produkcja addytywna mim odnosi się do przemysłowego procesu produkcji małych, złożonych części metalowych w dużych ilościach. Kompozytowy proszek metalowy jest formowany do kształtu w stanie zielonym za pomocą sprzętu do formowania wtryskowego, usuwany, a następnie spiekany w celu uzyskania pełnej gęstości.
MIM wykorzystuje geometryczną elastyczność formowania wtryskowego polimerów i formowania od podstaw z wydajnością stopów metali. W związku z tym, że procesy produkcji addytywnej rozszerzają możliwości, niniejszy przewodnik obejmuje kompozycje MIM, właściwości, zastosowania, specyfikacje, przepływy procesów, dostawców, kompromisy i najczęściej zadawane pytania.
Skład stopów MIM
Wiele kompozycji jest dostępnych jako surowce MIM:
| Materiał | Popularne stopy | Przegląd |
|---|---|---|
| Stal nierdzewna | 316L, 17-4PH, 420 | Odporność na korozję, wysoka twardość, do zastosowań medycznych |
| Stal narzędziowa | H13, P20 | Wysoka wytrzymałość, odporność na ciepło, do formowania narzędzi |
| Stop aluminium | 2024, 6061, 7075 | Lekkość, wysoki stosunek wytrzymałości do wagi |
| Stop tytanu | Ti-6Al-4V | Lekkość, odporność na korozję i wysoka wytrzymałość do zastosowań lotniczych |
| Stop niklu | Inconel 625 i 718 | Odporność na wysoką temperaturę/korozję odpowiednia dla maszyn turbo |
| Wolfram | WHA, WC | Niezwykle wysoka gęstość idealna do zastosowań związanych z wyważaniem |
W zależności od potrzeb dostępne są zarówno standardowe, jak i niestandardowe formuły.
Właściwości produkcja addytywna mim
Oprócz składu dostosowanego do wymagań wydajnościowych, kluczowe wynikające z tego właściwości obejmują:
| Nieruchomość | Opis |
|---|---|
| Gęstość | Zakres od gęstości zbliżonej do czystego metalu do gęstości większej niż teoretyczna gęstość 95% |
| Wytrzymałość na rozciąganie | 250 MPa do ponad 1300 MPa w zależności od strategii zbrojenia |
| Twardość | Do 70 HRC w zależności od wybranego stopu |
| Odporność na korozję | Możliwe różne poziomy oporu w zależności od wybranego składu |
| Chropowatość powierzchni | Po uformowaniu <6 μm Ra do <0,2 μm Ra po powlekaniu/polerowaniu |
| Geometria złożona | Formowanie pozwala na uzyskanie skomplikowanych kształtów, nieosiągalnych w innych procesach. |
| Rozdzielczość funkcji | Małe szczeliny, otwory, gwinty do ~100 μm " osiągalne |
| Grubość ścianki | Ścianki o grubości nawet ~0,25 mm formowane w oparciu o geometrię |
| Tolerancje | Węższe tolerancje niż w przypadku metalu AM, typowe wymiary ±0,3% |
Możliwości te sprawiają, że MIM nadaje się do precyzyjnych komponentów końcowych.
Zastosowania wytwarzania przyrostowego MIM
Elastyczność geometryczna MIM i dostosowany skład pasują do różnych branż:
| Przemysł | Przykłady komponentów |
|---|---|
| Motoryzacja | Koła zębate, wahacze, elementy turbosprężarki |
| Lotnictwo i kosmonautyka | Łopatki turbin, wirniki, łopatki kierujące dysz |
| Broń palna | Spusty, zabezpieczenia, suwaki, wyrzutniki, kagańce |
| Opieka medyczna/dentystyczna | Uchwyty skalpela, kleszcze, płytki czaszki, korony |
| Ropa i gaz | Części zaworów, w tym korpusy, trzpienie, siłowniki |
| Mikroelektronika | Osłony, złącza, sworznie, elementy dystansowe, siłowniki |
MIM pomaga również tworzyć wkładki narzędziowe zdolne do masowej produkcji operacji formowania/formowania.
Specyfikacje surowców MIM
Właściwości surowca wymagają starannej kontroli pod kątem tolerancji i możliwości:
| Parametr | Typowa specyfikacja | Metoda badania |
|---|---|---|
| Wielkość cząstek proszku | 3 - 20 μm | Dyfrakcja laserowa |
| Ładowanie proszku | >55 vol% | Analiza termograwimetryczna |
| Gęstość pozorna proszku | 2,5 - 4 g/cm3 | Przepływomierz Halla |
| Gęstość kranu | >4 g/cm3 | Stukający wolumetr |
| Krzywa lepkości | Zależne od szybkości ścinania | Reometria kapilarna |
| Rozkład wielkości granulek | 2 - 4 g wrażliwe na kształt | Przesiewanie |
Specyfikacje te promują płynność formy, zapewniając jednocześnie wytrzymałość zielonego korpusu i spieku.
