Както шприцването на метал, така и леенето под налягане превръщат CAD модел в завършен метален детайл, без да го изрязват от блок, и двата метода се продават с обещанието за нетна форма на продукцията в голям обем. Това повърхностно сходство е причината толкова много разговори за снабдяване да започват със сравнение на цените и да завършват с грешен процес. Двата пътя се разминават по въпроса, който решава повечето проекти, преди цената дори да е от значение: кои сплави може да се използва. Леенето под налягане се използва за цветни метали с по-ниска точка на топене; шприцването на метал се използва за фин прах и високотемпературно синтероване, което отваря неръждаеми стомани и други черни системи.
Това сравнение е организирано около критериите, които купувачът действително оценява – съвместимост на сплавите, размер и геометрия на детайлите, толеранс и обработка, икономичност на инструментите и обема, механични свойства и последваща обработка – а не около имената на процесите. Обобщаващата матрица е представена първо за читателите, които са близо до вземане на решение, последвана от всеки критерий поред, алтернативите, когато нито един от процесите не е подходящ, как NOBLE поддържа програми и в двата случая и отговори на най-често възникващите въпроси.
Метално леене под налягане срещу леене под налягане с един поглед
| критерий | Метално леене под налягане (MIM) | леене |
| Семейство сплави | Фин метален прах плюс свързващо вещество; неръждаеми стомани, нисколегирани стомани, специални системи, включително титан и циментиран карбид в научноизследователската и производствена развойна дейност | Нискотопими цветни сплави: алуминий, цинк, магнезий, мед/месинг, оловни и калаени сплави |
| Типичен размер на детайлите | Малки, сложни компоненти; процесът е описан като предлагащ почти неограничени възможности за форма и характеристики, но цитираните препратки не посочват сравним таван на размера. | От частица от унция до около 454 г (16 унции) в миниатюрната практика; до приблизително 9 кг (20 фунта) в общата практика |
| Типична стена | Не е посочено в цитираните MIM препратки | Алуминий номинално 0.080–0.120 инча (2–3 мм), практично 0.050 инча (1.2 мм) за малки части; цинк номинално 0.040–0.060 инча (1–1.5 мм), постижимо 0.030 инча (0.75 мм) |
| Толерантност | Процес на мрежова форма с добър контрол на размерните толеранси; конкретните публикувани стойности в предоставения материал са стойности от изследванията на титан-MIM, а не общ MIM стандарт. | Стандартен линеен толеранс на NADCA ±0.010 инча (±0.25 мм) на първия инч плюс ±0.002 инча за всеки допълнителен инч за алуминий; прецизната инструментална екипировка го намалява приблизително наполовина. |
| Повърхностно покритие | Синтерована повърхност; Изследванията на Ti-MIM отбелязват по-груб завършек в сравнение с други MIM подходи поради по-големия размер на частиците. | Приблизително 32–63 µin Ra (0.8–1.6 µm) след отливане от нова матрица, като се загрубява при нагряване на матрицата. |
| Инструментална | Многокухинната инструментална екипировка позволява високи производствени нива; зелените части се формоват с по-голям размер и се свиват по време на синтероване. | Закалена H13 матрица; приблизително 10–16 седмици за изработка и проба |
| Икономически обемен диапазон | Позициониран за масово производство на сложни оформени части; цитираният материал не осигурява MIM точков обем на рентабилност. | Инструменталната екипировка рядко се изплаща под около 5,000 детайла годишно; едно- или двугнездовите матрици обикновено се изплащат от 10 000 до 100 000; многогнездовите над 250 000 |
| Честота на цикъла | Конвенционална машина за шприцване; времето на цикъла не е посочено в цитираните MIM препратки | 15–60 секунди на кадър; запълване на гейта за 20–100 милисекунди |
| Постижима геометрия | Почти неограничени възможности за форми и геометрични характеристики; подрязвания и напречни отвори могат да се добавят към необработената част чрез машинна обработка. | Сложни контури с отлети вдлъбнатини и ребра; необходима е извивка, страничните действия увеличават разходите за инструменти и времето за цикъл |
| Последваща обработка | Монетиране, машинна обработка, термична обработка, нанасяне на покрития и други вторични операции за по-строги допуски или подобрени свойства | Подрязване, обработка на критични отвори, почистване на мустаци, вибрационно довършителни работи, импрегниране и покритие |
Едно предупреждение преди използване на таблицата: двете колони не са измерени по един и същи начин. Данните за толеранси при леене под налягане и степен на завършеност са взети от стандартите и технологичните справки на NADCA, написани за производствено леене под налягане. Данните за толеранси на MIM, налични в цитирания материал, са от изследователски преглед на титаниевата MIM технология, чийто автор отбелязва, че допустимите отклонения там все още не са на нивото на други MIM технологии. Третирайте реда MIM като насочващ и потвърдете важните числа с доставчика, който е оферирал вашата част.
