Razlike između brizganja metalnog praha (MIM) i CNC strojne obrade
Postoje dvije najčešće korištene metode za izradu metalnih dijelova: MIM (Metal Injection Molding) i CNC strojna obrada. Industrije poput medicinske, automobilske, zrakoplovne i elektronike oslanjaju se na ove dvije metode. Principi su različiti, a primjene su također vrlo različite. Odabir pravog postupka doista je ključan pri izradi proizvoda.
Počnimo s MIM-om (metalno brizganje). Jednostavno rečeno, kombinira brizganje plastike i metalurgiju praha, posebno za izradu malih, složenih metalnih dijelova. Proces uključuje miješanje metalnog praha s vezivom kako bi se formirao materijal, zatim njegovo ubrizgavanje u kalup kako bi se oblikovalo. Vezivo se zatim uklanja zagrijavanjem, a na kraju se materijal sinterira, što rezultira gustim metalnim dijelom. Mogu se koristiti mnogi materijali, uključujući nehrđajući čelik, nisko-legirani čelik, alatni čelik i legure titana. Prah je obično veličine 5 do 20 mikrometara, a sadržaj metala u sirovini je oko 65% do 72%, uglavnom kako bi se osiguralo dobro oblikovanje bez da postane previše krt. MIM se općenito koristi za male, složene dijelove i veliku{11}}produkciju.
Zatim, tu je CNC obrada, s kojom je većina ljudi bolje upoznata. Uključuje računalno-kontrolirani stroj za rezanje materijala, postupno oblikovanje čvrstog komada materijala u željeni oblik. Može se koristiti s metalima, plastikom i drvom, nudeći visoku preciznost i ponovljivost. Široko se koristi u zahtjevnim područjima kao što su zrakoplovstvo, automobilska industrija i medicina.
Najveća razlika između to dvoje je u tome što je MIM aditivna proizvodnja, gdje se materijali izgrađuju malo po malo; CNC je subtraktivna proizvodnja, gdje se materijali odsijecaju malo po malo. To su potpuno suprotni pristupi.
Troškovi su također različiti. MIM kalupi su skupi u ranim fazama, ali cijena po jedinici opada kako se volumen povećava, posebno za složene dijelove, kojima CNC ne može parirati. CNC je suprotnost: isplativ je-za male serije jednostavnih dijelova, ali što je dio složeniji, potrebno je više vremena i novca za CNC, a cijena se ne smanjuje mnogo čak ni s velikim količinama.
Izmjene dizajna još su kompliciranije. Promjena strukture MIM (Mechanical Manufacturing) stroja u osnovi zahtijeva redizajniranje kalupa, što je skupo i dugotrajno-. CNC (Computer Numerical Control) zahtijeva samo promjenu programa, a može se mijenjati kako god želite, što ga čini mnogo fleksibilnijim.
Izmjene dizajna još su kompliciranije. Promjena strukture MIM (Mechanical Manufacturing) stroja u osnovi zahtijeva redizajniranje kalupa, što je skupo i dugotrajno-. CNC (Computer Numerical Control) zahtijeva samo promjenu programa, a može se mijenjati kako god želite, što ga čini mnogo fleksibilnijim.
Prednosti MIM-a uključuju gotovo nikakav otpad, nisko unutarnje naprezanje, manju osjetljivost na deformacije i brzo povećanje proizvodnje-, s jednim kalupom koji može proizvesti veliku količinu dijelova. Međutim, nedostaci su također očiti: sinteriranje može utjecati na svojstva materijala i može uzrokovati deformacije; sirovina ima rok trajanja; a izbor materijala je manje opsežan nego kod CNC strojne obrade, što ga čini prikladnim samo za male do srednje serijske proizvodnje malih dijelova.
Prednosti CNC obrade su visoka preciznost, fleksibilan odabir materijala, brza proizvodnja malih{0}}serija i laka modifikacija. Nedostaci su veći otpad, veća cijena za složene dijelove, potreba za dodatnim strojevima za-veliku proizvodnju i unutarnje naprezanje tijekom rezanja, što može dovesti do deformacije tijekom vremena.
Što se tiče materijala, MIM može koristiti nehrđajući čelik, alatni čelik, titan, kobalt-krom, visoko-temperaturne legure, ugljični čelik, legure nikla i legure volframa, uglavnom u obliku praha. CNC je još svestraniji, može koristiti gotovo sve materijale kao što su aluminij, titan, bakar, nehrđajući čelik i legirani čelik, a čvrsti materijali mogu se koristiti izravno.
Kada odabrati MIM (Mechanical Manufacturing)? Kada je volumen velik, dijelovi su mali (po mogućnosti ispod 40 grama, ne preko 100 grama), struktura je složena, zahtjevi tolerancije nisu na granici, dizajn se neće mijenjati, želite uštedjeti materijale i minimizirati sekundarnu obradu.
Kada odabrati CNC? Male serije, iznimno visoka preciznost, veliki dijelovi, veliki stres, posebni materijali, česte promjene dizajna i iznimno stabilne performanse.
Kontrola kvalitete MIM-a također je vrlo važna. Sirovine i veziva moraju se pregledati kada ulaze u tvornicu. Nakon kalupljenja potrebno je izmjeriti veličinu zelenog tijela, te provjeriti gustoću i učinak. Nakon sinteriranja također se moraju provjeriti veličina, tolerancija, površina i izvedba. Statistička kontrola procesa koristi se kako bi se nadgledalo kako bi se smanjio otpad.
