تفاوت بین قالب گیری تزریقی پودر فلز (MIM) و ماشینکاری CNC و کاربردهای MIM

تفاوت بین قالب گیری تزریقی پودر فلز (MIM) و ماشینکاری CNC

دو روش متداول برای ساخت قطعات فلزی وجود دارد: MIM (Metal Injection Molding) و ماشینکاری CNC. صنایعی مانند پزشکی، خودروسازی، هوافضا و الکترونیک همه به این دو روش متکی هستند. اصول متفاوت است و کاربردها نیز بسیار متفاوت است. انتخاب فرآیند مناسب در هنگام ساخت محصولات بسیار مهم است.

بیایید با MIM (مجموعه تزریق فلز) شروع کنیم. به زبان ساده، قالب‌گیری تزریق پلاستیک و متالورژی پودر را به‌ویژه برای ساخت قطعات فلزی کوچک و پیچیده ترکیب می‌کند. این فرآیند شامل مخلوط کردن پودر فلز با یک چسب برای تشکیل یک ماده، سپس تزریق آن به قالب برای شکل دادن به آن است. سپس با حرارت دادن ماده چسبنده جدا می شود و در نهایت مواد پخته می شوند و در نتیجه یک قطعه فلزی متراکم ایجاد می شود. می توان از مواد زیادی استفاده کرد، از جمله فولاد ضد زنگ، فولاد کم آلیاژ-، فولاد ابزار و آلیاژهای تیتانیوم. اندازه پودر معمولاً 5 تا 20 میکرومتر است و محتوای فلز در ماده اولیه حدود 65٪ تا 72٪ است که عمدتاً برای اطمینان از قالب گیری خوب بدون ایجاد بیش از حد شکننده است. MIM عموماً برای تولید قطعات کوچک، پیچیده و{11}}با حجم بالا استفاده می‌شود.

سپس ماشینکاری CNC وجود دارد که بیشتر مردم با آن آشنایی بیشتری دارند. این شامل یک ماشین{1}}کامپیوتری کنترل شده برای برش مواد است که به تدریج یک قطعه جامد از مواد را به شکل دلخواه در می آورد. می توان آن را با فلزات، پلاستیک و چوب استفاده کرد که دقت و تکرارپذیری بالایی را ارائه می دهد. این به طور گسترده در زمینه های خواستار مانند هوافضا، خودرو و پزشکی استفاده می شود.

بزرگترین تفاوت بین این دو این است که MIM تولید افزودنی است، جایی که مواد کم کم ساخته می شوند. CNC یک تولید کاهشی است که در آن مواد کم کم بریده می شوند. آنها رویکردهای کاملاً متضادی هستند.

هزینه ها نیز متفاوت است. قالب های MIM در مراحل اولیه گران هستند، اما هزینه هر واحد با افزایش حجم کاهش می یابد، به ویژه برای قطعات پیچیده که CNC نمی تواند با آنها مطابقت داشته باشد. CNC برعکس است: برای دسته‌های کوچک قطعات ساده مقرون‌به‌صرفه است، اما هرچه قطعه پیچیده‌تر باشد، CNC زمان و هزینه بیشتری می‌برد و حتی با حجم‌های زیاد، هزینه کاهش نمی‌یابد.

تغییرات طراحی حتی پیچیده تر است. تغییر ساختار یک ماشین MIM (تولید مکانیکی) اساساً مستلزم طراحی مجدد قالب است که پرهزینه و وقت گیر-است. CNC (کنترل عددی کامپیوتری) فقط به تغییر برنامه نیاز دارد، و می توان آن را هر طور که بخواهید تغییر داد و آن را بسیار انعطاف پذیرتر می کند.

تغییرات طراحی حتی پیچیده تر است. تغییر ساختار یک ماشین MIM (تولید مکانیکی) اساساً مستلزم طراحی مجدد قالب است که پرهزینه و وقت گیر-است. CNC (کنترل عددی کامپیوتری) فقط به تغییر برنامه نیاز دارد، و می توان آن را هر طور که بخواهید تغییر داد و آن را بسیار انعطاف پذیرتر می کند.

