Kliente on tulnud meie juurde MIM-tööriistaprojektidega pärast seda, kui nad on mujal põlenud. Üks autotarnija töötas kaheksa kuud käiguosa väljatöötamisel koos müüjaga, kes ei mõistnud paagutamise kokkutõmbumise kompenseerimist. Tööriistad valmistasid 0,4 mm alamõõdulisi osi kõigis kriitilistes mõõtmetes. Nad pidid otsast alustama. See kogemus õpetas meile, et enamik PM-i tõrkeid tuleneb põhitõdedest, mida keegi kahe silma vahele jättis või eeldas, et see õnnestub.
Kuidas see töötab
Tavalise pressi{0}}ja-paagutamise PM puhul on tegemist umbes 50 mikroni suuruse pulbriga. Piisavalt jäme, et näha, kui vaatate tähelepanelikult. Hüdraulilised pressid rakendavad 150–700 MPa selle pulbri tihendamiseks jäikades stantsides. Seda, mis välja tuleb, nimetatakse "roheliseks" kompaktiks. See hoiab kuju mehaanilise blokeerimise kaudu, kuid sellel pole veel tegelikku tugevust. Tihedus on kuskil 60-90% teoreetilisest.
Paagutamine toimub kontrollitud atmosfääriga ahjudes. Raua-põhised materjalid töötavad umbes 1120 kraadi juures. Roostevaba teras vajab kõrgemat temperatuuri, tavaliselt 1250–1400 kraadi. Selles etapis hajuvad aatomid üle osakeste piiride. Osa tiheneb ja kahaneb veidi, tavaliselt 0,1-0,3%.
MIM on hoopis teine loom.
Pulber on palju peenem, umbes 8 mikronit, segatuna polümeersideainetega, et luua lähteaine, mis käitub süstimisel nagu plast. See lähteaine süstitakse vormidesse 50-200 MPa. Pärast vormimist eemaldate sideaine termilise või lahustiga, seejärel paagutage. Kokkutõmbumine MIM-i paagutamise ajal on 15-20%. Igatsege seda oma tööriistade kujunduses ja teil on vanarauad.
Üks asi, mis hankemeeskondi üllatab: MIM-i pulber maksab 3-5 korda tavalisest PM-pulbrist. Peente sfääriliste osakeste jaoks vajalikud gaasipihustamise ja karbonüüli lagundamise protsessid on kallid. See hind kajastub igas hinnapakkumises ja mõned tarnijad ei selgita, miks nende MIM-i hinnapakkumised on nii palju kõrgemad kui näiliselt sarnaste osade pressimise ja paagutamise alternatiivid.
MIM vs. Press-ja-Sinter
| Tavapärane PM | MIM | |
|---|---|---|
| Osa kaal | 0,68 g kuni 6,8 kg | Alla 50g tüüpiline, 150g max |
| Tihedus | 85-92% | 95-99% |
| Kõige õhem sein | Umbes 2 mm | 0,3 mm võimalik |
| Tolerantsus | ±0.3-0.5% | ±0,3% või parem |
| Geomeetria | Enamasti 2D | Aluslõiked, keermed, rist{0}}augud |
| Tööriistad | $2,000-$10,000 | $10,000-$50,000 |
| Helitugevuse{0}}paar | 5000/aastas | 10 000 aastas |
Tavalise PM-i piirang tuleneb pressimise suunast. Rakendate aksiaalset jõudu, nii et selle teljega risti olevad omadused on keerulised. Sisemised niidid? Ei juhtu. Rist-augud nõuavad teisest töötlemist.
MIM eemaldab need piirangud, kuid lisab uusi. Üle 150 g kaaluvad osad seisavad silmitsi segavate väljakutsetega. Seina paksuse kõikumine üle ±40–60% põhjustab kõverdumist, mida on paagutamise ajal peaaegu võimatu kinnitada.
Klient küsis meilt eelmisel aastal 200g MIM-i detaili kohta, mille seinapaksuse suhe on 4:1. Me ütlesime neile, et see ei tööta. Nad läksid niikuinii teise tarnija juurde, kulutasid tööriistadele 45 000 dollarit ja tulid tagasi kuus kuud hiljem pärast projekti lammutamist. Mõned geomeetriad lihtsalt ei sobi MIM-iga, hoolimata sellest, mida näljane müügimeeskond lubab.
Teiste tootmismeetodite vastu
PM võidab materjalikasutuse osas. Kasutate 95–97% sisendmaterjalist. CNC-mehaaniline töötlemine muudab võib-olla pooled teie varud laastudeks.
Kaubandussõiduki õlipumba käigukasti mehaaniline käik moodustas 32% töödeldud maksumusest. 68% kokkuhoid tulenes peaaegu täielikult materjalist ja tsükliajast.
Kuid töötlemisel on eelised, mida PM ei saa puudutada. Tolerantsid ±0,01 mm on rutiinsed. Mis tahes materjal, mida soovite. Majanduslikult mõttekad prototüübikogused. Alla umbes 1000 ühiku aastas eelistab matemaatika tavaliselt töötlemist isegi geomeetriliste mõõtmetega, mida PM saab hästi hakkama.
Survevalu võidab suuremate lihtsate osade puhul, kus tsükliaeg kulub. PM pakub paremat mikrostruktuurilist juhtimist ja tahtlikku poorsust, kui vajate seda laagrite või filtrite jaoks.