Przegląd procesu produkcji MIM
- Opracowanie materiału kompozytowego z pożądanym układem proszek + spoiwo
- Granulowanie materiału wsadowego w celu precyzyjnej kontroli objętościowej strzału
- Części form wtryskowych o wąskich tolerancjach i wykończeniu powierzchni
- Chemiczne usuwanie polimerów i ich zawartości
- Spiekane granulki o gęstości teoretycznej >92%
- Elementy maszynowe w razie potrzeby, jeśli pozwala na to geometria
- W razie potrzeby zastosować dodatkowe powłoki galwaniczne, obróbkę cieplną, powlekanie itp.
- Testy zapewnienia jakości i walidacja produkcji
Jest on nadal optymalizowany pod kątem niezawodności przy dużych wolumenach.
Dostawcy sprzętu i surowców do MIM
| Firma | Materiały | Możliwości |
|---|---|---|
| BASF | Szeroki zakres stopów MIM | Pełnowartościowe surowce |
| Sandvik Osprey | 316L, 17-4PH, więcej | Doświadczenie w zakresie atomizacji przeniesione do MIM |
| MPP | Stale narzędziowe, stale nierdzewne, niestandardowe | Wiodący sprzęt MIM |
| CN Innovations | Stopy na zamówienie | Specjaliści od nowatorskich kompozycji |
| Parmatech Corp | Stopy Ti, stale narzędziowe, stopy Fe, materiały egzotyczne | Sprzęt i surowce |
Dostawcy oferują dodatkowe wyposażenie, takie jak maszyny do formowania i piece, aby umożliwić produkcję pod klucz.
Kompromisy przy rozważaniu MIM AM
Plusy:
- Konsolidacja bardzo złożonych geometrii i zespołów
- Doskonałe właściwości mechaniczne dzięki jednolitym drobnym ziarnom
- Doskonała rozdzielczość wykończenia powierzchni
- Sprawdzona skalowalność produkcji masowej po zakwalifikowaniu
- Niski poziom marnotrawstwa surowców w porównaniu do druku na metalu
- Wykorzystuje istniejące know-how w zakresie formowania wtryskowego
Wady:
- Wysokie koszty początkowe związane ze składem surowcowym i oprzyrządowaniem
- Intensywne kwalifikacje dla nowych części i aplikacji
- Ograniczony zakres rozmiarów do poniżej kilku kilogramów
- Ograniczone do stopów dostępnych jako proszki
- Generalnie niższa wytrzymałość graniczna niż w przypadku odkuwek
- Koszt jednostkowy wyższy niż w przypadku innych procesów do wolumenu >10 tys. sztuk
Dzięki ugruntowanej pozycji na rynku, technologia MIM doskonale sprawdza się w przypadku małych, złożonych komponentów metalowych.
Często zadawane pytania
Jak małe elementy można praktycznie formować metodą MIM?
Typowe dolne limity zakresu wynoszą około 100-150 mikronów dla średnicy otworu i grubości ścianki formy około 0,3 mm (~12 thou), cieńsze w niektórych geometriach.
Co określa limity zakresu rozmiarów dla części MIM?
Ogólne trudności z obsługą cienkościennych kształtów o długości przepływu powyżej około 5 cali bez ugięcia lub zniekształcenia. Maksymalna grubość zazwyczaj poniżej 0,5" i waga do 5 funtów.
Czy MIM umożliwia stosowanie kompozytów z gradacją funkcjonalną (FGM)?
Tak, zaawansowane procesy formowania obsługują teraz dostosowane porowatości lub przestrzennie stopniowane surowce wieloproszkowe w ramach jednego formowanego komponentu podczas produkcji.
Ile stopów jest dostępnych na rynku jako surowce do produkcji MIM?
Istnieje ponad 60 podstawowych formuł - stale nierdzewne serii 300 stanowią ponad 50% całego rynku, a następnie stale narzędziowe, stopy tytanu i nadstopy niklu odnotowują wzrost.
Jakie procesy wykańczania zazwyczaj następują po MIM?
Typowe operacje wtórne obejmują wykańczanie beczek / gratowanie wibracyjne, szlifowanie powierzchni, śrutowanie, znakowanie laserowe, pasywację, galwanizację, obróbkę cieplną, łączenie i kontrolę.
