Razlike med brizganjem kovinskega prahu (MIM) in CNC obdelavo
Obstajata dve pogosto uporabljeni metodi za izdelavo kovinskih delov: MIM (brizganje kovin) in CNC obdelava. Industrije, kot so medicina, avtomobilska, vesoljska in elektronika, se vse zanašajo na ti dve metodi. Principi so različni in tudi aplikacije so zelo različne. Izbira pravega postopka je zelo pomembna pri izdelavi izdelkov.
Začnimo z MIM (brizganje kovin). Preprosto povedano, združuje brizganje plastike in prašno metalurgijo, posebej za izdelavo majhnih, kompleksnih kovinskih delov. Postopek vključuje mešanje kovinskega prahu z vezivom, da nastane material, nato pa ga vbrizgamo v kalup, da ga oblikujemo. Vezivo nato odstranimo s segrevanjem, na koncu pa material sintramo, kar povzroči gost kovinski del. Uporabijo se lahko številni materiali, vključno z nerjavnim jeklom, nizko-legiranim jeklom, orodnim jeklom in titanovimi zlitinami. Prah je običajno velik od 5 do 20 mikrometrov, vsebnost kovine v surovini pa je približno 65 % do 72 %, predvsem zaradi zagotavljanja dobrega oblikovanja, ne da bi postal preveč krhek. MIM se običajno uporablja za majhne, zapletene dele in veliko{11}}serijsko proizvodnjo.
Potem je tu CNC obdelava, ki je večini bolj poznana. Vključuje računalniško-nadzorovani stroj za rezanje materialov, ki postopoma oblikuje trden kos materiala v želeno obliko. Uporablja se lahko s kovinami, plastiko in lesom ter nudi visoko natančnost in ponovljivost. Široko se uporablja na zahtevnih področjih, kot so letalstvo, avtomobilizem in medicina.
Največja razlika med obema je, da je MIM aditivna proizvodnja, kjer se materiali gradijo malo po malo; CNC je subtraktivna proizvodnja, kjer se materiali odrezujejo postopoma. Gre za popolnoma nasprotna pristopa.
Tudi stroški so različni. Kalupi MIM so v zgodnjih fazah dragi, vendar se cena na enoto zmanjšuje, ko se obseg povečuje, zlasti za kompleksne dele, ki jim CNC ni kos. CNC je nasprotno: stroškovno-je učinkovit za majhne serije enostavnih delov, vendar bolj ko je kos zapleten, več časa in denarja potrebuje CNC, stroški pa se ne zmanjšajo veliko niti pri velikih količinah.
Oblikovne spremembe so še bolj zapletene. Spreminjanje strukture stroja MIM (Mechanical Manufacturing) v bistvu zahteva preoblikovanje kalupa, kar je drago in dolgotrajno-. CNC (računalniško numerično krmiljenje) zahteva samo spremembo programa in ga je mogoče spremeniti, kakor koli želite, zaradi česar je veliko bolj prilagodljiv.
Oblikovne spremembe so še bolj zapletene. Spreminjanje strukture stroja MIM (Mechanical Manufacturing) v bistvu zahteva preoblikovanje kalupa, kar je drago in dolgotrajno-. CNC (računalniško numerično krmiljenje) zahteva samo spremembo programa in ga je mogoče spremeniti, kakor koli želite, zaradi česar je veliko bolj prilagodljiv.
Prednosti MIM vključujejo skoraj nič odpadkov, nizko notranjo napetost, manjšo dovzetnost za deformacije in hitro povečanje proizvodnje-z enim samim kalupom, ki lahko proizvede veliko količino delov. Vendar pa so očitne tudi slabosti: sintranje lahko vpliva na lastnosti materiala in lahko povzroči deformacijo; surovina ima rok trajanja; izbor materialov pa je manj obsežen kot pri CNC obdelavi, zaradi česar je primeren samo za majhno do srednjeserijsko proizvodnjo majhnih delov.
Prednosti CNC obdelave so visoka natančnost, prilagodljiva izbira materiala, hitra malo-serijska proizvodnja in enostavno spreminjanje. Slabosti so večji odpadki, višji stroški za kompleksne dele, potreba po dodatnih strojih za veliko-serijsko proizvodnjo in notranja napetost med rezanjem, ki lahko sčasoma povzroči deformacijo.
Kar zadeva materiale, lahko MIM uporablja nerjavno jeklo, orodno jeklo, titan, kobalt-krom, visoko-temperaturne zlitine, ogljikovo jeklo, nikljeve zlitine in volframove zlitine, predvsem v obliki prahu. CNC je še bolj vsestranski, saj lahko uporablja skoraj vse materiale, kot so aluminij, titan, baker, nerjavno jeklo in legirano jeklo, trdne materiale pa je mogoče uporabiti neposredno.
Kdaj izbrati MIM (Mechanical Manufacturing)? Ko je prostornina velika, so deli majhni (po možnosti pod 40 gramov, ne več kot 100 gramov), struktura je zapletena, tolerančne zahteve niso na meji, dizajn ne bo spremenjen, želite prihraniti materiale in zmanjšati sekundarno obdelavo.
Kdaj izbrati CNC? Majhne serije, izjemno visoka natančnost, veliki deli, visoka obremenitev, posebni materiali, pogoste spremembe dizajna in izjemno stabilno delovanje.
Zelo pomemben je tudi nadzor kakovosti MIM. Surovine in veziva je treba pregledati, ko vstopijo v tovarno. Po oblikovanju je treba izmeriti velikost zelenega telesa, preveriti pa je treba tudi gostoto in učinkovitost. Po sintranju je treba preveriti tudi velikost, toleranco, površino in zmogljivost. Uporablja se statistični nadzor postopka, da se ga spremlja in zmanjša odpad.