Критерии за оценка: Как да сравним метално шприцване и Леене под налягане
Пет критерия вършат по-голямата част от работата при вземането на решение между шприцване на метал и леене под налягане и те трябва да се прилагат по ред.
Съвместимостта на сплавите е на първо място, защото това е ключ, а не резултат. Ако детайлът трябва да е от неръждаема стомана, конвенционалното леене под налягане е невъзможно при температура на топене и никаква оптимизация на инструментите не променя това. Ако детайлът е от алуминиев корпус, MIM (максимум индукционно-леящо се леене) не е естественият път. Решете въпроса за сплавта, преди да сравнявате каквото и да било друго.
Размерът и геометрията на детайлите определят физическите граници. Леенето под налягане има публикувани диапазони на размери и правила за дебелина на стените; силата на MIM е свободата на формата в малък мащаб, а цитираните препратки не дават сравним таван на размера. Тук се определя детайл, който е твърде голям за единия процес или има характеристики, които другият не може да формова.
Толерансът и повърхностната обработка определят колко вторична обработка е необходима на детайла. Размерите след отливане или синтероване рядко удовлетворяват всяка характеристика, така че истинският въпрос е кои характеристики трябва да бъдат обработени машинно и какво добавя това.
Икономиката на инструменталната екипировка и обема превръща горепосоченото в пари. И двата процеса носят значителни фиксирани разходи за инструментална екипировка и ниски разходи за детайл при обем, поради което обемът на производство е от също толкова значение, колкото и цената на единица.
Механичните свойства и последващата обработка определят дали готовият детайл се държи според изискванията – плътност, порьозност, заваряемост, термична обработка – и какви довършителни стъпки изисква приложението.
Изпълнението на критериите в този ред избягва често срещаната грешка да се цитират два процеса за част, която само един от тях може физически да произведе.
Съвместимост на сплави и материали
Леенето под налягане се изгражда около сплави, чиито точки на топене машината и матрицата могат да издържат. Повечето отливки под налягане са изработени от цветни метали - цинк, мед, алуминий, магнезий, олово, калай и калаени сплави - и архитектурата на машината следва температурата на топене.
Нормален живот на матрицата при леене на сплав, от ръководството за леене под налягане на Uddeholm. Стойностите са типични диапазони за производствени матрици и сърца; действителният живот зависи от материала на матрицата, термичната обработка и контрола на процеса и не е гарантиран.
Машините с гореща камера поддържат инжекционния цилиндър потопен в стопилката. Те работят със сплави от цинк, магнезий и олово, чиито точки на топене са достатъчно ниски, за да не атакуват стоманеното бутало; Zamak 3 се топи близо до 390 °C. Машините със студена камера държат пещта отделно и вливат премерена доза в ненагрята втулка при всеки цикъл. Алуминият, излят при приблизително 620–675 °C, би разтворил потопен цилиндър в гореща камера, така че алуминият винаги се отлива в студена камера.
Шприцването на метал започва от различна предпоставка. Много фини елементарни или предварително легирани метални прахове - обикновено под 30 микрометра - се смесват горещо с термопластично свързващо вещество, докато всяка частица бъде покрита, след което се гранулират в пелети от суровината. Свързващите вещества обикновено съставляват 40% от обема на суровината. Детайлът се формова на конвенционална машина за шприцване, отделя се от свързаната материя и се синтерова в контролирана атмосфера при приблизително 85% от температурата на топене на метала. Детайл от неръждаема стомана може да се нагрее до 1,350–1,400 °C.
Този път на синтероване позволява на MIM да достигне до сплави, които леенето под налягане не може да се извърши на практика. Компромисът е многоетапен процес - смесване, формоване, отстраняване на свързващото вещество, синтероване - където отстраняването на свързващото вещество е описано в литературата като най-критичната стъпка, защото определя дали процесът ще успее или ще се провали.
Защо леенето под налягане обикновено не работи с неръждаема стомана
Диапазонът на топене на неръждаемата стомана е далеч над това, което понася система с потопена гореща камера, и дори изстрел в студена камера при тази температура би оказал сериозно термично натоварване върху стоманата на матрицата. Данните за живота на матрицата показват ясно посоката. При алуминиева отливка при около 700 °C, термичното повреждане, напукването, ерозията и вдлъбнатините ограничават нормалния живот на матрицата до приблизително 60 000–200 000 изстрела върху матрицата и 40 000–150 000 изстрела върху сърцевината. При мед/месинг при около 970 °C същите механизми намаляват нормалния живот до 5 000–50 000 изстрела върху матрицата и 1 000–5 000 изстрела върху сърцевината. Неръждаемата стомана се топи значително над двете температури.
