Vstřikování kovů nebo Kovový prášek MIMje výrobní proces, který si získává oblibu díky své schopnosti vyrábět složité, vysoce přesné kovové díly ve velkých objemech. Podstatou procesu MIM je použití vstupní suroviny sestávající z jemných částic kovového prášku smíchaných s pojivem. Po vstříknutí do formy umožňuje tato vstupní surovina tvarovat složité tvary, které by při jiných technikách obrábění kovů byly obtížné nebo nemožné.

Klíčovou složkou, která činí MIM životaschopným, jsou specializované Kovový prášek MIM použity. Tento prášek, jehož velikost částic je obvykle menší než 20 mikronů, zajišťuje obsah kovu v konečném dílu. Ne všechny kovové prášky se však pro MIM dobře hodí. Vlastnosti prášku, jako je složení, distribuce velikosti částic, morfologie, rychlost toku a čistota, mohou ovlivnit proces vstřikování a vlastnosti hotových součástí.

Tento průvodce se podrobně zabývá kovovými prášky pro MIM - co to jsou, jak fungují a jak vybrat ten správný. Zahrnuje vše od metod výroby prášků, klasifikace a průmyslových norem až po to, jak složení a vlastnosti prášků ovlivňují chování vstupních surovin a vlastnosti dílů MIM. Přečtěte si ucelený přehled o této nedílné surovině pro MIM.

Kovový prášek MIM Složení

Proces MIM je vhodný pro širokou škálu kovů a slitin jako základní materiál prášku. Každý z nich nabízí jiné vlastnosti, od vysokopevnostních ocelí až po slitiny s tvarovou pamětí. Mezi běžné kategorie patří:

Tabulka: Běžné složení kovových prášků MIM a jejich pozoruhodné vlastnosti

Specifické chemické složení je klíčovým faktorem, který určuje vlastnosti a výkon finálního dílu MIM. Výrobci prášků proto přísně kontrolují složení, aby dosáhli přísných tolerancí.

Běžné prvky legované obecnými kovy, jako je železo, nikl a kobalt, slouží k různým účelům:

• Chrom, molybden, vanad - zvyšují pevnost, houževnatost, odolnost proti opotřebení
• Uhlík, bór, titan - zvýšení tvrdosti tepelným zpracováním
• Nikl, mangan - modulují transformační teploty
• Měď - zlepšuje vodivost a odolnost proti korozi
• Wolfram, tantal - podstatně zvyšují hustotu

Flexibilita technologie MIM umožňuje konstruktérům optimalizovat vlastnosti, jako je tuhost, tvrdost nebo elektrický odpor, pro konkrétní aplikaci pečlivým výběrem materiálu.

Kovový prášek MIM Výrobní metody

Existuje několik vyspělých metod výroby kovových prášků v měřítku a s přesností potřebnou pro MIM. Dva nejvýznamnější způsoby jsou:

Tabulka: Srovnání běžných komerčních způsobů výroby kovového prášku MIM

Sekundární zpracování, jako je žíhání, drcení, prosévání a míchání, se používá k dosažení cílové distribuce velikosti částic, morfologie a dalších vlastností. Prášky MIM připravené k použití jsou vysoce sférické s řízenou mikrostrukturou přizpůsobenou slitině a aplikaci.

Kovový prášek MIM Velikost částic

Určující vlastností vstupní suroviny pro MIM je jemná velikost částic, která je nezbytná pro dosažení vysoké hustoty slinování a vytvoření komplexní geometrie. Pro nerezovou ocel 17-4PH, běžnou slitinu MIM, je v níže uvedeném grafu znázorněn typický rozsah velikosti částic:

Typická distribuce velikosti částic pro plynem atomizovanou nerezovou ocel 17-4PH podle normy MPIF 35

Klíčové poznatky:

• Více než 90% částic spadá do rozmezí 1-20 mikronů.
• Medián velikosti částic mezi 4-5 mikrony
• Prášky mimo toto rozdělení mohou způsobit vady při lisování nebo spékání.

Kontrola velikosti částic má zásadní význam pro tok prášku a hustotu balení při vstřikování. Ultrajemné částice mohou být kohezní a aglomerovat, zatímco velké částice způsobují tření o stěny a nerovnoměrné rozložení pojiva. Prášky MIM musí tyto faktory vyvážit.

Morfologie kovového prášku MIM

Kromě kontroly velikosti v mikroskopickém měřítku jsou zásadní také tvar a struktura povrchu prášku. Plynová atomizace vytváří vysoce kulovité, hladké prášky optimální pro podávání MIM.

Ve srovnání s tím mohou částice rozprašované vodou, i když jsou nepravidelnější, nabídnout lepší tření mezi částicemi a pevnost v zeleném stavu. Někdy se používají směsi morfologií prášku.

Mikrofotografie porovnávající běžné morfologie prášku MIM

Úvahy o morfologii prášku:

• Hladké, sférické částice zlepšují průtok lisovacím zařízením.
• Hrubší částice se satelity se mohou mechanicky propojit a zvýšit tak pevnost zeleně.
• Nepravidelné tvary způsobují, že částice jsou soudržnější a náchylnější k aglomeraci.

