Erinevused metallipulbri pritsevormimise (MIM) ja CNC-töötluse vahel
Metallosade valmistamiseks on kaks enamkasutatavat meetodit: MIM (Metal Injection Molding) ja CNC-töötlus. Sellised tööstusharud nagu meditsiin, autotööstus, lennundus ja elektroonika toetuvad kõik nendele kahele meetodile. Põhimõtted on erinevad ja ka rakendused on väga erinevad. Õige protsessi valimine on toodete valmistamisel väga oluline.
Alustame MIM-iga (Metal Injection Molding). Lihtsamalt öeldes ühendab see plastist survevalu ja pulbermetallurgia, spetsiaalselt väikeste keerukate metallosade valmistamiseks. Protsess hõlmab metallipulbri segamist sideainega, et moodustada materjal, seejärel süstitakse see vormimiseks vormi. Seejärel eemaldatakse sideaine kuumutamise teel ja lõpuks materjal paagutatakse, mille tulemuseks on tihe metallosa. Kasutada saab paljusid materjale, sealhulgas roostevaba terast, madala-legeeritud terast, tööriistaterast ja titaanisulameid. Pulbri suurus on tavaliselt 5–20 mikromeetrit ja metallisisaldus lähteaines on umbes 65–72%, peamiselt selleks, et tagada hea vormimine, muutmata seda liiga rabedaks. MIM-i kasutatakse tavaliselt väikeste, keerukate osade ja{11}}suure mahuga tootmiseks.
Siis on CNC-mehaaniline töötlemine, millega enamik inimesi on rohkem tuttav. See hõlmab materjalide lõikamiseks{1}}arvutiga juhitavat masinat, mis vormib järk-järgult tahke materjali soovitud vormi. Seda saab kasutada metallide, plastide ja puiduga, pakkudes suurt täpsust ja korratavust. Seda kasutatakse laialdaselt nõudlikes valdkondades, nagu lennundus, autotööstus ja meditsiin.
Suurim erinevus nende kahe vahel on see, et MIM on lisatootmine, kus materjale ehitatakse üles vähehaaval; CNC on lahutav tootmine, kus materjale lõigatakse vähehaaval. Need on täiesti vastupidised lähenemisviisid.
Kulud on ka erinevad. MIM-vormid on algstaadiumis kallid, kuid ühiku maksumus väheneb mahu kasvades, eriti keerukate osade puhul, mida CNC ei suuda võrrelda. CNC on vastupidine: see on kulutõhus-lihtsate detailide väikeste partiide puhul, kuid mida keerulisem detail, seda rohkem aega ja raha CNC-le kulub ning kulu ei vähene isegi suurte mahtude puhul.
Disaini muutmine on veelgi keerulisem. MIM-masina (Mehhaaniline tootmine) struktuuri muutmine nõuab põhimõtteliselt vormi ümberkujundamist, mis on kulukas ja aeganõudev{1}}. CNC (Computer Numerical Control) nõuab ainult programmi muutmist ja seda saab muuta nii, nagu soovite, muutes selle palju paindlikumaks.
Disaini muutmine on veelgi keerulisem. MIM-masina (Mehhaaniline tootmine) struktuuri muutmine nõuab põhimõtteliselt vormi ümberkujundamist, mis on kulukas ja aeganõudev{1}}. CNC (Computer Numerical Control) nõuab ainult programmi muutmist ja seda saab muuta nii, nagu soovite, muutes selle palju paindlikumaks.
MIM-i eeliste hulka kuulub peaaegu jäätmete puudumine, väike sisemine pinge, väiksem vastuvõtlikkus deformatsioonile ja kiire tootmis{0}}üleminek, kuna üks vorm suudab toota suure hulga osi. Siiski on ilmne ka puudused: paagutamine võib mõjutada materjali omadusi ja põhjustada deformatsioone; lähteainel on säilivusaeg; ja materjalivalik on vähem ulatuslik kui CNC-töötlemisel, mistõttu sobib see väikeste osade väikeste ja keskmiste partiide tootmiseks.
CNC-töötlemise eelised on suur täpsus, paindlik materjalivalik, kiire väike{0}}partii tootmine ja lihtne muutmine. Puuduseks on suurem raiskamine, keerukate osade kallim hind, vajadus lisamasinate järele suure-mahu tootmiseks ja sisemine pinge lõikamise ajal, mis võib aja jooksul deformeeruda.
Materjalide osas saab MIM kasutada peamiselt pulbrina roostevaba terast, tööriistaterast, titaani, koobalt-kroomi, kõrge-temperatuuri sulameid, süsinikterast, niklisulameid ja volframisulameid. CNC on veelgi mitmekülgsem, võimeline kasutama peaaegu kõiki materjale, nagu alumiinium, titaan, vask, roostevaba teras ja legeerteras, ning tahkeid materjale saab kasutada otse.
Millal peaksite valima MIM-i (mehhaaniline tootmine)? Kui maht on suur, osad on väikesed (eelistatult alla 40 grammi, mitte üle 100 grammi), struktuur on keeruline, tolerantsinõuded ei ole piiril, disaini ei muudeta, soovite säästa materjale ja minimeerida sekundaarset töötlemist.
Millal valida CNC? Väikesed partiid, ülikõrge täpsus, suured osad, kõrge pinge, erimaterjalid, sagedased disainimuudatused ja erakordselt stabiilne jõudlus.
MIM-i kvaliteedikontroll on samuti väga oluline. Tooraine ja sideained tuleb tehasesse jõudes üle vaadata. Pärast vormimist tuleb mõõta haljaskeha suurust ning kontrollida ka tihedust ja jõudlust. Pärast paagutamist tuleb kontrollida ka suurust, tolerantsi, pinda ja jõudlust. Protsessi statistilist juhtimist kasutatakse selleks, et hoida sellel silma peal, et vähendada praaki.