Ограничението е по-скоро практично, отколкото абсолютно: животът на матрицата намалява с повишаване на температурата на леене, а при температури на неръждаема стомана икономичността на закалената матрица се срива. Ето защо процесът се описва като работа с цветни сплави и защо стоманените отливки са посочени като неприложими за леене под налягане в таблиците за сравнение на процеси.
Какво може да се постигне чрез шприцване на метал с черни и специални сплави
Материалното пространство на MIM е съсредоточено върху черни металургични системи - неръждаеми стомани и нисколегирани стомани - както и специални материали. Циментиран волфрамов карбид (WC-Co) е произведен от MIM, като изследванията са фокусирани върху методи за синтероване, като например микровълново синтероване, които ограничават растежа на зърната и запазват твърдостта. Титанът MIM е активна изследователска област: Ti-6Al-4V е най-разпространената сплав и в прегледа се отбелязва, че при горещо изостатично пресоване Ti-6Al-4V е постигнал якост на опън от 975 MPa с 14% удължение, подобно на кования материал, докато синтерованият титан в най-добрия докладван случай достига 920 MPa с 11% удължение при 98% плътност. Умората и якостта на счупване обикновено са по-ниски от сравнимия кованен продукт.
Бъдете честни относно обхвата: тези данни за титан са от преглед на Ti-MIM, а същият преглед посочва, че толерантността в Ti-MIM все още не е на нивото на други MIM технологии, с по-груба синтерована повърхност поради по-големия размер на частиците.
Размер на детайла, дебелина на стената и геометрия
Леенето под налягане има добре документирани диапазони на размерите. Общата практика обхваща части от няколко грама до около 9 кг; миниатюрното леене под налягане обхваща части от частици от унция до около 454 г. Дебелината на стената следва сплавта: алуминиевите отливки имат номинална стена от 2–3 мм, като 0.050 инча (1.2 мм) е практично за малки части, докато цинкът се изтънява с номинална стена от 1–1.5 мм и е възможно да се използва 0.030 инча (0.75 мм). Дебелите секции са по-лоши от тънките тук, защото тежките секции се втвърдяват последни и задържат порьозност от свиване; всяка секция с размер над около 1.5 пъти номиналната стена трябва да се издълбае.
MIM се описва като предлагащ почти неограничени възможности за форми и геометрични характеристики, с високи производствени скорости, възможни с помощта на многокухинна инструментална екипировка. Цитираните препратки не дават сравним таван на размера за MIM, така че това сравнение не може да предостави такъв. Това, което може да се каже, е, че предимството на MIM е сложността в малък мащаб, а не размерът на обвивката.
Наклон, ребра и сърцевинни елементи при леене под налягане
Правилата за проектиране на леене под налягане оформят детайла, преди инструментът да бъде изрязан. Алуминият се нуждае от приблизително 1° наклон върху външните стени и 2° върху вътрешните повърхности с сърцевина; цинкът, който захваща сърцевината по-малко агресивно, се справя с около половината от това, а дълбоките сърцевини се нуждаят от повече. Минималният радиус на заобляне е около 1.5 мм, а заобляне, равно на съседната стена, е по-добро - острите вътрешни ъгли са повишаващи напрежението в отливката и места за започване на термична проверка в матрицата. Ребрата трябва да са на около 0.6× номиналната стена, за да не потъват, с 1–2° наклон на страна. Минималният диаметър на сърцевината е около 2.5 мм в алуминий и 1.5 мм в цинк, като дълбочината на сърцевината се поддържа под около 4× диаметър; малките или дълбоки отвори са по-евтини за пробиване след леене, отколкото с пробиване с сърцевина.
Разделителните линии носят наказание за толеранс. Размерите, които пресичат разделителната линия, зависят от това колко плътно се затварят половинките на матрицата и имат по-голям толеранс от размерите, съдържащи се в едната половина на матрицата, а движещите се компоненти на матрицата добавят свой собствен толеранс към линейния толеранс.
