Μέταλλο έγχυσης
Η χύτευση με έγχυση με μέταλλο (MIM) είναι μια διαδικασία μεταλλουργίας στην οποία το λεπτόκοκκο μέταλλο αναμειγνύεται με συνδετικό υλικό για να δημιουργηθεί μια «τροφοδοσία» που στη συνέχεια διαμορφώνεται και στερεοποιείται χρησιμοποιώντας χύτευση με έγχυση . Η διαδικασία χύτευσης επιτρέπει τη διαμόρφωση μεγάλου όγκου, σύνθετων εξαρτημάτων σε ένα μόνο βήμα. Μετά τη χύτευση, το τμήμα υφίσταται λειτουργίες προετοιμασίας για την απομάκρυνση του συνδετικού υλικού και την πυκνότητα των κόνεων. Τα τελικά προϊόντα είναι μικρά εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται σε πολλές βιομηχανίες και εφαρμογές.
Η συμπεριφορά της πρώτης ύλης MIM διέπεται από τη ρεολογία , τη μελέτη των ιλύων, των εναιωρημάτων και άλλων μη Νευτώνων ρευστών.
Λόγω των περιορισμών του τρέχοντος εξοπλισμού, τα προϊόντα πρέπει να χυτευθούν χρησιμοποιώντας ποσότητες των 100 γραμμαρίων ή λιγότερο ανά «βολή» στο καλούπι. Αυτός ο πυροβολισμός μπορεί να διανεμηθεί σε πολλαπλές κοιλότητες, καθιστώντας το MIM οικονομικό από πλευράς κόστους για μικρά, περίπλοκα προϊόντα μεγάλης ποσότητας, τα οποία διαφορετικά θα ήταν δαπανηρά για την παραγωγή τους. Η πρώτη ύλη MIM μπορεί να αποτελείται από πληθώρα μετάλλων, αλλά οι συνηθέστεροι είναι οι ανοξείδωτοι χάλυβες, που χρησιμοποιούνται ευρέως στη μεταλλουργία των κονιορτών . Μετά την αρχική χύτευση, αφαιρείται το συνδετικό υλικό τροφοδοσίας και τα σωματίδια μετάλλου διασυνδέονται και συμπυκνώνονται για να επιτευχθούν οι επιθυμητές ιδιότητες αντοχής. Η τελευταία λειτουργία συνήθως συρρικνώνει το προϊόν κατά 15% σε κάθε διάσταση.
Η αγορά χύτευσης με έγχυση μετάλλων αυξήθηκε από 9 εκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ το 1986 σε 382 εκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ το 2004 σε περισσότερα από 1,5 δισεκατομμύρια δολάρια το 2015. Μια σχετική τεχνολογία είναι η χύτευση με κεραμική σκόνη, με αποτέλεσμα πωλήσεις συνολικού ύψους περίπου 2 δισεκατομμυρίων δολαρίων ΗΠΑ. Το μεγαλύτερο μέρος της ανάπτυξης τα τελευταία χρόνια ήταν στην Ασία.
Επεξεργάζομαι, διαδικασία
Τα στάδια της μεθόδου περιλαμβάνουν συνδυασμό μεταλλικών κόνεων με πολυμερή όπως συνδετικά κηρού και πολυπροπυλενίου για την παραγωγή του μίγματος "πρώτης ύλης" που εγχέεται ως υγρό σε ένα καλούπι χρησιμοποιώντας πλαστικές μηχανές χύτευσης με έγχυση. Το διαμορφωμένο ή "πράσινο" τμήμα ψύχεται και εκτοξεύεται από το καλούπι. Στη συνέχεια, ένα τμήμα του συνδετικού υλικού απομακρύνεται χρησιμοποιώντας διαλύτη, θερμικούς κλιβάνους, καταλυτική μέθοδο ή συνδυασμό μεθόδων. Το προκύπτον, εύθραυστο και πορώδες τμήμα (40% κατ 'όγκο "αέρα") βρίσκεται σε κατάσταση που ονομάζεται "καφέ" στάδιο. Προκειμένου να βελτιωθεί ο χειρισμός συχνά, η απόξεση και η σύντηξη συνδυάζονται σε μία ενιαία διαδικασία. Η πυροσυσσωμάτωση θερμαίνει τη σκόνη σε θερμοκρασίες κοντά στο σημείο τήξης σε φούρνο προστατευτικής ατμόσφαιρας για να πυκνώσει τα σωματίδια χρησιμοποιώντας τριχοειδείς δυνάμεις σε μια διαδικασία που ονομάζεται πυροσυσσωμάτωση . Τα τμήματα MIM συχνά συσσωματώνονται σε θερμοκρασίες αρκετά υψηλές ώστε να προκαλούν μερική τήξη σε μια διαδικασία που ονομάζεται σύντηξη υγρής φάσης. Για παράδειγμα, ένας ανοξείδωτος χάλυβας μπορεί να θερμανθεί στους 1350 έως 1400 βαθμούς Κελσίου). Οι ρυθμοί διάχυσης είναι υψηλοί που οδηγούν σε υψηλή συρρίκνωση και πυκνότητα. Εάν εκτελείται σε κενό, είναι σύνηθες να φθάνει σε 96-99% στερεά πυκνότητα. Το μέταλλο τελικού προϊόντος έχει συγκρίσιμες μηχανικές και φυσικές ιδιότητες με αναδιαμορφωμένα μέρη που κατασκευάζονται με κλασικές μεθόδους μεταλλουργίας. Οι επεξεργασίες θερμότητας μετά την πυροσυσσωμάτωση για το MIM είναι οι ίδιες με άλλες διαδρομές κατασκευής και με υψηλή πυκνότητα το συστατικό MIM είναι συμβατό με τις επεξεργασίες επεξεργασίας μετάλλων όπως η επίστρωση , η παθητικοποίηση , η ανόπτηση, η καρβούτρωση, η αζωτοποίηση και η σκλήρυνση με καθίζηση.