Općenito, MIM je prikladan za složene,-velike i jeftine aplikacije; CNC je prikladan za visoku preciznost, fleksibilnost i širok raspon materijala. Ne postoji najbolja opcija; izbor ovisi o veličini, strukturi, volumenu, zahtjevima za preciznošću i proračunu vaših dijelova. Odabir prave opcije je-najisplativiji.
Praktične primjene injekcijskog prešanja praha u raznim područjima
|
Serijski broj |
Područja primjene |
Proizvodi brizgani u prahu |
|
1 |
Elektroničke komunikacije |
Utor za SIM karticu, vibrator, komponente diskovnog pogona, kabelski konektori, kućišta elektronskih cijevi, računalne ispisne glave, elektronički paketi, materijali za hladnjak |
|
2 |
Automobilska industrija |
Komponente brave za kontrolu paljenja, rotor turbopunjača, komponente vodilice ventila, komponente automobilskog kočionog sustava, komponente automobilskog suncobrana |
|
3 |
Medicinski uređaji |
Ortodontske bravice, igle za unutarnje šavove, pinceta za biopsiju, zaštita od zračenja |
|
4 |
Mrticles za svakodnevnu upotrebu |
Kućišta za satove, remeni za satove, kopče za satove, glave palica za golf i majice, kopče za sportske cipele, dijelovi za sportsko vatreno oružje, bušilice za uvezivanje dokumenata, mali dijelovi za naočale, sigurnosne brave i brijačke škare. |
|
5 |
Industrija strojeva |
Nepravilna glodala, alati za rezanje, mikro zupčanici i sitni mehanički dijelovi, ručice tekstilnih strojeva |
|
6 |
Oružje i oprema |
Rotor mine, okidač pištolja, jezgra-probojnog projektila, baza prednjeg nišana, strijele u obliku klastera |
|
7 |
Aerospace |
Šarke krila zrakoplova, raketne mlaznice, repna peraja projektila, keramičke jezgre turbinskih lopatica |
Tipične primjene MIM-a (Mechanical Manufacturing) za automobilske precizne komponente
Zupčanici (sustavi snage/prijenosa)
Scenariji primjene
Razvodni zupčanik motora, zupčanik pumpe za ulje/vodene pumpe, glavčina sinkrona mjenjača, zupčanik aktuatora.
Materijal
Fe-Ni legirani čelik, nehrđajući čelik 420, 17-4PH (visoka čvrstoća/otporan na habanje).
Ključna vrijednost
Složeni profili zuba i integrirana glavčina/utor za klin smanjuju korake strojne obrade.
Gustoća veća ili jednaka 7,6 g/cm³, tvrdoća površine zuba HRC 40~50, otporan-na habanje i-na umor.
Masovna proizvodnja (godišnji kapacitet veći od ili jednak 100 000 jedinica) košta 30-50% manje od strojne obrade.
Automobilska MIM oprema
Kućište senzora (elektronički sustav upravljanja)
Scenariji primjene
ABS senzor, senzor temperature/tlaka, kućište i baza senzora položaja leptira za gas.
Materijal
Nehrđajući čelik 304/316 (otporan na koroziju), legura aluminija (lagana).
Ključna vrijednost
Tankih-zida (0,5~1,5 mm) + integrirani utor za brtvljenje/montažna rupa, razina zaštite IP67+.
Ima dobra elektromagnetska svojstva zaštite, što ga čini prikladnim za-zahtjeve automobilske elektronike protiv smetnji.
Konzistencija velikih dimenzija, pogodna za automatizirane montažne linije.
Komponente mlaznice za gorivo (sustav goriva)
Scenariji primjene
Tijelo ventila za ubrizgavanje benzina/dizela, sjedište igličastog ventila, prsten za kontrolu protoka, visoko{0}}sklop komore za ulje.
Materijal
Visok{0}}legure (kao što je Inconel 718), nehrđajući čelik 440C (otporan na visoke temperature/visoki tlak/koroziju).
Ključna vrijednost
Mikro-fina staza protoka (φ0,1~0,5 mm) + visoko{4}}brtvena površina oblikovane su u jednom komadu kako bi zadovoljile-uvjete visokog tlaka od 200~300 bara.
Otporan je na visoke temperature (-40 stupnjeva ~150 stupnjeva), koroziju goriva i ima visoku dugotrajnu pouzdanost.
Zamjenjuje preciznu strojnu obradu, rješava problem strojne obrade malih/dubokih rupa i poboljšava stopu iskorištenja na 95%+.
Automobilske MIM komponente mlaznice za gorivo
Ostale precizne komponente
Turbopunjač
Mali impeler, prsten za podešavanje, toplinski štit (legura za visoke temperature, lagana + otporna na visoke temperature).
Mjenjač
Vilice mjenjača, klizači i blokovi vodilica (složena struktura + otpornost-na habanje, zamjena za kovanje/strojnu obradu).
Sustav kočenja
Jezgra ventila pokretača ABS, proporcionalni sklop ventila (visoka preciznost + pouzdano brtvljenje).
MIM se razvio od "opcijske" do "poželjne" tehnologije u području preciznih automobilskih dijelova, posebno za male i složene komponente kao što su zupčanici, kućišta senzora i dijelovi mlaznica za gorivo. Uravnotežuje performanse, preciznost, cijenu i malu težinu, što ga čini ključnom proizvodnom tehnologijom za vrhunski-razvoj i novu energetsku transformaciju automobila.