Подрязвания, напречни отвори и елементи, добавени след формоване
MIM достига геометрична свобода по различен път. Ако допълнителни конструктивни характеристики не са осъществими по време на формоването - например подрязвания или напречни отвори - те могат да бъдат добавени към зелената част на този етап чрез машинна обработка или друга вторична операция, преди отделяне на свързващото вещество и синтероване. Зелената част е все още мека и напълно оформена, така че това е практичен начин да се получат характеристики, които матрицата не би могла да освободи.
Леенето под налягане се справя със същия проблем със страничните действия: плъзгачи и сърца, които издърпват в посока, различна от основния отвор на матрицата. Всеки механизъм за странично действие добавя разходи за инструментална екипировка, време за цикъл и точка за поддръжка, поради което насоките за проектиране на леене под налягане поставят намаляването на броя на плъзгачите близо до върха на списъка за намаляване на разходите. Преориентирането на детайла или преместването на елемент върху равнината на разделяне често е по-евтино от добавянето на плъзгач.
Толерантност, Обработка на повърхността и повторяемост
Толерансът при леене под налягане е стандартизиран. Стандартният линеен толеранс на NADCA за алуминий е ±0.010 инча (±0.25 мм) на първия инч, плюс ±0.002 инча за всеки допълнителен инч; цинкът и магнезият имат същите стандартни стойности, докато медта е по-хлабава с ±0.014 инча (±0.36 мм). Прецизната инструментална екипировка и по-строгият контрол на процеса приблизително намаляват наполовина тези стойности. Повърхностната обработка на отливаната част е приблизително 32–63 µin Ra (0.8–1.6 µm) от нова матрица и се загрубява при нагряване на матрицата, тъй като пукнатините от термична умора се пренасят върху повърхността на детайла.
Съобщено е свиване при синтероване при шприцване на метал. Зелената част се формова с по-голям размер и се свива изотропно по време на синтероване; точната стойност зависи от обема на свързващото вещество, така че инструментът се изрязва, за да компенсира, вместо да се коригира чертежът.
MIM се описва като процес с мрежова форма и добър контрол на размерните толеранси, но конкретните числа в доставения материал са стойности от изследванията на титан-MIM: коефициент на вариация от 0.1% в един докладван случай и 0.08%–0.65% в по-малко подробни доклади, заедно с вариации в масата от 0.5% до над 1%. Това не са общ MIM стандарт и самият преглед казва, че Ti-MIM потенциално се доближава до други MIM подходи, вместо да ги съответства. За производствена MIM част, толерансът за проектиране е този, с който вашият доставчик се ангажира.
Свиване: Проектиране на инструмента за готовия размер
Свиването е определящият фактор при изработката на инструментите в MIM (материално-индуцираното производство). Зелената част е приблизително с 20% по-голяма във всички размери от готовата част, в зависимост от обема на свързващото вещество, а свиването при синтероване обикновено е 18%–22%, също в зависимост от обема на свързващото вещество, като частта се свива изотропно до проектните си размери, тъй като порите се елиминират и металните частици се слепват. Следователно инструментът се изрязва с по-голям размер, така че частта да се постави върху чертежа след синтероване.
Леенето под налягане обработва същата физика с коефициент на свиване - множител, приложен към размерите на отливката, за да се получат размерите на матрицата, като се отчитат различните коефициенти на термично разширение на стоманата на матрицата и сплавта, плюс работната температура на матрицата.
И в двата процеса компенсацията принадлежи на производителя на инструменти, а не на клиента. Чертежът на детайла остава с готовите размери; кухината на матрицата или матрицата носи допустимото свиване. Това, което клиентът трябва да предостави, е ясен чертеж с допуски и критични характеристики, а това, което доставчикът трябва да предостави, е инструмент, проектиран така, че произведената част да ги отговаря.
Вторични операции за затягане на допустимите отклонения
Нито един от двата процеса не поддържа всяка характеристика в краен толеранс след отливане. MIM частите преминават през щанцоване, машинна обработка, термична обработка, нанасяне на покритие и други вторични операции, когато са необходими по-строги допуски или подобрени свойства. Отливките под налягане преминават през подрязване, машинна обработка на критични отвори, обезмасляване, вибрационно довършване, импрегниране със смола за херметични части и нанасяне на покритие.
Тези операции рутинно се подценяват по отношение на разходите. При леенето под налягане, подрязването, машинната обработка, почистването на мустаци и импрегнирането често добавят повече от самия цикъл на леене, така че оферта, която сравнява само стъпката на леене, не сравнява частите, които реално ще монтирате.
Инструменти, Размер и икономика на разходите
Структурите на разходите се различават по това къде са заделени парите, а не само по колко.