Οι εφαρμογές
Το παράθυρο οικονομικού πλεονεκτήματος σε τμήματα με έγχυση με μέταλλο βρίσκεται σε πολυπλοκότητα και όγκο για μικρά μεγέθη. Τα υλικά MIM είναι συγκρίσιμα με τα μέταλλα που σχηματίζονται από ανταγωνιστικές μεθόδους και τα τελικά προϊόντα χρησιμοποιούνται σε ευρύ φάσμα βιομηχανικών, εμπορικών, ιατρικών, οδοντιατρικών, πυροβόλων όπλων, αεροδιαστημικής και αυτοκινητοβιομηχανίας . Οι ανοχές διαστάσεων ± 0,3% είναι κοινές και απαιτείται μηχανική κατεργασία για μεγαλύτερη ανοχή. Το MIM μπορεί να παράγει εξαρτήματα όπου είναι δύσκολο, ή και αδύνατο, να κατασκευάσει αποτελεσματικά ένα αντικείμενο μέσω άλλων μέσων κατασκευής. Στην ιδανική περίπτωση, οι προδιαγραφές τουλάχιστον 75 διαστάσεων σε ένα εξάρτημα μεγέθους μόλις 25 mm και μάζας 10 g είναι καλύτερο - όπως απαιτείται για παράδειγμα για περιπτώσεις ρολογιών, βύσματα κυψελοειδούς τηλεφώνου και μεντεσέδες φορητών υπολογιστών. Το αυξημένο κόστος για τις παραδοσιακές μεθόδους παρασκευής που είναι συνυφασμένες με την πολυπλοκότητα των τμημάτων, όπως εσωτερικές / εξωτερικές κλωστές, μικρογραφία ή σήμανση ταυτότητας, συνήθως δεν αυξάνουν το κόστος μιας λειτουργίας MIM λόγω της ευκαμψίας της χύτευσης με έγχυση.
Άλλες δυνατότητες σχεδιασμού που μπορούν να υλοποιηθούν στη λειτουργία MIM περιλαμβάνουν κωδικούς προϊόντων, αριθμούς εξαρτημάτων ή ημερομηνίες σφραγίδων. τα μέρη που κατασκευάζονται με βάση τα απορρίμματα και το κόστος καθαρού βάρους τους, Η πυκνότητα ελεγχόταν στο 95-98%. Συγκόλληση μερών και σύνθετων 3D γεωμετριών.
Η δυνατότητα συνδυασμού περισσοτέρων λειτουργιών σε μία διαδικασία διασφαλίζει ότι το MIM είναι επιτυχές στην εξοικονόμηση χρόνου παράδοσης καθώς και στο κόστος, προσφέροντας σημαντικά οφέλη στους κατασκευαστές. Η διαδικασία χύτευσης με έγχυση μετάλλου μπορεί να είναι μια πράσινη τεχνολογία λόγω της σημαντικής μείωσης της σπατάλης σε σύγκριση με τις "παραδοσιακές" μεθόδους κατασκευής όπως η μηχανική κατεργασία με CNC 5 αξόνων. Εντούτοις, μερικές από τις παλαιότερες διαδικασίες δημιουργούν τοξικές εκπομπές όπως η φορμαλδεΰδη, απομακρύνουν τους χλωριωμένους διαλύτες και πρέπει να καούν κερί ή άλλα πολυμερή, οδηγώντας σε εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου.
Υπάρχει ευρύ φάσμα υλικών διαθέσιμων κατά τη χρήση της διαδικασίας MIM. Οι παραδοσιακές μέθοδοι μεταλλουργίας συχνά συνεπάγονται σημαντική ποσότητα αποβλήτων υλικών, γεγονός που καθιστά το MIM εξαιρετικά αποτελεσματική επιλογή για την κατασκευή σύνθετων εξαρτημάτων που αποτελούνται από ακριβά / ειδικά κράματα ( κοβάλτιο-χρώμιο , ανοξείδωτο χάλυβα 17-4 PH , κράματα τιτανίου και καρβίδια βολφραμίου ). Το MIM είναι μια βιώσιμη επιλογή όταν απαιτούνται προδιαγραφές εξαιρετικά λεπτών τοιχωμάτων (δηλαδή 100 μικρομέτρων). Επιπλέον, οι απαιτήσεις θωράκισης ( ηλεκτρομαγνητικής παρεμβολής ) EMI παρουσίασαν μοναδικές προκλήσεις, οι οποίες επιτυγχάνονται επιτυχώς με τη χρήση ειδικών κραμάτων.