porozumění kovovému prášku MIM

MIM Metal Powder (MIM) je efektivní výrobní proces, který kombinuje konstrukční flexibilitu vstřikování plastů s pevností a vlastnostmi obráběných kovových dílů. Klíčovým materiálem pro MIM je kovový prášek, speciálně upravený pro tento proces. Tato příručka poskytuje ucelený přehled o kovovém prášku MIM včetně složení, výroby, vlastností, aplikací a dalších informací.

Přehled o Kovový prášek MIM

Kovový prášek MIM označuje jemný kovový prášek používaný jako vstupní surovina pro proces vstřikování kovů. Jedná se o směs jemného kovového prášku a pojiva, která se vstřikuje do forem a vytváří složité zelené díly ve tvaru sítě.

Mezi hlavní vlastnosti prášku MIM patří:

• Ultrajemný sférický prášek o velikosti 10-20 mikronů
• Objemové zatížení prášku 55-65% v pojivu
• Vynikající tekutost pro plnění forem
• Konzistentní distribuce velikosti částic
• Složení slitin optimalizované pro MIM
• Široký výběr materiálů, jako jsou oceli, nerezové oceli, slitiny titanu, těžké slitiny wolframu atd.
• Nákladově efektivní výroba složitých kovových součástí s úzkou tolerancí

Celosvětový trh s MIM práškem činil v roce 2020 více než $350 milionů. Předpokládá se, že toto odvětví bude stabilně růst tempem více než 8% CAGR, a to díky poptávce v různých odvětvích.

Typy kovového prášku MIM

Jako výchozí surovina pro MIM se používají různé složení kovového prášku. Mezi nejběžnější typy patří:

Výběrem vhodných práškových kovových slitin lze vyrábět součásti s vlastnostmi přizpůsobenými konkrétním aplikacím.

Výroba kovového prášku MIM

K výrobě jemných kovových prášků pro MIM suroviny se komerčně používá několik metod:

Atomizace plynu - Vysokorychlostní proudy inertního plynu rozbíjejí tenký proud roztaveného kovu na jemné kapičky, které tuhnou do podoby sférických prášků ideálních pro MIM. Běžně se používá pro oceli, superslitiny a slitiny neželezných kovů.

Atomizace vody - Podobně jako plynová atomizace, ale s nižší rychlostí chlazení, vytváří nepravidelnější tvary prášku vhodné pro některé aplikace. Levnější proces používaný pro běžné slitiny, jako je železo, měď.

Plazmová atomizace - Extrémně vysokoteplotní plazmový oblouk se používá k výrobě jemnějších sférických prášků z reaktivních slitin, jako je titan, niob a tantal.

Mechanický úbytek - Kuličkové mletí se používá ke zmenšení velikosti částic kovových práškových směsí na velikost MIM. Účinný suchý proces.

Karbonylový proces - Karbonyly železa a niklu se rozkládají za vzniku vysoce čistých sférických prášků o velikosti částic 1-5 mikrometrů.

Metoda výroby prášku kontroluje konečné vlastnosti prášku, jako je tekutost, hustota a nečistoty.

Vlastnosti Kovový prášek MIM

Mezi klíčové vlastnosti prášku pro MIM patří:

Velikost částic - Od 1 do 20 mikronů, obvykle kolem 10 mikronů pro optimální plnění. Vysoká výtěžnost v tomto rozsahu.

Tvar částic - Převážně sférická morfologie umožňuje hladký tok do složitých forem. Určité nepravidelnosti jsou přijatelné.

Distribuce velikosti částic - Úzké rozložení zlepšuje rovnoměrné spékání. Obecně 80-90% částic v rozmezí 10 +/- 5 mikronů.

Hustota poklepání - Udává konečnou hustotu dílu. Pro dosažení vysokých mechanických vlastností je zapotřebí vyšší hustota odbočky nad 3 g/cc.