Леенето под налягане се доминира от матрицата. Производствената матрица е закалена H13 сглобка, чието производство и вземане на проби отнема приблизително 10–16 седмици, с 2–4 седмици за пускане в производство след това. Под около 5,000 части годишно инструменталната екипировка рядко се изплаща и вместо това печелят леенето по инвестиционни модели, леенето в пясъчни форми или машинната обработка от заготовки. От 10 000 до 100 000 части, едно- или двукухинна матрица е нормална; над 250 000, многокухинните матрици и машините с по-голям тонаж намаляват пропорционално времето за обработка на детайл. Цената на инструменталната екипировка е от порядъка на 10–20% от общата цена на готовата алуминиева отливка под налягане, а самата стомана за матрицата представлява само 5–15% от цената на матрицата – останалото е машинна обработка, термична обработка и изработка.
Икономиката на MIM се основава на многокухинна инструментална екипировка, която позволява високи производствени темпове, поради което процесът е позициониран за масово производство на сложни оформени части. Цитираният материал не осигурява точка на безубыточност при обема на MIM, така че честното твърдение е насочващо: MIM носи фиксирани разходи за инструменти и суровини и ниска себестойност на детайл при обем, и се подобрява с увеличаване на обема и сложността на геометрията.
Къде отиват парите във всеки процес
При леенето под налягане, цената на детайл е машинни секунди плюс теглото на сплавта плюс вторични операции. Машинното време е кратко - 15–60 секунди цикли, с пълнене на литото за 20–100 милисекунди - така че стъпката на леене рядко е скъпата част. Вторичните операции са: подрязване, машинна обработка, обезкостяване и импрегниране, често добавят повече от самия цикъл на леене. Изборът на сплав също влияе върху числото, тъй като цинковите матрици издържат по-дълго от алуминиевите с приблизително един порядък и циклите им са по-бързи, което често компенсира по-високата цена на метала за малки части.
При MIM (механично-индуцираното производство) факторите за разходите са суровината, термичната обработка и вторичните продукти. Суровината е фин прах плюс свързващо вещество, като свързващото вещество обикновено е 40% по обем. Отстраняването на свързващото вещество и синтероването отнемат време в пещта и контролирана атмосфера, а синтероването е дълъг, прецизно контролиран температурен профил, а не бърз цикъл. Вторичните операции - щанцоване, машинна обработка, термична обработка, нанасяне на покритие - се добавят към това. Докато фиксираните разходи при леенето под налягане са концентрирани в обработена стоманена матрица, MIM се разпределят върху инструменталната екипировка, праха и производителността на пещта.
Избор на лента за сила на звука
Насоченост: малкият обем благоприятства машинната обработка, леенето по инвестиционни модели или леенето в пясъчни форми, където инструменталната екипировка е малка или липсва; средният обем благоприятства обикновена матрица или MIM (машинно-индуцирана) технология (MIM) в зависимост от сплавта, тъй като матрицата с една или две кухини е нормална от 10 000 до 100 000 части, а MIM инструменталната екипировка се амортизира с подобен порядък; големият обем благоприятства многокухинната инструментална екипировка и в двата процеса. Това са насочни диапазони, извлечени от цитираните източници, а не универсални прагове — размерът на детайла, сплавта, толерансът и броят на кухините изместват границата на пресичане, а офертата е единственото надеждно число за конкретна част.
Механични свойства и последваща обработка
MIM частите достигат 96%–99% от теоретичната плътност, когато се синтероват в контролирана атмосфера, а полученият метал се описва като притежаващ механични и физични свойства, подобни на отгрятите части, изработени чрез конвенционална металообработка – подобно на частите, обработени от прътов материал. Когато са необходими по-високи свойства, вторични операции, като например термична обработка, разширяват обхвата.
Отливките под налягане имат различна структура. Втвърдяването започва от повърхността на матрицата и напредва навътре, създавайки финозърнест, нископорестен слой, обикновено с дебелина 0.015–0.020 инча (0.38–0.50 мм), с порьозност, концентрирана в сърцевината между слоевете. Дебелината на слоя е относително постоянна и не е функция на общата дебелина на стената, така че тънкостенните секции всъщност могат да бъдат по-здрави и по-постоянни от дебелите секции. Практическото следствие е, че конвенционалните отливки под високо налягане обикновено не могат да бъдат заварявани или термично обработвани по метода T6, тъй като затвореният газ се разширява при температура и образува мехури по детайла. Вакуумното леене под налягане, което намалява налягането в кухината до 50 милибара или по-малко, и вариантите без пори намаляват затворения газ достатъчно, за да позволят и двете, с премия за процеса. Ако се изисква заваряване или термична обработка по метода T6, уведомете го преди да проектирате матрицата.