مزایای MIM عبارتند از: تقریباً بدون ضایعات، استرس داخلی کم، حساسیت کمتر به تغییر شکل، و افزایش سریع تولید-، با یک قالب واحد که قادر به تولید مقدار زیادی از قطعات است. با این حال، معایب نیز آشکار است: تف جوشی می تواند خواص مواد را تحت تاثیر قرار دهد و ممکن است باعث تغییر شکل شود. ماده اولیه ماندگاری دارد. و انتخاب مواد نسبت به ماشینکاری CNC گسترده تر است و آن را فقط برای تولید دسته ای کوچک تا متوسط ​​قطعات کوچک مناسب می کند.

مزایای ماشینکاری CNC عبارتند از دقت بالا، انتخاب مواد انعطاف پذیر، تولید سریع-دسته ای، و اصلاح آسان. معایب آن عبارتند از ضایعات بیشتر، هزینه بیشتر برای قطعات پیچیده، نیاز به ماشین آلات اضافی برای تولید-حجم بزرگ، و تنش داخلی در حین برش، که ممکن است در طول زمان منجر به تغییر شکل شود.

از نظر مواد، MIM می‌تواند از فولاد ضد زنگ، فولاد ابزار، تیتانیوم، کبالت-کروم، آلیاژهای با درجه حرارت بالا، فولاد کربن، آلیاژهای نیکل و آلیاژهای تنگستن عمدتاً به شکل پودر استفاده کند. CNC حتی همه کاره تر است و تقریباً می تواند از تمام مواد مانند آلومینیوم، تیتانیوم، مس، فولاد ضد زنگ و فولاد آلیاژی استفاده کند و مواد جامد را می توان به طور مستقیم مورد استفاده قرار داد.

چه زمانی باید MIM (تولید مکانیکی) را انتخاب کنید؟ هنگامی که حجم زیاد است، قطعات کوچک هستند (ترجیحاً کمتر از 40 گرم، بیش از 100 گرم نیست)، ساختار پیچیده است، الزامات تحمل در حد آنها نیست، طراحی تغییر نخواهد کرد، می خواهید در مواد صرفه جویی کنید و پردازش ثانویه را به حداقل برسانید.

چه زمانی CNC را انتخاب کنیم؟ دسته های کوچک، دقت بسیار بالا، قطعات بزرگ، استرس بالا، مواد خاص، تغییرات مکرر طراحی و عملکرد فوق العاده پایدار.

کنترل کیفیت MIM نیز بسیار مهم است. مواد اولیه و کلاسورها باید هنگام ورود به کارخانه بازرسی شوند. پس از قالب گیری، اندازه بدنه سبز رنگ باید اندازه گیری شود و تراکم و عملکرد نیز باید بررسی شود. پس از پخت، اندازه، تحمل، سطح و عملکرد نیز باید بررسی شود. کنترل فرآیند آماری برای نظارت بر آن به منظور کاهش ضایعات استفاده می شود.

به طور کلی، MIM برای برنامه های پیچیده،-با حجم بالا و ارزان مناسب است. CNC برای دقت بالا، انعطاف پذیری و طیف وسیعی از مواد مناسب است. هیچ بهترین گزینه واحد وجود ندارد. انتخاب به اندازه، ساختار، حجم، دقت مورد نیاز و بودجه قطعات شما بستگی دارد. انتخاب گزینه مناسب مقرون به صرفه‌ترین-است.

کاربردهای عملی قالب گیری تزریقی پودر در زمینه های مختلف

کاربردهای معمول MIM (تولید مکانیکی) برای قطعات دقیق خودرو

چرخ دنده ها (سیستم های قدرت/ انتقال نیرو)

سناریوهای کاربردی

چرخ دنده زمان بندی موتور، دنده پمپ روغن/پمپ آب، هاب همگام ساز گیربکس، پینیون محرک.

