thời gian thực hiện kéo dài 6-12 tuần đối với dụng cụ. Thêm 1-2 tuần cho PPAP đối với công việc ô tô. Các bài viết đầu tiên cần 8-14 tuần kể từ khi phát hành thiết kế. Đơn hàng lặp lại: 4-8 tuần MIM, 2-4 tuần đối với các bộ phận PM đã được thiết lập.
Hạn chế thiết kế quan trọng. Độ dày thành MIM hoạt động tốt nhất ở mức 1,0-3,0mm. Tối thiểu 0,5mm, tối đa khoảng 12,5mm. Giữ các biến thể trong khoảng ± 40-60%. Các góc cần bán kính 0,5mm để bột chảy.
Tại sao chúng tôi viết bài này
Chúng tôi xây dựngkhuôn ép phun. Công cụ MIM nằm trong khả năng đó và các yêu cầu về độ chính xác phản ánh những gì chúng tôi xử lý đối với các ứng dụng ép nhựa đòi hỏi khắt khe. Khi khách hàng hỏi liệu MIM có phù hợp với hình học của họ hay không, chúng tôi sẽ xem xét các vấn đề tương tự được đề cập ở đây.
Chúng tôi đã từ chối những dự án không phù hợp với công nghệ. Chúng tôi thà mất báo giá còn hơn nhìn khách hàng chi sáu con số cho một công cụ không thể tạo ra những bộ phận có thể chấp nhận được.
Nếu bạn đang đánh giá PM cho một ứng dụng, chúng tôi sẽ xem xét thiết kế của bạn trước khi bạn cam kết sử dụng công cụ. Không tính phí đánh giá tính khả thi. Cuộc trò chuyện thường kéo dài ba mươi phút và đề cập đến việc liệu hình học có hoạt động hay không, dung sai nào là thực tế và liệu khối lượng có phù hợp với khoản đầu tư hay không.
Tài liệu tham khảo kỹ thuật: MPIF (mpif.org), Mordor Intelligence (mordorintelligence.com)