Могат ли отливките от леене под налягане да бъдат обработвани и сглобявани?
Да, и двете са рутинни процеси. Лепените изделия под налягане преминават през подрязване, машинна обработка на критични отвори, почистване на мустаци, вибрационна обработка, импрегниране със смола за херметични части и нанасяне на покритие. Леенето под налягане се описва и като предлагащо големи възможности за предимства при сглобяването: отливаните вдлъбнатини, ребра и самофиксиращите се елементи могат да намалят броя на частите, а лагерните повърхности понякога могат да бъдат включени в отливката, за да се елиминират отделно изработените и сглобени лагери.
Вниманието е свързано с дълбочината на обработка. Оставете около 0.010–0.030 инча (0.25–0.75 мм) върху обработените повърхности и не повече от необходимото. Кокилната кора е най-плътният, устойчив на налягане метал в отливката; дълбокото рязане през нея разкрива подповърхностна порьозност, което е обичайната причина за течове в обработените уплътнителни повърхности. Когато херметичността е от значение, изберете внимателно обработваните повърхности и уточнете областите, степента и дълбочината на вторичната обработка, преди да започне изграждането на матрицата.
Приложения: Където всеки процес е подходящ
Картата на приложение на леенето под налягане следва неговите сплави и скорост. Типични части са корпуси, кутии на скоростни кутии, скоби, обвивки на конектори и крепежни елементи, от няколко грама до около 9 кг. Алуминият A380 доминира по обем; цинковите сплави като Zamak 3 и 5 позволяват по-тънки стени, по-фини детайли и много по-дълъг живот на матриците; магнезият AZ91D предлага икономии на тегло при по-висока цена на метала. Леенето под налягане се среща в селскостопанска техника, автомобили, строителен крепеж, електрическо и електронно оборудване, ръчни инструменти, домакински уреди, промишлени продукти, инструменти, градинско и тревно оборудване, офис мебели и машини, преносими електрически инструменти и оборудване за отдих.
MIM компонентите се използват в медицината и стоматологията, аерокосмическата промишленост, отбраната, автомобилната и селскостопанската промишленост, както и в режещите и износващите се части от циментиран карбид. Списъците се припокриват и това припокриване е същността: нито една от индустриите не се занимава изключително с един процес. Изборът е определящ за избора на материал, а не за етикета на индустрията.
Автомобилни новини и промишлено оборудване
Автомобилната и индустриалната обемна работа — тънкостенни корпуси от цветни метали, скоби, корпуси на скоростни кутии, обвивки на конектори — е подходяща за леене под налягане, защото частите са достатъчно големи, за да се нуждаят от матрица, достатъчно прости за освобождаване и достатъчно многобройни, за да се амортизира такава. Там, където същите сектори се нуждаят от малки, сложни компоненти с по-висока точка на топене, MIM е подходящ: свободата на формата и контролът на допустимите отклонения на нетната форма са по-важни от размера на обвивката, а сплавта може да бъде неръждаема или нисколегирана стомана, която леенето под налягане не може да се извърши.
медицински, Зъболекарски и прецизни инструменти
Малките компоненти от неръждаема стомана и специални сплави в медицинските и стоматологичните изделия сочат към MIM (максимум-индуцираното производство), поради което медицината и стоматологията са един от пазарите, които процесът обслужва. В корпусите на устройствата все още се срещат корпуси, изработени под налягане, където алуминиев или цинков корпус с отлети елементи изпълнява структурната функция. Отново, изискванията за материал решават преди индустрията: компонент от инструмент от неръждаема стомана и алуминиев корпус не се конкурират за един и същ процес.
Алтернативи, когато нито шприцването на метал, нито леенето под налягане са подходящи
Когато сплавта изключва леене под налягане, а обемът или геометрията изключват MIM (минимално индуцирано извличане), отговорът обикновено е една от петте алтернативи. Те се припокриват, вместо да се подреждат във фиксиран ред.
CNC обработката от заготовки е печеливша при малки обеми, когато допустимите отклонения са ограничени и когато няма бюджет за инструменти. Тя има почти нулево количество инструменти и висока цена на детайл, като доставя детайлите, преди да бъде изрязан какъвто и да е инструмент.
Леенето под налягане е най-подходящо за стомана, неръждаема стомана и суперсплави, за по-малки обеми и за геометрии с подкоси или нулева тяга, които стоманената матрица не може да освободи. То може да произвежда стени с дебелина от около 0.25–1 мм (0.010–0.040 инча) в зависимост от сплавта, а цената на инструменталната му екипировка е доста по-ниска от тази на леенето под налягане.