Na splošno je MIM primeren za zapletene,-obsežne in poceni aplikacije; CNC je primeren za visoko natančnost, prilagodljivost in široko paleto materialov. Ni ene same najboljše možnosti; izbira je odvisna od velikosti, strukture, prostornine, zahtev glede natančnosti in proračuna vaših delov. Izbira prave možnosti je stroškovno-najučinkovitejša.
Praktična uporaba brizganja prahu na različnih področjih
|
Serijska številka |
Področja uporabe |
Prašno brizgani izdelki |
|
1 |
Elektronske komunikacije |
Reža za kartico SIM, vibrator, komponente diskovnega pogona, priključki za kable, ohišja elektronskih cevi, računalniške tiskalne glave, elektronski paketi, materiali za odvod toplote |
|
2 |
Avtomobilska industrija |
Komponente ključavnice za nadzor vžiga, rotor turbopolnilnika, komponente vodila ventila, komponente avtomobilskega zavornega sistema, komponente avtomobilskega senčnika |
|
3 |
Medicinski pripomočki |
Ortodontski nosilci, igle za notranji šiv, klešče za biopsijo, zaščita pred sevanjem |
|
4 |
Mrticles za vsakodnevno uporabo |
Etuiji za ure, paščki za ure, zaponke za ure, glave in majice palic za golf, zaponke za športne čevlje, deli za športno strelno orožje, udarci za vezavo dokumentov, majhni deli za očala, varnostne ključavnice in brivske škarje. |
|
5 |
Strojna industrija |
Nepravilni rezkarji, rezilna orodja, mikro zobniki in drobni mehanski deli, čolni tekstilnih strojev |
|
6 |
Orožje in oprema |
Minski rotor, sprožilec pištole, oklep-jedro izstrelka, podnožje sprednjega merka, puščice v grozdu |
|
7 |
Aerospace |
Tečaji letalskih kril, raketne šobe, repne rebra izstrelkov, keramična jedra turbinskih lopatic |
Tipične uporabe MIM (mehanske proizvodnje) za avtomobilske natančne komponente
Zobniki (sistemi moči/prenosa)
Scenariji uporabe
Krmiljenje motorja, zobnik oljne črpalke/vodne črpalke, pesto sinhronizatorja menjalnika, zobnik aktuatorja.
Material
Fe-Ni legirano jeklo, nerjaveče jeklo 420, 17-4PH (visoka trdnost/odporno proti obrabi).
Ključna vrednost
Kompleksni profili zob in integrirano pesto/utor za ključ zmanjšajo število korakov strojne obdelave.
Gostota večja ali enaka 7,6 g/cm³, trdota površine zob HRC 40~50, odporen-na obrabo in-utrujanje.
Masovna proizvodnja (letna zmogljivost večja ali enaka 100.000 enot) stane 30–50 % manj kot strojna obdelava.
Avtomobilska oprema MIM
Ohišje senzorja (elektronski nadzorni sistem)
Scenariji uporabe
Senzor ABS, senzor temperature/tlaka, ohišje in podstavek senzorja položaja plina.
Material
Nerjaveče jeklo 304/316 (odporno proti koroziji), aluminijeva zlitina (lahka).
Ključna vrednost
Tanko{0}}stensko (0,5~1,5 mm) + integriran tesnilni utor/montažna luknja, stopnja zaščite IP67+.
Ima dobre lastnosti elektromagnetne zaščite, zaradi česar je primeren za zahteve avtomobilske elektronike glede-motenja.
Visoka dimenzijska konsistenca, primerna za avtomatizirane montažne linije.
Sestavni deli injektorja goriva (sistem goriva)
Scenariji uporabe
Telo ventila za vbrizgavanje bencina/dizla, sedež igelnega ventila, obroč za krmiljenje pretoka, visoko{0}}sklop oljne komore.
Material
Visoko{0}}temperaturne zlitine (kot je Inconel 718), nerjaveče jeklo 440C (odporno na visoko temperaturo/visok tlak/korozijo).
Ključna vrednost
Mikro-fina pretočna pot (φ0,1~0,5 mm) + visoko{4}}tesnilna površina sta oblikovana v enem kosu, da ustrezata visokim-tlačnim pogojem 200~300 barov.
Odporen je na visoke temperature (-40 stopinj ~150 stopinj), korozijo goriva in ima visoko dolgoročno zanesljivost.
Nadomešča natančno obdelavo, rešuje problem obdelave majhnih/globokih lukenj in izboljša stopnjo izkoristka na 95 %+.
Avtomobilske komponente za vbrizgavanje goriva MIM
Druge natančne komponente
Turbopolnilnik
Majhen rotor, nastavitveni obroč, toplotni ščit (visokotemperaturna zlitina, lahek + odporen na visoke temperature).
Menjalnik
Prestavne vilice, drsniki in vodilni bloki (kompleksna struktura + odpornost-na obrabo, nadomešča kovanje/strojno obdelavo).
Zavorni sistem
ABS jedro ventila aktuatorja, proporcionalni sklop ventila (visoka natančnost + zanesljivo tesnjenje).
MIM se je razvil iz "neobvezne" v "prednostno" tehnologijo na področju natančnih avtomobilskih delov, zlasti za majhne in kompleksne komponente, kot so zobniki, ohišja senzorjev in deli za vbrizgavanje goriva. Usklajuje zmogljivost, natančnost, ceno in majhno težo, zaradi česar je ključna proizvodna tehnologija za vrhunski-razvoj in novo energetsko transformacijo avtomobilov.
