Különbségek a fémporos fröccsöntés (MIM) és a CNC megmunkálás között
A fémalkatrészek gyártására két általánosan használt módszer létezik: MIM (Metal Injection Molding) és CNC megmunkálás. Az olyan iparágak, mint az orvostudomány, az autóipar, a repülőgépipar és az elektronikai ipar, mind erre a két módszerre támaszkodnak. Az elvek mások, és az alkalmazások is nagyon eltérőek. A megfelelő eljárás kiválasztása nagyon fontos a termékek elkészítésekor.
Kezdjük a MIM-mel (fémfröccsöntés). Egyszerűen fogalmazva, ötvözi a műanyag fröccsöntést és a porkohászatot, kifejezetten kicsi, összetett fém alkatrészek készítésére. Az eljárás abból áll, hogy fémport összekevernek egy kötőanyaggal, hogy anyagot képezzenek, majd formába fecskendezve formázzák. Ezután a kötőanyagot melegítéssel eltávolítják, végül az anyagot szinterezik, ami egy sűrű fémrészt eredményez. Számos anyag használható, beleértve a rozsdamentes acélt, az alacsony-ötvözött acélt, a szerszámacélt és a titánötvözeteket. A por jellemzően 5-20 mikrométer méretű, és a nyersanyag fémtartalma körülbelül 65-72%, főként a jó formázás biztosítása érdekében anélkül, hogy túlságosan törékennyé tenné. A MIM-et általában kisméretű, összetett alkatrészekhez és nagy mennyiségű{11}}gyártáshoz használják.
Aztán ott van a CNC megmunkálás, amit a legtöbben jobban ismernek. Ez egy számítógéppel{1}}vezérelt gépet foglal magában, amely anyagokat vág, fokozatosan a kívánt formára formálva egy szilárd anyagdarabot. Fémekkel, műanyagokkal és fával használható, nagy pontosságot és ismételhetőséget biztosítva. Széles körben használják olyan igényes területeken, mint a repülőgépipar, az autóipar és az orvostudomány.
A legnagyobb különbség a kettő között, hogy a MIM az additív gyártás, ahol az anyagokat apránként építik fel; A CNC szubtraktív gyártás, ahol az anyagokat apránként vágják le. Ezek teljesen ellentétes megközelítések.
A költségek is eltérőek. A MIM öntőformák korai szakaszában drágák, de az egységenkénti költség csökken a térfogat növekedésével, különösen az összetett alkatrészek esetében, amelyekhez a CNC nem tud párosítani. A CNC ennek az ellenkezője: költséghatékony-az egyszerű alkatrészek kis tételeiben, de minél összetettebb az alkatrész, annál több időt és pénzt vesz igénybe a CNC, és a költség még nagy mennyiségek esetén sem csökken.
A tervezési módosítások még bonyolultabbak. A MIM (Mechanical Manufacturing) gép szerkezetének megváltoztatása alapvetően az öntőforma újratervezését igényli, ami költséges és időigényes{1}}. A CNC (Computer Numerical Control) csak a program módosítását igényli, és tetszés szerint módosítható, így sokkal rugalmasabb.
A tervezési módosítások még bonyolultabbak. A MIM (Mechanical Manufacturing) gép szerkezetének megváltoztatása alapvetően az öntőforma újratervezését igényli, ami költséges és időigényes{1}}. A CNC (Computer Numerical Control) csak a program módosítását igényli, és tetszés szerint módosítható, így sokkal rugalmasabb.
A MIM előnyei közé tartozik a szinte semmiféle pazarlás, az alacsony belső feszültség, a kisebb deformálódási hajlam és a gyors gyártás{0}}felfutása, egyetlen szerszámmal, amely nagy mennyiségű alkatrész előállítására képes. A hátrányok azonban nyilvánvalóak: a szinterezés befolyásolhatja az anyag tulajdonságait és deformációt okozhat; az alapanyagnak eltarthatósági ideje van; és az anyagválaszték kevésbé kiterjedt, mint a CNC megmunkálásnál, így csak kis és közepes darabszámú alkatrészek gyártására alkalmas.