Průtoková rychlost - Měřeno v sekundách/50 g. Rozhodující pro hladké vyplnění formy bez mezer. Žádoucí je méně než 40 s/50 g.

Zdánlivá hustota - Ve vstupní surovině obvykle 40-50% konečné hustoty spékání udávající frakci vsázky prášku.

Pyknometrická hustota - Skutečná hustota pevných částic slitiny. Shoda s konečnou hustotou dílu udává čistotu.

Specifický povrch - Vysoké hodnoty naznačují jemnější distribuci velikosti částic, která je pro MIM žádoucí. Rozsah od 0,1 do 1 m2/g.

Možnosti slitin pro kovový prášek MIM

Jako surovina pro práškové MIM je k dispozici široká škála slitin, včetně:

Díky široké škále dostupných slitin poskytuje MIM flexibilitu při dosahování požadovaných vlastností materiálu a výkonu.

Aplikace kovového prášku MIM

Mezi hlavní oblasti použití technologie MIM a práškových surovin patří:

Lékařské a zubní implantáty

MIM je ideální pro velkosériovou výrobu malých, složitých komponent implantátů z nerezové oceli a titanu, jako jsou klouby, fixační šrouby a nástroje. Nabízí biokompatibilitu, odolnost proti korozi, pevnost a přesnost výroby.

Automobilové komponenty

Malé přesné díly, jako jsou rotory turbodmychadel, trysky vstřikovačů a uzávěry ventilů, vyráběné společností MIM, poskytují výkonnostní výhody moderních motorů a pohonných jednotek.

Spotřební elektronika

Miniaturní součásti, jako jsou hodinová ozubená kola, ozdobné kování, spojovací kolíky atd., se vyrábějí metodou MIM z nerezových ocelí, slitin mědi a nástrojových ocelí.

Letectví a obrana

Lehké komponenty MIM ze slitin Ti a Ni s vysokou pevností snižují hmotnost turbín a draků letadel. Slitiny wolframu nabízejí radiační stínění pro vesmírné a obranné účely.

Střelné zbraně

Malé, složité součásti střelných zbraní, jako jsou spouště, kladívka, pojistky, vyhazovače, lze vyrábět metodou MIM ve velkých objemech z nerezových ocelí a slitin nástrojových ocelí.

Hodinářský průmysl

Metoda MIM umožňuje hospodárnou výrobu složitě tvarovaných pouzder hodinek z nerezové oceli, náramků, přezek a miniaturních pohyblivých součástí, jako jsou ozubená kola a pružiny.

Díky své konstrukční flexibilitě nachází MIM stále uplatnění v nejrůznějších odvětvích od spotřebitelských výrobků až po kritické průmyslové komponenty.

Jak si vybrat Kovový prášek MIM

Klíčová hlediska při výběru práškové suroviny pro MIM:

• Složení slitiny - Sladit práškovou slitinu s požadavky na konečnou aplikaci, jako je odolnost proti korozi, pevnost, opotřebení atd.
• Velikost a tvar částic - Preferujte sférickou morfologii s úzkým rozložením kolem 10 mikronů pro optimální průtok a balení.
• Čistota prášku - Vysoká čistota nad 99% je nutná pro specializované aplikace, jako je lékařství, aby se zabránilo kontaminaci.
• Hustota poklepání - Vyšší hustota nad 3 g/cc zlepšuje plnění formy a konečnou hustotu dílu po spékání.
• Nakládání prášku - Obvykle se obsah pojiva pohybuje mezi 30-50 obj.%. Ovlivňuje viskozitu a pevnost zeleného výlisku.
• Výrobce prášku - Renomovaní výrobci prášků jako Sandvik, BASF a Kymera s ověřenými postupy.
• Konzistence mezi jednotlivými pozemky - Konzistentní vlastnosti vstupní suroviny umožňují stabilní parametry vstřikování během dlouhých výrobních cyklů.
• Technická podpora - Podrobné údaje o aplikaci a pomoc dodavatele prášku při vývojových zkouškách.