Formulátor vstupní suroviny volí optimální rovnováhu mezi sypkostí prášku a přilnavostí pojiva na základě potřeb konečného dílu.

Normy pro kovové prášky MIM

Celosvětově přijaté normy pomáhají definovat metriky kvality a zkušební postupy pro kovové prášky. Umožňují spolehlivé porovnávání prášků mezi jednotlivými dodavateli. Mezi nejvýznamnější patří:

• Standard MPIF 35 - Zahrnuje charakterizaci velikosti částic, průtok v hale, hustotu odbočky a další informace o prášcích MIM.
• ASTM B833 - Průvodce pro nástrojové oceli práškové metalurgie vhodné pro zpracování MIM
• ISO 22068 - Specifikuje požadavky na prášky z nerezové oceli pro MIM

Renomovaní prodejci prášků testují každou šarži prášku a poskytují dokumentaci prokazující shodu. Tyto datové listy poskytují formulátorům MIM výchozí údaje pro kvalifikaci nových materiálů.

Jak vlastnosti prášku ovlivňují zpracování MIM

Složení a vlastnosti prášku mohou významně ovlivnit každou fázi MIM - od chování při tváření až po konečné vlastnosti materiálu po spékání.

Účinky vstřikování

Vlastnosti prášku, které ovlivňují výkon vstřikování

Podrobnosti o tom, jak jednotlivé faktory ovlivňují plnění forem a kvalitu zelených dílů:

• Velikost částic - Ultrajemné prášky se brání toku a způsobují vady při lisování. Příliš hrubé částice způsobují problémy se segregací pojiva.
• Morfologie - Hladké, kulovité částice zlepšují průtok napájecími systémy. Satelitní částice zvyšují tření, ale zvyšují pevnost zeleně.
• Hustota poklepání - Vyšší hustota zlepšuje balení částic a snižuje potřebný objem pojiva.
• Hallův průtok - Měří čas, za který proteče 50 g prášku standardizovanou nálevkou. Průtok pod 30 sekund signalizuje problémy se soudržností.
• Chemie - Složení slitiny ovlivňuje teplotu tání, zdánlivou hustotu, povrchové napětí s pojivem.

Chování při spékání

Při spékání se nejprve z výlisku ("zeleného" dílu) odstraní pojivo a teprve poté se kovové částice tepelným procesem spojí do husté struktury. Tyto mechanismy ovlivňují vlastnosti prášku, jako je velikost částic, čistota, obsah oxidů a chemické složení slitiny.

Tabulka: Jak vlastnosti prášku ovlivňují chování při spékání a kvalitu konečného dílu

Díky dlouholetým zkušenostem výrobci prášků vybírají parametry optimalizované pro zpracování MIM jednotlivých systémů slitin při splnění nákladových cílů.

Stupně Kovový prášek MIM

Pro běžné slitiny MIM, jako je nerezová ocel 316L a srážením kalená nerezová ocel 17-4PH, je nabízeno více druhů prášku pro různé aplikace:

Tabulka: Srovnání tříd prášku z nerezové oceli 316L MIM

Prášky vyšších tříd obvykle umožňují dosáhnout tenčích stěn, jemnějších detailů, lepších tolerancí a mechanických vlastností. To je spojeno s vyššími náklady na prášek, takže standardní třídy se používají pro velkoobjemové aplikace se středními vlastnostmi, aby se kontrolovala cena komponent.

Ceny kovového prášku MIM

Jako specializovaný materiál vyžadující rozsáhlé zpracování vyžadují prášky MIM vyšší cenu než standardní kovové prášky pro aplikace, jako je lisování práškové metalurgie a aditivní výroba.

Tabulka: Příklady cenových rozpětí pro běžné kovové prášky MIM

Aby se vyrovnaly vyšší náklady na prášek, zaměřuje se MIM na malé složité součásti s hospodárnou velkosériovou výrobou. Miniaturizace součástí a konsolidace konstrukce rovněž zlepšují strukturu nákladů.

Faktory ovlivňující ceny prášku MIM:

• Náklady na základní slitiny - drahé kovy nejvyšší, komoditní slitiny nejnižší
• Metoda výroby - rozprašování vodou nižší náklady než rozprašování plynem
• Další kroky screeningu a kontroly kvality
• Objem nákupu - velkoobchodní ceny umožňují množstevní slevy
• Dynamika trhu - kolísání cen surovin a energií způsobuje proměnlivost cen.

Manipulace s kovovým práškem MIM

Aby se zabránilo kontaminaci a zachovaly se průtokové vlastnosti, je třeba s prášky MIM správně manipulovat:

• Skladujte uzavřené prášky v chladném, suchém a inertním prostředí, abyste minimalizovali oxidaci.
• Vyhněte se přímému slunečnímu záření nebo UV záření, aby nedošlo k poškození mikrostruktury.
• S nádobami manipulujte a přepravujte je opatrně; používejte uzemněné zařízení, abyste zabránili hromadění statického náboje.
• Nalévání a přenášení v rukavicích s inertní atmosférou, kdykoli je to možné.
• Před použitím nádoby důkladně promíchejte, aby se rozložila velikost částic a zabránilo se jejich segregaci.