Üldiselt sobib MIM keerukate,{0}}mahukate ja odavate rakenduste jaoks; CNC sobib suure täpsuse, paindlikkuse ja paljude materjalide jaoks. Pole olemas ühte parimat võimalust; valik sõltub teie osade suurusest, struktuurist, mahust, täpsusnõuetest ja eelarvest. Õige valiku valimine on kõige kuluefektiivsem-.
Pulbersurvevalu praktilised rakendused erinevates valdkondades
|
Seerianumber |
Kasutusalad |
Pulberpritsevormitud tooted |
|
1 |
Elektrooniline side |
SIM-kaardi pesa, vibraator, kettaseadme komponendid, kaabliühendused, elektrontoru korpused, arvuti prindipead, elektroonikapaketid, jahutusradiaatori materjalid |
|
2 |
Autotööstus |
Süüteluku lukukomponendid, turboülelaaduri rootor, klapijuhiku komponendid, auto pidurisüsteemi komponendid, auto päikesevarju komponendid |
|
3 |
Meditsiiniseadmed |
Ortodontilised klambrid, sisemised õmblusnõelad, biopsia tangid, kiirguskaitse |
|
4 |
Mrticles igapäevaseks kasutamiseks |
Kellakarbid, kellarihmad, kellapandlad, golfikepipead ja -tiisud, spordijalatsite pandlad, sporditulirelvade osad, dokumentide sidumislöögid, väikesed prillide osad, turvalukud ja juuksuri käärid. |
|
5 |
Masinatööstus |
Ebakorrapärased freesid, lõikeriistad, mikrohammasrattad ja väikesed mehaanilised osad, tekstiilimasinate süstikud |
|
6 |
Relvad ja varustus |
Miinirootor, relva päästik, soomust{0}}läbistav mürsu südamik, eesmine sihiku alus, kobarnoole noolemäng |
|
7 |
Lennundus |
Lennuki tiiva hinged, raketi düüsid, raketi sabauimed, keraamilised turbiini labade südamikud |
MIM-i (mehaanilise tootmise) tüüpilised rakendused autotööstuse täppiskomponentide jaoks
Hammasrattad (jõu-/ülekandesüsteemid)
Rakenduse stsenaariumid
Mootori ajastus, õlipumba/veepumba käik, käigukasti sünkronisaatori rumm, täiturmehhanismi hammasratas.
Materjal
Fe-Ni legeerteras, 420 roostevaba teras, 17-4PH (kõrge tugevus/kulumiskindel).
Võtmeväärtus
Komplekssed hambaprofiilid ja integreeritud rummu/võtiava vähendavad töötlemisetappe.
Tihedus 7,6 g/cm³ või suurem, hambapinna kõvadus HRC 40–50, kulumis- ja väsimuskindel.
Masstootmine (aastane võimsus on suurem kui 100 000 ühikut või sellega võrdne) maksab 30-50% vähem kui töötlemine.
Autotööstuse MIM varustus
Anduri korpus (elektrooniline juhtimissüsteem)
Rakenduse stsenaariumid
ABS-andur, temperatuuri-/rõhuandur, gaasipedaali asendianduri korpus ja alus.
Materjal
304/316 roostevaba teras (korrosioonikindel), alumiiniumisulam (kerge).
Võtmeväärtus
Õhukese-seinaga (0,5–1,5 mm) + integreeritud tihendussoon/kinnitusava, kaitsetase IP67+.
Sellel on head elektromagnetilised varjestusomadused, mistõttu see sobib autoelektroonika häiretevastaste{0}}nõuetega.
Kõrge mõõtmete konsistents, sobib automatiseeritud koosteliinidele.
Kütusepihusti komponendid (kütusesüsteem)
Rakenduse stsenaariumid
Bensiini/diislikütuse pihusti klapi korpus, nõelklapipesa, voolu reguleerimise rõngas, kõrgsurve{0}}õlikambri komplekt.
Materjal
Kõrge temperatuuriga -sulamid (nt Inconel 718), 440C roostevaba teras (vastupidav kõrgele temperatuurile/kõrgsurvele/korrosioonile).
Võtmeväärtus
Mikro-peen voolutee (φ0,1–0,5 mm) + kõrgrõhu-tihenduspind on moodustatud ühes tükis, et vastata kõrgrõhutingimustele 200–300 baari.
See on vastupidav kõrgetele temperatuuridele (-40-150 kraadi), kütuse korrosioonile ja sellel on kõrge pikaajaline töökindlus.
See asendab täppistöötlust, lahendab väikeste/sügavate aukude töötlemise probleemi ja parandab saagise määra 95%ni+.
Autotööstuse MIM kütusepihusti komponendid
Muud täppiskomponendid
Turbolaadur
Väike tiivik, reguleerimisrõngas, kuumakaitse (kõrge temperatuuri sulam, kerge + kõrge temperatuurikindel).
Käigukast
Nihutuskahvlid, liugurid ja juhtplokid (keeruline struktuur + kulumiskindel, asendades sepistamise/töötlemise).
Pidurisüsteem
ABS täiturmehhanismi klapi südamik, proportsionaalne klapikomplekt (kõrge täpsus + usaldusväärne tihendus).
MIM on arenenud "valikulisest" "eelistatud" tehnoloogiaks autotööstuse täppisosade valdkonnas, eriti väikeste ja keerukate komponentide jaoks, nagu käigud, andurite korpused ja kütusepihusti osad. See tasakaalustab jõudlust, täpsust, kulusid ja kerget kaalu, muutes selle võtmetähtsusega tootmistehnoloogiaks autode tipptasemel-arenduseks ja uueks energiamuunduseks.