Mezi přední světové dodavatele patří Sandvik Osprey, BASF Ultraform, Kymera International a Epson Atmix, kteří spolupracují s koncovými uživateli při vývoji dílů a procesů pro dosažení optimálních výsledků.

Srovnání atomizovaných a frézovaných prášků MIM

Atomizované prášky umožňují vyrábět složitější a výkonnější součásti MIM. Frézované prášky představují pro některé aplikace možnost úspory nákladů.

Instalace závodu na výrobu prášku MIM

Klíčové kroky při instalaci závodu na výrobu prášku MIM:

• Výběr místa - Dostatečný prostor, zásobování inženýrskými sítěmi, manipulace s odpadem, přístupové cesty a nakládací rampy.
• Stavba a uspořádání - Navrhněte uspořádání závodu z hlediska toku materiálu a osob, bezpečnosti, výrobních zón a budoucího rozšíření.
• Připojení k inženýrským sítím - Vysokokapacitní elektrické napájení, čištěná voda, vedení stlačeného vzduchu, kapalný dusík.
• Základy strojů - Pevné železobetonové základy pro rozprašovače, mlýny, pece. Tlumení vibrací.
• Instalace zařízení - Nastavení rukavicových boxů, rozprašovačů, sít, dopravníků, zásobníků a ovládacích prvků podle pokynů dodavatele.
• Pomocné systémy - Potrubí, ventilace, filtrace vzduchu, požární bezpečnost, manipulace s materiálem, čištění odpadních vod.
• Řídicí systémy - Instalace senzorů, akčních členů, HMI. Integrace a programování systémů řízení procesů.
• Uvedení do provozu - Zkušební výrobní série k ověření kvality prášku, bezpečnosti a souladu s požadavky na ochranu životního prostředí před zahájením výroby v plném rozsahu.

Instalace práškového zařízení MIM vyžaduje rozsáhlé plánování a pozornost věnovanou inženýrským sítím, řízení, bezpečnosti a regulačním potřebám.

Provoz a údržba práškového zařízení MIM

Spolehlivý provoz zařízení na výrobu prášku MIM vyžaduje:

• Preventivní údržba - Naplánujte pravidelnou údržbu rozprašovačů, pecí, mlýnů, dopravníků podle doporučení OEM.
• Monitorování zařízení - Průběžné monitorování procesních parametrů, jako je průtok, tlak, teplota a spotřeba energie.
• Inspekce - Denní vizuální kontroly těsnosti, neobvyklých zvuků nebo vibrací, bezpečnostních problémů.
• Služby a opravy - Plánování ročních servisních smluv pro generátory dusíku, chladicí jednotky a elektrické systémy.
• Náhradní díly - Mějte zásobu běžných náhradních dílů, jako jsou topná tělesa, motory, ložiska, abyste minimalizovali prostoje.
• Protokoly o vybavení - Vedení záznamů o rychlosti výroby, opravách a poruchách s cílem optimalizovat využití majetku.
• Úklid - Každodenní úklid, aby se udržovalo čisté a přehledné vybavení a zabránilo se riziku vznícení v prostorách, kde se manipuluje s práškem.
• Školení zaměstnanců - Provádět praktická školení o vybavení s cílem zlepšit provozní efektivitu a dovednosti při řešení problémů.

Zařízení na výrobu prášku MIM může při správné údržbě poskytovat dlouholetou bezpečnou a spolehlivou výrobu.