Prášky s překročenou dobou trvanlivosti nebo kontaminované se nesmí používat jako výchozí surovina, protože zhoršují vlastnosti dílů. Vždy dodržujte doporučení dodavatele pro správné zacházení s práškem.

Kovový prášek MIM Dodavatelé

Několik velkých společností se stalo lídry na trhu tím, že se specializují na výrobu kovového prášku atomizovaného v plynu v rozsahu požadovaném výrobci vstupních surovin pro MIM. Mezi významné dodavatele prášku pro MIM patří:

Tabulka: Hlavní světoví dodavatelé speciálních kovových prášků pro MIM

Renomovaní dodavatelé vyrábějí prášky pod přísnou kontrolou kvality a provádějí rozsáhlé testování výrobků, aby zajistili konzistenci jednotlivých šarží. Typická je dlouhodobá spolupráce mezi výrobcem prášku a výrobcem MIM surovin.

Často kladené otázky

Jaký kovový prášek se nejčastěji používá jako vstupní surovina pro MIM?

Hlavním tahounem MIM je nerezová ocel, která představuje více než 50% trhu s MIM kovy. Nejčastěji se používá nerezová ocel 316L a srážením vytvrzená nerezová ocel 17-4PH. Díky odolnosti proti korozi a vynikajícím mechanickým vlastnostem je nerez ideální materiál pro MIM v mnoha aplikacích.

Proč je velikost částic prášku MIM ve srovnání s kovovými prášky pro lisování tak malá?

V případě vstřikování kovů je klíčovou výhodou výroba velmi složitých a jemných tvarů, které není možné vyrobit pomocí techniky lisování prášku. K vyplnění složitých detailů formy jsou zapotřebí ultrajemné prášky o velikosti 5-15 mikronů. Jemný prášek může snadněji vtékat do mikroskopických prvků formy. Menší částice se při vstřikování také hustěji nabalují, což umožňuje efektivní nakládání pojiva.

Jak velký vliv má kovový prášek MIM na vlastnosti hotového dílu?

Vlastnosti prášku významně ovlivňují vlastnosti, jako je pevnost, tvrdost, odolnost proti nárazu a odolnost proti korozi konečné součásti. Kontrola parametrů, jako je distribuce velikosti částic, množství nečistot, obsah kyslíku a chemie slitiny, umožňuje optimalizovat vlastnosti pomocí pečlivé specifikace a kvalifikace prášku.

Proč je pro prášky MIM důležitý vysoký "průtok v hale"?

Hallův průtok využívá standardizované zařízení k měření hmotnostního průtoku prášku kuželovou nálevkou. Odpovídá snadnosti podávání při vstřikování. Prášky se sklonem ke shlukování nebo kohezním silám omezujícím tok budou mít nízký průtok a způsobí problémy při vstřikování, jako jsou krátké výstřiky, neúplné plnění nebo oddělování pojiva. Ke zvýšení průtoku se někdy používají fluidizační přísady.

Jak správně skladovat kovový prášek MIM?

Prášky MIM vyžadují speciální zacházení, aby se zabránilo jejich znehodnocení před použitím v surovinách. Uzavřené nádoby by měly být uchovávány v chladném, suchém a inertním prostředí, aby se minimalizovala oxidace a kontaminace. Během skladování a přepravy se vyhněte přímému slunečnímu záření, nadměrné vlhkosti nebo vysokým teplotám. Všechna manipulační zařízení uzemněte, abyste zabránili hromadění statického náboje na povrchu prášku. Vždy dodržujte doporučení dodavatele prášku pro správné skladování a manipulaci.

Závěr

Jako základní surovina pro vstřikování kovů slouží ultrajemné sférické kovové prášky, které jsou určeny pro vstřikování kovů. Jejich specializované složení, rozsahy velikostí, morfologie, struktura nákladů, požadavky na manipulaci a vliv na reologii vstupní suroviny a kvalitu finálního dílu je činí jedinečnými oproti ostatním kovovým práškům.

Díky neustálému zdokonalování procesů rozprašování, metodik třídění a kontroly kvality nabízejí výrobci prášků řešení šitá na míru pro každou slitinu, která vyvažují výkonnost a ekonomiku. Výběrem třídy prášku optimální pro konkrétní geometrii součásti, tolerance a cílové vlastnosti mohou výrobci MIM plně využít flexibilitu procesu v oblastech, jako jsou složitá pouzdra elektroniky, lékařské přístroje a vysoce výkonné letecké součásti.

S rostoucím přijetím, rozšiřujícím se portfoliem slitin a vyspělými dodavatelskými řetězci budou kovové prášky MIM podněcovat další inovace při vývoji přesných kovových součástí pomocí této transformační výrobní metody.

znát více procesů 3D tisku