مواد

Fe{0}}فولاد آلیاژی نیکل، فولاد ضد زنگ 420، 17-4PH (مقاوم در برابر سایش/استحکام بالا).

مقدار کلیدی

پروفیل های پیچیده دندان و هاب/کلید یکپارچه مراحل ماشینکاری را کاهش می دهد.

چگالی بیشتر یا مساوی 7.6 گرم بر سانتی‌متر مربع، سختی سطح دندان HRC 40~50، مقاوم در برابر سایش و خستگی-.

هزینه تولید انبوه (ظرفیت سالانه بیشتر یا برابر با 100000 واحد) 30 تا 50 درصد کمتر از ماشینکاری است.

خودرو MIM Gear

محفظه سنسور (سیستم کنترل الکترونیکی)

سناریوهای کاربردی

سنسور ABS، سنسور دما/فشار، محفظه و پایه سنسور موقعیت دریچه گاز.

مواد

فولاد ضد زنگ 304/316 (مقاوم در برابر خوردگی)، آلیاژ آلومینیوم (سبک).

مقدار کلیدی

دیواره نازک- (0.5 ~ 1.5 میلی متر) + شیار آب بندی یکپارچه / سوراخ نصب، سطح حفاظت IP{4}}

این دارای خواص محافظ الکترومغناطیسی خوبی است که آن را برای الزامات ضد تداخل الکترونیکی خودرو مناسب می‌سازد.

سازگاری ابعادی بالا، مناسب برای خطوط مونتاژ خودکار.

اجزای انژکتور سوخت (سیستم سوخت)

سناریوهای کاربردی

بدنه سوپاپ انژکتور بنزین/دیزل، نشیمن سوپاپ سوزنی، حلقه کنترل جریان، مجموعه محفظه روغن فشار بالا-.

مواد

آلیاژهای با دمای بالا (مانند Inconel 718)، فولاد ضد زنگ 440C (مقاوم در برابر دمای بالا/فشار بالا/خوردگی).

مقدار کلیدی

سطح آب بندی میکرو{0}}مسیر جریان ریز (φ0.1 ~ 0.5 میلی متر) + فشار بالا- به صورت یک تکه شکل می گیرد تا شرایط فشار بالا- 200 تا 300 بار را برآورده کند.

در برابر دماهای بالا ({2}}40 درجه ~ 150 درجه)، خوردگی سوخت مقاوم است و قابلیت اطمینان طولانی مدت بالایی دارد.

جایگزین ماشین‌کاری دقیق می‌شود، مشکل ماشینکاری سوراخ‌های کوچک/عمیق را حل می‌کند و نرخ بازده را تا 95٪ بهبود می‌بخشد{1}}

اجزای انژکتور سوخت MIM خودرو

سایر اجزای دقیق

توربوشارژر

پروانه کوچک، حلقه تنظیم، سپر حرارتی (آلیاژ با دمای بالا، سبک وزن + مقاوم در برابر درجه حرارت بالا).

گیربکس

چنگال‌ها، لغزنده‌ها و بلوک‌های راهنما (ساختار پیچیده + مقاوم در برابر سایش، جایگزینی آهنگری/ماشینکاری).

سیستم ترمز

هسته دریچه محرک ABS، مونتاژ شیر متناسب (دقت بالا + آب بندی قابل اعتماد).

MIM از یک فناوری "اختیاری" به یک فناوری "ترجیح" در زمینه قطعات دقیق خودرو، به ویژه برای قطعات کوچک و پیچیده مانند چرخ دنده ها، محفظه حسگرها و قطعات انژکتور سوخت تکامل یافته است. عملکرد، دقت، هزینه و سبک‌وزن را متعادل می‌کند و آن را به یک فن‌آوری تولید کلیدی برای توسعه پیشرفته-و تبدیل انرژی جدید خودروها تبدیل می‌کند.