Jak vybrat dodavatele prášku MIM

Klíčové faktory při výběru dodavatele prášku MIM:

• Technické znalosti v prášcích - Zkušenosti s optimalizací vlastností prášku a složení pojiva pro MIM.
• Rozsah slitin - Dostupnost široké škály slitin od nerezových ocelí po titan, nástrojové oceli atd.
• Systémy kvality - Certifikace ISO 9001. Interní kontrola kvality vlastností prášku.
• Konzistence - Vlastnosti prášku zůstávají konzistentní od dávky k dávce, což umožňuje stabilní proces lisování.
• Kompetence v oblasti výzkumu a vývoje - Neustálý výzkum s cílem vyvinout nové slitiny a pojiva na míru pro náročné aplikace.
• Zákaznický servis - Operativní technická a prodejní podpora. Asistence na místě během zkoušek a náběhu.
• Logistické schopnosti - Systémy pro zajištění efektivních a včasných dodávek prášku ve všech regionech.

Mezi přední světové dodavatele patří společnosti Sandvik Osprey, BASF, Kymera International a Epson Atmix, které se výrazně zaměřují na práškovou technologii MIM.

Výhody a nevýhody prášku MIM

Klady

• Složité díly v čistém tvaru ve velkých objemech při nízkých nákladech
• Široká škála dostupných slitin včetně obtížně obrobitelných kovů
• Dobré mechanické vlastnosti blízké kovaným materiálům
• Vysoká přesnost a opakovatelnost
• Minimální ztráty v porovnání s obráběním
• Omezená nutnost dokončovacích prací na spékaných dílech
• ekologicky čistší proces s menším množstvím odpadu než při obrábění

Nevýhody

• Vyšší náklady na díly při nižších objemech výroby
• Velikost je omezena na menší součásti, obvykle do 500 g.
• Omezeno na slitiny dostupné jako práškové směsi MIM.
• Slinuté díly mají nižší tažnost než kované kovy.
• Potřeba specializovaného vybavení a odborných znalostí
• Další kroky odbedňování a slinování

Prášek MIM vs. kovové prášky pro jiné aplikace

FAQ

Otázka: Jaké je typické rozdělení velikosti prášku MIM?

Odpověď: Přibližně 80-90% částic prášku MIM spadá do rozmezí 10 +/- 5 mikronů pro optimální hustotu balení a průtok.

Otázka: Jaké faktory ovlivňují zatížení prášku v pojivu?

Odpověď: Klíčovými faktory ovlivňujícími zatížení prášku % jsou distribuce velikosti částic, tvar, hustota závitů a interakce prášku s pojivem.

Otázka: Jaká je pevnost dílů MIM při vysokých teplotách ve srovnání s tepanými slitinami?

Odpověď: Při optimálním spékání dosahují díly MIM ze slitin, jako je nerezová ocel 316L a 17-4PH, pevnosti v tahu přes 90%.

Otázka: Co je příčinou neúplného vyplnění formy v MIM?

Odpověď: Nesprávná dávka prášku, široká distribuce částic, špatná tekutost prášku a nízká rychlost vstřikování mohou způsobit vady plnění.

Otázka: Jak si MIM stojí v porovnání se vstřikováním plastů, pokud jde o lisovací tlaky?

Odpověď: Vstřikovací tlaky MIM se pohybují v rozmezí 70-140 MPa, což je více než typické tlaky při vstřikování plastů, které se pohybují v rozmezí 15-60 MPa.

Otázka: Jaká bezpečnostní opatření jsou nutná při manipulaci s prášky MIM?

Odpověď: Prášky MIM mohou být hořlavé. Používejte rukavice s inertním plynem, vyhýbejte se zdrojům jisker, uzemněte zařízení a používejte odsávání prachu.

Závěr

MIM se stále prosazuje jako technologie téměř čistého tvaru, která umožňuje vyrábět vysoce výkonné a složité kovové součásti s nízkými náklady a ve velkých objemech. Prášky pro MIM jsou kritické suroviny, které jsou pro tento proces speciálně připraveny pokročilými technikami práškové metalurgie. Díky rozšířeným slitinám a zdokonaleným práškům bude zavádění technologie MIM v různých průmyslových odvětvích nadále stoupat, aby nahradila obráběné a lité součásti s lepšími náklady a dobou realizace.

znát více procesů 3D tisku