Metāla iesmidzināšana
Metāla iesmidzināšana (MIM) ir metālapstrādes process, kurā smalki pulverveida metāls tiek sajaukts ar saistvielu, lai iegūtu "izejvielu", kas pēc tam tiek formēta un sacietēta, izmantojot iesmidzināšanas veidni . Formēšanas process ļauj vienā solī veidot liela apjoma, sarežģītas detaļas. Pēc formēšanas daļai tiek veiktas kondicionēšanas darbības, lai noņemtu saistvielu (atdalīšana) un pulveru blīvēšanu. Gatavie izstrādājumi ir mazi komponenti, kurus izmanto daudzās nozarēs un lietojumos.
MIM izejvielu izturēšanos regulē reoloģija , dūņu, suspensiju un citu šķidrumu, kas nav Ņūtona, izpēte.
Pašreizējo aprīkojuma ierobežojumu dēļ produkti ir jāformē, izmantojot veidlapā 100 gramus vai mazāk par katru "šāvienu". Šo kadru var sadalīt vairākos dobumos, padarot MIM par rentablu maziem, sarežģītiem, liela apjoma izstrādājumiem, kuru ražošana citādi būtu dārga. MIM izejvielas var sastāvēt no metālu pārpilnības, bet visbiežāk tie ir nerūsējošie tēraudi, ko plaši izmanto pulvermetalurģijā . Pēc sākotnējās formēšanas izejvielu saistviela tiek noņemta, un metāla daļiņas tiek difūzijas veidā savienotas un sablīvētas, lai sasniegtu vēlamās stiprības īpašības. Pēdējā darbība parasti samazina produktu par 15% katrā dimensijā.
Metāla iesmidzināšanas veidņu tirgus ir pieaudzis no USD 9 miljoniem 1986. gadā līdz USD 382 miljoniem 2004. gadā līdz vairāk nekā USD 1,5 miljardiem 2015. gadā. Saistītā tehnoloģija ir keramikas pulvera iesmidzināšana, izraisot aptuveni 2 miljardus USD kopējo pārdošanas apjomu. Lielākā daļa pēdējo gadu izaugsmes ir bijusi Āzijā.
Process
Procesa posmi ietver metāla pulveru apvienošanu ar polimēriem, piemēram, vasku un polipropilēna saistvielām, lai iegūtu "izejvielu" maisījumu, kas kā šķidrums tiek ievadīts veidnē, izmantojot plastmasas iesmidzināšanas formēšanas mašīnas. Formu vai "zaļo daļu" atdzesē un izvada no veidnes. Pēc tam daļa saistvielas tiek noņemta, izmantojot šķīdinātāju, termiskās krāsnis, katalītisko procesu vai metožu kombināciju. Iegūtā, trauslā un porainā (40% "gaisa") daļa ir tādā stāvoklī, ko sauc par "brūno" stadiju. Lai uzlabotu apstrādi, bieži vien atdalīšana un saķepināšana tiek apvienoti vienā procesā. Saķepināšana pulveri uzsilda līdz temperatūrai, kas ir tuvu kausēšanas punktam aizsargājošas atmosfēras krāsnī, lai sabiezinātu daļiņas, izmantojot kapilāros spēkus procesā, ko sauc par saķepināšanu . MIM detaļas bieži saķepina temperatūrā, kas ir gandrīz pietiekami augsta, lai izraisītu daļēju kušanu procesā, ko sauc par šķidrās fāzes saķepināšanu. Piemēram, nerūsējošo tēraudu var sasildīt līdz 1350 līdz 1400 grādiem pēc Celsija). Izkliedes ātrums ir augsts, kas izraisa lielu saraušanos un blīvumu. Ja to veic vakuumā, parasti tiek sasniegts 96–99% cietās vielas blīvums. Metāla galaproduktam ir salīdzināmas mehāniskās un fizikālās īpašības ar atkvēlinātajām detaļām, kas izgatavotas, izmantojot klasiskās metālapstrādes metodes. Termiskās apstrādes pēc saķepināšanas MIM ir tādas pašas kā citām ražošanas metodēm, un ar augstu blīvumu MIM komponents ir savietojams ar tādām metāla apstrādes metodēm kā pārklāšana , pasivēšana , atkvēlināšana, karsēšana, nitrīda veidošana un sacietēšana ar nokrišņiem.
Pieteikumi
Ekonomisko priekšrocību loks metāla iesmidzinātās detaļās slēpjas sarežģītībā un apjomā maza izmēra detaļām. MIM materiāli ir salīdzināmi ar metālu, kas izveidots ar konkurējošām metodēm, un galaproduktus izmanto plašā diapazonā rūpnieciskos, komerciālos, medicīnas, zobārstniecības, šaujamieroču, aviācijas un automobiļu lietojumos. Izmēru pielaides ± 0,3% ir izplatītas, un tuvākām pielaidēm ir nepieciešama apstrāde. MIM var ražot detaļas, kurās ir grūti vai pat neiespējami efektīvi ražot priekšmetu, izmantojot citus ražošanas veidus. Ideālā gadījumā ir vismaz 75 izmēru specifikācijas komponentā, kura maksimālais izmērs ir 25 mm un masa ir 10 g - piemēram, piemēram, pulksteņu futrāļiem, mobilo tālruņu kontaktdakšu un klēpjdatoru eņģēm. Palielinātās izmaksas tradicionālajām ražošanas metodēm, kas saistītas ar detaļu sarežģītību, piemēram, iekšējie / ārējie pavedieni, miniaturizācija vai identitātes marķēšana, parasti nepalielina MIM operācijas izmaksas injekcijas formēšanas elastības dēļ.
Citas projektēšanas iespējas, kuras var ieviest MIM operācijā, ietver izstrādājumu kodus, daļu numurus vai datuma spiedogus; detaļas, kas izgatavotas pēc to tīrā svara, samazinot materiālu atkritumus un izmaksas; Blīvums kontrolēts ar precizitāti līdz 95–98%; Detaļu apvienošana un sarežģītas 3D ģeometrijas.
Iespēja apvienot vairākas operācijas vienā procesā nodrošina MIM veiksmīgu ietaupījumu sagatavošanas laikos, kā arī izmaksas, nodrošinot ievērojamas priekšrocības ražotājiem. Metāla iesmidzināšanas veidņu process varētu būt videi draudzīga tehnoloģija, jo ievērojami samazinās atkritumu daudzums salīdzinājumā ar “tradicionālajām” ražošanas metodēm, piemēram, 5 asu CNC apstrādi. Tomēr dažas no vecākajām darbībām rada toksiskas emisijas, piemēram, formaldehīdu, atbrīvojas no hlorētiem šķīdinātājiem, un tām jāizdedzina vasks vai citi polimēri, izraisot siltumnīcefekta gāzu emisijas.
Izmantojot MIM procesu, ir pieejams plašs materiālu klāsts. Tradicionālajos metālapstrādes procesos bieži tiek iesaistīts ievērojams daudzums materiālu atkritumu, kas padara MIM par ļoti efektīvu iespēju izgatavot sarežģītus komponentus, kas sastāv no dārgiem / īpašiem sakausējumiem ( kobalta-hroma , 17-4 PH nerūsējošā tērauda , titāna sakausējumiem un volframa karbīdiem ). MIM ir reāls risinājums, ja ir nepieciešami īpaši plāni sienas parametri (ti, 100 mikrometri). Turklāt EMI ekranēšanas ( elektromagnētisko traucējumu ) prasības ir izvirzījušas unikālas problēmas, kuras veiksmīgi tiek sasniegtas, izmantojot speciālus sakausējumus.