A CNC megmunkálás előnyei a nagy pontosság, a rugalmas anyagválasztás, a gyors, kis{0}}szériás gyártás és az egyszerű módosítás. Hátránya a nagyobb pazarlás, az összetett alkatrészek magasabb költsége, a további gépek szükségessége a nagy mennyiségű gyártáshoz, valamint a vágás közbeni belső feszültség, amely idővel deformációhoz vezethet.
Anyagok tekintetében a MIM használhat rozsdamentes acélt, szerszámacélt, titánt, kobalt-krómot, magas-hőmérsékletű ötvözeteket, szénacélt, nikkelötvözeteket és volfrámötvözeteket, főleg por formájában. A CNC még sokoldalúbb, szinte minden anyag, például alumínium, titán, réz, rozsdamentes acél és ötvözött acél felhasználására alkalmas, a szilárd anyagok pedig közvetlenül felhasználhatók.
Mikor érdemes a MIM-et (mechanikus gyártást) választani? Ha nagy a térfogat, az alkatrészek kicsik (lehetőleg 40 gramm alattiak, legfeljebb 100 gramm), a szerkezet összetett, a tűréskövetelmények nincsenek a határon, a kialakítás nem változik, anyagokat takarít meg, és minimalizálja a másodlagos feldolgozást.
Mikor válassz CNC-t? Kis tételek, rendkívül nagy pontosság, nagy alkatrészek, nagy igénybevétel, speciális anyagok, gyakori tervezési változtatások és kivételesen stabil teljesítmény.
A MIM minőségellenőrzése szintén nagyon fontos. Az alapanyagokat és a kötőanyagokat a gyárba kerüléskor ellenőrizni kell. A formázás után meg kell mérni a zöld test méretét, valamint ellenőrizni kell a sűrűséget és a teljesítményt is. Szinterezés után a méretet, a tűréshatárt, a felületet és a teljesítményt is ellenőrizni kell. Statisztikai folyamatszabályozást használnak a szemmel tartására, hogy csökkentsék a selejt mennyiségét.
A MIM általában alkalmas összetett,{0}}nagy mennyiségű és olcsó alkalmazásokhoz; A CNC nagy pontosságra, rugalmasságra és sokféle anyagra alkalmas. Nincs egyetlen legjobb lehetőség; a választás az alkatrészek méretétől, szerkezetétől, térfogatától, pontossági követelményeitől és költségvetésétől függ. A megfelelő lehetőség kiválasztása a legköltséghatékonyabb-.
Porfröccsöntés gyakorlati alkalmazásai különböző területeken
|
Sorozatszám |
Alkalmazási területek |
Por fröccsöntött termékek |
|
1 |
Elektronikus kommunikáció |
SIM-kártya foglalat, vibrátor, lemezmeghajtó alkatrészek, kábelcsatlakozók, elektroncső házak, számítógépes nyomtatófejek, elektronikai csomagok, hűtőborda anyagok |
|
2 |
Autóipar |
Gyújtásvezérlő zár alkatrészei, turbófeltöltő rotor, szelepvezető alkatrészek, gépjármű fékrendszer alkatrészei, autóipari napvédő alkatrészek |
|
3 |
Orvosi eszközök |
Fogszabályozási konzolok, belső varrótűk, biopsziás csipeszek, sugárvédő pajzs |
|
4 |
Mrticles mindennapi használatra |
Óratokok, óraszíjak, óracsatok, golfütő fejek és pólók, sportcipők csatjai, sportlőfegyver-alkatrészek, dokumentumkötési ütések, kis szemüvegalkatrészek, biztonsági zárak és borbélyolló. |
|
5 |
Gépipar |
Szabálytalan marók, vágószerszámok, mikro fogaskerekek és kis mechanikai alkatrészek, textilgép inga |
|
6 |
Fegyverek és felszerelések |
Aknarotor, pisztolyravasz, páncél-lyukasztó lövedékmag, elülső irányzékalap, fürtnyilú darts |
|
7 |
Repülőgép |
Repülőgép szárnypántok, rakétafúvókák, rakéta farokbordái, kerámia turbinalapátmagok |
A MIM (Mechanical Manufacturing) tipikus alkalmazásai autóipari precíziós alkatrészekhez
Fogaskerekek (erőmű/hajtóműrendszerek)
Alkalmazási forgatókönyvek
Motor vezérmű, olajszivattyú/vízszivattyú fogaskerék, sebességváltó szinkronizáló agy, működtető fogaskerék.