Леенето в пясъчни форми е печелившо за големи, прости, нискообемни части, с най-ниската инструментална екипировка по леярските маршрути и вторичните операции, водещи до разходи там, където е необходима прецизност.
Прахометалургичното пресоване и синтероване е по-ефективно за по-прости геометрии в обем, където матрицата може да пресова формата директно и не е необходима свободата на формата на MIM.
Пластмасовото шприцване печели, когато частта изобщо не е необходимо да е метална.
Машинна обработка и леене под налягане като опции за мостове
Машинната обработка играе специфична роля в програмата за леене или MIM: тя доставя частите преди да съществува инструменталната екипировка, така че дизайнът може да бъде тестван и ревизиран, докато производственият инструмент се оферира или изгражда. След като дизайнът е стабилен, обработената част може да бъде заменена с процес на леене или MIM. Ръководството за леене под налягане изтъква същата гледна точка от другата страна - когато първо трябва да се решат въпроси, свързани с дизайна, или сроковете за изпълнение са кратки, се използват алтернативи за създаване на прототипи, като например гравитационно леене или машинна обработка от заготовка, за да се приближи до крайния продукт, получен от леенето под налягане.
Леенето под налягане покрива гамата от сплави, които леенето под налягане не може, а геометрията на MIM инструментите може да не оправдае при малки обеми. Това е естественият мост, когато даден детайл трябва да бъде от неръждаема стомана или суперсплав, обемът е под прага на MIM инструментите и геометрията има подрязвания или повърхности с нулева наклона.
Пластмасово шприцване, когато не е необходим метал
Ако функцията позволява полимер, шприцването на пластмаси споделя архитектурата на машината за шприцване с MIM, но премахва стъпките на отделяне на свързващото вещество и синтероване, както и разходите за метален прах. Това си струва да се запитаме, преди да се цитира какъвто и да е метален процес, дали детайлът изобщо трябва да е метален - и ако е така, дали изискването за метал е структурно, термично, електрическо или козметично, защото всеки отговор сочи към различен процес.
Избирате NOBLE за поддръжка на вашите проекти за шприцване на метал и леене под налягане
NOBLE е китайски производител по договор и китайско-британско съвместно предприятие, признато от правителството за „национално високотехнологично предприятие“. Нашата задълбоченост на обслужване и експертен опит в процесите помагат на клиентите да преминат ефективно от прототип към масово производство на програми за шприцване на метал и леене под налягане, както и върху свързаните с тях механични, довършителни и монтажни дейности.
Програмата за MIM или леене под налягане рядко е просто стъпка от формоването. Тя изисква входни данни за проектиране за производствена пригодност, преди инструментът да бъде изрязан, координация на инструментите, вторична обработка за привеждане на критичните характеристики в допустими граници, повърхностна обработка, проверка спрямо чертежа и сглобяване, ако детайлът се доставя като подвъзел. Ролята на NOBLE е да покрие пълния обхват, така че програмата да не се фрагментира между доставчици, като всяко предаване добавя време и натрупване на допустими граници.
От прототип до серийно производство
Пътят преминава през преглед на дизайна и анализ на производствените възможности, офериране, вземане на проби и след това масово производство, като на всеки етап се прилага една и съща система за качество. На практика това означава качване на CAD файлове и подаване на RFQ (заявка за оферта) с необходимата информация, получаване на анализ на дизайна и прозрачно ценообразуване, след което преминаване към производство и доставка. Услугите за бързо прототипиране и производство в малки обеми на NOBLE са създадени, за да преодолеят разликата между първия артикул и крайното производство, така че дизайнът да може да бъде проверен, преди да се ангажира масовото производство на инструменти.
Системи за качество и пълно обслужване
NOBLE притежава сертификати ISO 9001:2015 и ISO 13485:2016. За купувача ISO 9001:2015 означава документирана система за управление на качеството, която регулира как се планират, произвеждат и проверяват частите; ISO 13485:2016 добавя система за качество, ориентирана към медицинските изделия, която е от значение, когато частта захранва регулирана програма за изделия. В производството NOBLE изпълнява пълен процес на проверка IQC, IPQC и FQC/OQC, с вътрешно тестово и измервателно оборудване, използвано за проверка на компонентите спрямо спецификациите.
Пълната оферта обхваща целия процес от проектиране до монтаж, а не само производство. За MIM или проект за леене под налягане, това означава един партньор за DFM вход, координация на инструментите, вторична обработка, довършителни работи, инспекция и монтаж, което намалява броя на предаванията между доставчиците и поддържа отчетността на едно място. За да започнете проект, споделете вашите чертежи, сплав, обеми и изисквания за качество, а екипът на NOBLE ще ви отговори с обратна връзка за производственост и цени.
