Kami telah meminta pelanggan datang kepada kami dengan projek perkakas MIM selepas dibakar di tempat lain. Seorang pembekal automotif menghabiskan lapan bulan membangunkan komponen gear dengan vendor yang tidak memahami pampasan pengecutan pensinteran. Perkakas menghasilkan bahagian bersaiz kecil 0.4mm merentasi setiap dimensi kritikal. Mereka terpaksa memulakan semula. Pengalaman itu mengajar kami bahawa kebanyakan kegagalan PM dikesan kembali kepada asas-asas yang seseorang diabaikan atau diandaikan akan berjaya.
Bagaimana Ia Berfungsi
Untuk akhbar konvensional-dan-sinter PM, anda berurusan dengan serbuk sekitar 50 mikron. Cukup kasar untuk melihat jika anda melihat dengan teliti. Penekan hidraulik menggunakan 150-700 MPa untuk memampatkan serbuk ini dalam acuan tegar. Apa yang keluar dipanggil padat "hijau". Ia mengekalkan bentuk melalui penguncian mekanikal tetapi belum mempunyai kekuatan sebenar. Ketumpatan terletak di antara 60-90% daripada teori.
Pensinteran berlaku dalam relau atmosfera terkawal. Bahan berasaskan besi-berjalan sekitar 1,120 darjah . Keluli tahan karat memerlukan suhu yang lebih tinggi, biasanya 1,250-1,400 darjah . Semasa peringkat ini, atom meresap merentasi sempadan zarah. Bahagian itu padat dan mengecut sedikit, biasanya 0.1-0.3%.
MIM ialah haiwan yang berbeza.
Serbuknya lebih halus, sekitar 8 mikron, dicampur dengan pengikat polimer untuk menghasilkan bahan suapan yang berkelakuan seperti plastik semasa suntikan. Bahan suapan ini disuntik ke dalam acuan pada 50-200 MPa. Selepas membentuk, anda mengeluarkan pengikat melalui proses terma atau pelarut, kemudian sinter. Pengecutan semasa pensinteran MIM berjalan 15-20%. Rindu itu dalam reka bentuk perkakas anda dan anda mempunyai sekerap.
Satu perkara yang mengejutkan pasukan perolehan: serbuk MIM berharga 3-5x serbuk PM konvensional. Pengabusan gas dan proses penguraian karbonil yang diperlukan untuk zarah sfera halus adalah mahal. Kos itu ditunjukkan dalam setiap sebut harga dan sesetengah pembekal tidak menjelaskan sebab sebut harga MIM mereka berjalan jauh lebih tinggi daripada alternatif tekan-dan-sinter untuk bahagian yang kelihatan serupa.
MIM lwn. Press-dan-Sinter
| PM konvensional | MIM | |
|---|---|---|
| Berat bahagian | 0.68g hingga 6.8kg | Di bawah 50g biasa, 150g maks |
| Ketumpatan | 85-92% | 95-99% |
| Dinding paling nipis | Sekitar 2mm | 0.3mm mungkin |
| Toleransi | ±0.3-0.5% | ±0.3% atau lebih baik |
| Geometri | Kebanyakannya 2D | Potongan bawah, benang,-lubang silang |
| Perkakas | $2,000-$10,000 | $10,000-$50,000 |
| Pemecahan volum-genap | 5,000/tahun | 10,000/tahun |
Batasan PM konvensional datang dari arah yang mendesak. Anda menggunakan daya paksi, jadi ciri berserenjang dengan paksi itu sukar. Benang dalaman? Tidak berlaku. Lubang silang-memerlukan pemesinan sekunder.
MIM mengalih keluar kekangan tersebut tetapi menambah yang baharu. Bahagian lebih daripada 150g menghadapi cabaran yang sukar mengikat. Perubahan ketebalan dinding melebihi ±40-60% menyebabkan lengkungan yang hampir mustahil untuk dilekap semasa pensinteran.
Seorang pelanggan bertanya kepada kami tahun lepas tentang bahagian MIM 200g dengan nisbah ketebalan dinding 4:1. Kami memberitahu mereka ia tidak akan berfungsi. Mereka pergi ke pembekal lain pula, membelanjakan $45,000 untuk perkakas, dan kembali enam bulan kemudian selepas membatalkan projek itu. Sesetengah geometri tidak sesuai dengan MIM tanpa mengira apa yang dijanjikan oleh pasukan jualan yang lapar.
Terhadap Kaedah Pengilangan Lain
PM menang dalam penggunaan bahan. Anda menggunakan 95-97% bahan input. Pemesinan CNC menukar mungkin separuh stok anda kepada cip.
Alat pam minyak kenderaan komersial yang kami sebutkan terhadap pemesinan datang pada 32% daripada kos pemesinan. Penjimatan 68% datang hampir keseluruhannya daripada bahan dan masa kitaran.
Tetapi pemesinan mempunyai kelebihan PM tidak boleh sentuh. Toleransi ±0.01mm adalah rutin. Apa-apa bahan yang anda mahukan. Kuantiti prototaip yang masuk akal ekonomi. Di bawah kira-kira 1,000 unit setiap tahun, matematik biasanya lebih mengutamakan pemesinan walaupun untuk geometri yang dikendalikan oleh PM dengan baik.
Die casting menang untuk bahagian mudah yang lebih besar di mana masa kitaran memacu kos. PM menawarkan kawalan mikrostruktur yang lebih baik dan keliangan yang disengajakan apabila anda memerlukannya untuk galas atau penapis.