Sepistamine annab tugevamad osad. Umbes 26% suurem tõmbetugevus samaväärsete sulamite puhul, peaaegu nullpoorsus, teravoolu joondamine, mis pikendab väsimuse kestust. Oleme näinud, et kliendid määravad PM-i rakenduste jaoks, mis tõesti vajasid sepistamist, ja tegelevad seejärel väljatõrgetega.
Mehaaniliste omaduste kohta: PM teras tabab paagutatuna 900 MPa, pärast kuumtöötlemist 1200 MPa. MIM 316L 97% tihedusega töötab 520-650 MPa 35-50% pikenemisega. Lähedased sepistatud omadustele, kuid mitte identsed.
Rakendused
Autode käigukasti komponendid domineerivad PM mahus. GKN tarnib osi Ford F{1}}kiiruse ja GM 9-kiirusega käigukastidele. MPIF dokumenteerib üle 750 PM autotööstuse rakendusi (mpif.org). Sõiduki kohta on tahkete osakeste sisaldus veoautodel umbes 25 kg, akudega elektrisõidukite puhul langeb see ülekande lihtsustamisel ligikaudu 2,3 kg-ni.
Meditsiiniseadmed eelistavad MIM-i. Üheosaliste MIM-komponentidena valmistatud kirurgilised klammerdaja lõuad on asendanud sõlmed, mis nõudsid varem 12 töödeldud osa.
Tarbeelektroonika ajendas MIM-i viimase kümnendi mahu kasvu. Apple'i Lightning-pistik tootis MIM-i kümneid miljoneid nädalas. OPPO Find N2 Flip hingel on 136 osa, palju MIM-i.
Aerospace kasutab PM-i äärmuslikeks rakendusteks. GE pulbri{1}}põhine kütusepihustite lisanditootmine võimaldab vähendada kaalu 25%. Rolls{4}}Royce'i turbiinikettad kasutavad kriitiliste pöörlevate komponentide jaoks PM supersulameid.
Mis ajab inimesi üles
Meile helistas masinamees pärast seda, kui tema pood oli kolm nädalat hädas PM-i osaga. Ta kirjeldas seda kui "puhta abrasiooni töötlemist". Osa testiti mõistliku kõvadusega, kuid sõideti standardsete tööriistade abil. Selgub, et tahked osakesed võivad sisaldada maatriksis hajutatud väga kõvasid osakesi, mida hulgi kõvaduse testimine ei paljasta.
Tema lahendus: TiN{0}}kattega kraanid, ilma jahutusvedelikuta. Kuivad laastud ei jää poorsuse külge. Ta oli PM-i osi sel viisil juhtinud kakskümmend aastat järjepidevate tulemustega.
Kvaliteedikontrolli poolel on käimas arutelu MIM-i laialdaselt kasutavates tööstusharudes. Üks masinamees, kellega me rääkisime, ütles otse: protsess toimib hästi, kuid kvaliteet sõltub täielikult seda juhtivast poest. Head tarnijad toodavad ühtseid osi. Halvad tarnijad peidavad end vabanduseks "loomuliku muutlikkuse" taha.
Oleme seda mängu näinud. Klient vahetas MIM-i müüjat, et säästa 12% tüki kohta. Tagasilükkamise määr langes 0,3 protsendilt 4,2 protsendile. Kokkuhoid kadus sorteerimiskuludesse ja tootmisviivitusi.
MIM-i tarnijate hindamisel küsige Cpk-andmeid kriitiliste mõõtmete kohta. Küsige protsesside jälgimise- kohta. Veenduge, et sertifikaadid vastavad teie tegevusalale. IATF 16949 autotööstusele. AS9100D kosmosesõiduki jaoks. ISO 13485 meditsiini jaoks.
Hanke erisused
Tööriistade tarneaeg on 6–12 nädalat. Lisage 1–2 nädalat autotööstuse PPAP-i jaoks. Esimesed artiklid vajavad 8–14 nädalat pärast disaini avaldamist. Korduvad tellimused: 4-8 nädalat MIM, 2-4 nädalat kehtestatud PM osade jaoks.
Disainipiirangud on olulised. MIM seina paksus töötab kõige paremini 1,0–3,0 mm. Minimaalne 0,5 mm, maksimaalne umbes 12,5 mm. Hoidke kõikumised vahemikus ±40-60%. Nurgad vajavad pulbri voolamiseks 0,5 mm raadiust.
Miks me seda kirjutame
Meie ehitamesüstimisvormid. MIM-tööriistad kuuluvad selle võimekuse piiridesse ja täpsusnõuded peegeldavad seda, mida me töötame nõudlike plastist sissepritserakenduste puhul. Kui kliendid küsivad, kas MIM on nende geomeetria jaoks mõistlik, käime läbi samad kaalutlused, mida siin käsitletakse.
Oleme tagasi lükanud projektid, mis tehnoloogiaga ei sobinud. Pigem kaotame hinnapakkumise kui vaatame, kuidas klient kulutab kuus numbrit tööriistadele, mis ei suuda toota vastuvõetavaid osi.
Kui hindate rakenduse PM-i, vaatame teie kujunduse üle enne, kui hakkate tööriista kasutama. Teostatavushinnangu eest tasu ei võeta. Vestlus kestab tavaliselt kolmkümmend minutit ja arutatakse, kas geomeetria töötab, millised tolerantsid on realistlikud ja kas maht õigustab investeeringut.
Tehnilised viited: MPIF (mpif.org), Mordor Intelligence (mordorintelligence.com)