Anyag
Fe-Ni-ötvözet acél, 420 rozsdamentes acél, 17-4PH (nagy szilárdságú/kopásálló).
Kulcsérték
A komplex fogprofilok és az integrált agy/kulcshorony csökkenti a megmunkálási lépéseket.
Sűrűség 7,6 g/cm³ vagy annál nagyobb, fogfelületi keménység HRC 40-50, kopásálló- és kifáradás-álló.
A tömeggyártás (100 000 egységnél nagyobb vagy azzal egyenlő éves kapacitás) 30-50%-kal kevesebb, mint a megmunkálás.
Autóipari MIM Gear
Érzékelőház (elektronikus vezérlőrendszer)
Alkalmazási forgatókönyvek
ABS érzékelő, hőmérséklet/nyomás érzékelő, fojtószelep helyzetérzékelő háza és talpa.
Anyag
304/316 rozsdamentes acél (korrózióálló), alumínium ötvözet (könnyű).
Kulcsérték
Vékony-falú (0,5-1,5 mm) + integrált tömítőhorony/szerelési furat, IP védettségi fokozat67+.
Jó elektromágneses árnyékolási tulajdonságokkal rendelkezik, így alkalmas az autóelektronika interferenciái elleni-követelményeinek kielégítésére.
Nagy méretkonzisztencia, alkalmas automatizált összeszerelő sorokhoz.
Üzemanyag-befecskendező alkatrészei (üzemanyag-rendszer)
Alkalmazási forgatókönyvek
Benzin/dízel befecskendező szelepház, tűszelepülés, áramlásszabályozó gyűrű, nagynyomású{0}}olajkamra szerelvény.
Anyag
Magas-hőmérsékletű ötvözetek (például Inconel 718), 440 C-os rozsdamentes acél (magas hőmérsékletnek/magas nyomásnak/korróziónak ellenálló).
Kulcsérték
A mikro-finom áramlási út (φ0,1–0,5 mm) + a nagy-nyomású tömítőfelület egy darabban van kialakítva, hogy megfeleljen a 200–300 bar magas-nyomási feltételeknek.
Ellenáll a magas hőmérsékletnek (-40 fok ~ 150 fok), az üzemanyag korróziójának, és nagy hosszú távú megbízhatósággal rendelkezik.
Felváltja a precíziós megmunkálást, megoldja a kis/mély furatok megmunkálásának problémáját, és 95%-ra javítja a hozamot+.
Autóipari MIM üzemanyag-befecskendező alkatrészek
Egyéb precíziós alkatrészek
Turbófeltöltő
Kis járókerék, beállító gyűrű, hővédő (magas hőmérsékletű ötvözet, könnyű + magas hőmérsékletnek ellenálló).
Sebességváltó
Váltóvillák, csúszkák és vezetőblokkok (összetett szerkezet + kopásálló-, kovácsolás/megmunkálás helyett).
Fékrendszer
ABS működtető szelep mag, arányos szelep szerelvény (nagy pontosságú + megbízható tömítés).
A MIM „opcionális” technológiából „preferált” technológiává fejlődött a precíziós autóalkatrészek területén, különösen a kis és összetett alkatrészek, például a fogaskerekek, érzékelőházak és üzemanyag-befecskendezők alkatrészei esetében. Kiegyensúlyozza a teljesítményt, a pontosságot, a költségeket és a könnyű súlyt, így kulcsfontosságú gyártási technológiává válik az autók csúcskategóriás-fejlesztésében és új energiaátalakításában.