Често задавани въпроси за шприцване на метал спрямо леене под налягане
Кой процес трябва да избера за малка, сложна част от неръждаема стомана с десетки хиляди годишно?
Неръждаемата стомана изключва конвенционалното леене под налягане по температура на топене, така че истинското сравнение е MIM спрямо машинната обработка и леенето по инвестиционни модели. При десетки хиляди годишно със сложна геометрия, инструменталната екипировка на MIM се амортизира спрямо обема, а свободата на формата и контролът на толеранса на нетната форма я благоприятстват. Машинната обработка остава резервен вариант с нисък инструментален набор, а леенето по инвестиционни модели покрива геометрия с малък обем или нулева чернова. Проверете изискванията за толеранс и обработка с доставчика, преди да се ангажирате, тъй като те определят колко вторична обработка е необходима на детайла.
Защо леенето под налягане обикновено не може да произвежда части от неръждаема стомана?
Машините с гореща камера работят само с нискотопими цинкови, магнезиеви и оловни сплави. Алуминият при приблизително 620–675 °C трябва да се отлива в студена камера, защото би разтворил потопен цилиндър. Неръждаемата стомана се топи много над тази температура и термичното натоварване би надвишило това, което понася стоманата за матрици H13 — животът на матрицата вече спада от приблизително 60 000–200 000 изстрела в алуминий при около 700 °C до 5,000–50 000 в мед/месинг при около 970 °C. При температури на неръждаема стомана икономичността на матрицата се срива, поради което процесът се третира като процес на цветни метали.
При какъв обем на производство шприцването на метал става икономически по-изгодно от машинната обработка или леенето по инвестиционни модели?
Няма фиксирано число. MIM (машинно-инсталационно производство) има фиксирани разходи за инструменти и суровини, но ниска цена на детайл при обем, така че се подобрява с увеличаване на обема и сложността на геометрията. Механичната обработка има почти нулева нужда от инструменти и висока цена на детайл; леенето по инвестиционни модели е между тях. Разликата между двете зависи от размера на детайла, сплавта, допуска и броя на кухините, а офертата за вашия конкретен детайл е единствената надеждна стойност.
Какво свиване трябва да се предвиди в MIM инструмент и кой го компенсира?
Зелената част е приблизително с 20% по-голяма във всички размери от готовата част, а свиването при синтероване обикновено е 18%–22%, зависимо от обема на свързващото вещество и е изотропно. Производителят на инструменти компенсира в кухината на формата, така че синтерованата част да отговаря на чертежа. Вие предоставяте готовите размери; инструментът носи припуска.
Могат ли отливките под налягане да бъдат обработени машинно и сглобени в завършен комплект?
Да. Отливките под налягане рутинно преминават през подрязване, обработка на критични отвори, обезмасляване, вибрационна обработка, импрегниране и покритие, а отливаните вдлъбнатини, ребра и самозатягащи се елементи могат да намалят броя на частите при сглобяването. Осигурете около 0.010–0.030 инча (0.25–0.75 мм) машинен материал и избягвайте дълбоко рязане под хладилната повърхност, което разкрива подповърхностна порьозност и причинява течове в уплътнителните повърхности.
Какви са алтернативите, когато нито MIM, нито леенето под налягане са подходящи?
- CNC обработка от заготовка — малък обем, строг допуск, липса на бюджет за инструменти.
- Инвестиционно леене — стомана, неръждаема стомана и суперсплави; по-малки обеми; подрязвания или геометрия с нулева извивка.
- Пясъчно леене — големи, прости, малкообемни части.
- Прахова металургия, пресоване и синтероване — по-прости геометрии в обем.
- Пластмасово леене под налягане — когато не е необходимо детайлът да е метален.
Какво трябва да подготвя, преди да поискам оферта за проект с MIM или леене под налягане?
- 3D CAD и 2D чертежи с маркирани допуски и критични характеристики
- Спецификация на сплавта и материала
- Годишни и пикови обеми
- Изисквания за повърхностна обработка и последваща обработка
- Обхват на сглобката, ако частта се доставя като подсглобка
- Изисквания за качество и сертифициране
- Целева времева линия
Елементите, които най-много влияят на цената на инструменталната екипировка, са сложността на геометрията и страничните ефекти при леенето под налягане, както и размерът на детайлите и броят на елементите при MIM; изискванията за обем и толеранс са определящи за сравнението на детайли и в двата случая.