Penempaan menghasilkan bahagian yang lebih kuat. Kira-kira 26% kekuatan tegangan lebih tinggi untuk aloi setara, hampir-keliangan sifar, penjajaran aliran butiran yang meningkatkan hayat keletihan. Kami telah melihat pelanggan spec PM untuk aplikasi yang benar-benar memerlukan penempaan, kemudian menangani kegagalan medan.
Mengenai sifat mekanikal: Keluli PM mencecah tegangan 900 MPa sebagai-disinter, 1,200 MPa selepas rawatan haba. MIM 316L pada ketumpatan 97% berjalan 520-650 MPa dengan pemanjangan 35-50%. Berhampiran dengan sifat tempa tetapi tidak serupa.
Aplikasi
Komponen transmisi automotif mendominasi volum PM. GKN membekalkan bahagian untuk transmisi Ford F-150 10-kelajuan dan GM 9-. MPIF mendokumenkan lebih daripada 750 PM aplikasi automotif (mpif.org). Kandungan PM setiap kenderaan mempunyai berat sekitar 25 kg untuk trak, turun kepada kira-kira 2.3 kg untuk EV bateri apabila transmisi dipermudahkan.
Peranti perubatan memihak kepada MIM. Rahang stapler pembedahan yang dihasilkan sebagai-sepotong komponen MIM telah menggantikan pemasangan yang dahulunya memerlukan 12 bahagian mesin.
Elektronik pengguna memacu pertumbuhan volum MIM sepanjang dekad yang lalu. Penyambung Lightning Apple menjalankan pengeluaran MIM pada puluhan juta setiap minggu. Engsel OPPO Find N2 Flip mempunyai 136 bahagian, banyak MIM.
Aeroangkasa menggunakan PM untuk aplikasi yang melampau. Pembuatan aditif berasaskan serbuk-GE untuk muncung bahan api mencapai pengurangan berat sebanyak 25%. Cakera turbin di Rolls-Royce menggunakan aloi super PM untuk penerbangan-komponen berputar kritikal.
Perkara yang Menjejas Orang
Kami mempunyai seorang ahli mesin menghubungi kami selepas kedainya bergelut dengan bahagian PM selama tiga minggu. Dia menyifatkannya sebagai "pemesinan lelasan tulen." Bahagian diuji pada kekerasan yang munasabah tetapi dimakan melalui perkakas standard. Ternyata PM boleh mengandungi zarah yang sangat keras yang tersebar dalam matriks yang tidak didedahkan oleh ujian kekerasan pukal.
Penyelesaiannya: TiN-pilin bersalut, tiada bahan penyejuk. Cip kering tidak melekat pada keliangan. Dia telah menjalankan bahagian PM seperti itu selama dua puluh tahun dengan hasil yang konsisten.
Dari segi kawalan kualiti, terdapat perdebatan berterusan dalam industri yang menggunakan MIM secara meluas. Seorang ahli mesin yang kami bincangkan untuk menyatakannya secara terus terang: prosesnya berfungsi dengan baik, tetapi kualiti bergantung sepenuhnya pada kedai yang menjalankannya. Pembekal yang baik menghasilkan bahagian yang konsisten. Pembekal yang buruk berselindung di sebalik "kebolehubahan yang wujud" sebagai alasan.
Kami telah melihat ini dimainkan. Seorang pelanggan menukar vendor MIM untuk menjimatkan 12% setiap unit. Kadar penolakan meningkat daripada 0.3% kepada 4.2%. Penjimatan itu hilang menjadi kos pengasingan dan kelewatan pengeluaran.
Apabila menilai pembekal MIM, minta data Cpk pada dimensi kritikal. Tanya tentang-pemantauan dalam proses. Sahkan pensijilan sepadan dengan industri anda. IATF 16949 untuk automotif. AS9100D untuk aeroangkasa. ISO 13485 untuk perubatan.
Spesifikasi Perolehan
Masa utama berjalan 6-12 minggu untuk perkakas. Tambah 1-2 minggu untuk PPAP pada kerja automotif. Artikel pertama memerlukan 8-14 minggu dari keluaran reka bentuk. Pesanan berulang: 4-8 minggu MIM, 2-4 minggu untuk bahagian PM yang telah ditetapkan.
Kekangan reka bentuk penting. Ketebalan dinding MIM berfungsi paling baik pada 1.0-3.0mm. Minimum 0.5mm, maksimum sekitar 12.5mm. Simpan variasi dalam ±40-60%. Sudut memerlukan jejari 0.5mm untuk aliran serbuk.
Mengapa Kami Menulis Ini
Kami membinaacuan suntikan. Perkakas MIM termasuk dalam keupayaan itu, dan keperluan ketepatan mencerminkan perkara yang kami kendalikan untuk menuntut aplikasi suntikan plastik. Apabila pelanggan bertanya sama ada MIM masuk akal untuk geometri mereka, kami menelusuri pertimbangan yang sama yang dibincangkan di sini.
Kami telah menolak projek yang tidak sesuai dengan teknologi. Kami lebih suka kehilangan sebut harga daripada melihat pelanggan membelanjakan enam angka untuk perkakas yang tidak dapat menghasilkan bahagian yang boleh diterima.
Jika anda sedang menilai PM untuk permohonan, kami akan menyemak reka bentuk anda sebelum anda komited kepada perkakas. Tiada caj untuk penilaian kebolehlaksanaan. Perbualan biasanya mengambil masa tiga puluh minit dan merangkumi sama ada geometri berfungsi, toleransi yang realistik, dan sama ada volum mewajarkan pelaburan.
Rujukan teknikal: MPIF (mpif.org), Mordor Intelligence (mordorintelligence.com)