Аддитивное производство MIM

аддитивное производство mim Это промышленный процесс изготовления небольших сложных металлических деталей в больших объемах. Композитное металлическое порошковое сырье формуется в форму зеленого цвета на литьевом оборудовании, деформируется, а затем спекается до достижения полной плотности.

MIM сочетает в себе геометрическую гибкость литья полимеров под давлением и зеленого формования с эксплуатационными возможностями металлических сплавов. В связи с расширением возможностей аддитивного производства в данном руководстве рассматриваются составы, свойства, области применения, спецификации, технологические процессы, поставщики, компромиссы и часто задаваемые вопросы.

Состав сплавов для MIM

В качестве сырья для MIM могут использоваться различные композиции:

Материал	Распространенные сплавы	Обзор
Нержавеющая сталь	316L, 17-4PH, 420	Коррозионная стойкость, высокая твердость, для использования в медицине
Инструментальная сталь	H13, P20	Высокая прочность, термостойкость, для изготовления литьевой оснастки
Алюминиевый сплав	2024, 6061, 7075	Легкий вес, высокое соотношение прочности и массы
Титановый сплав	Ti-6Al-4V	Легкий вес, коррозионная стойкость и высокая прочность для использования в аэрокосмической отрасли
Никелевый сплав	Инконель 625 и 718	Термо/коррозионная стойкость подходит для турбомашин
Вольфрам	WHA, WC	Исключительно высокая плотность идеально подходит для балансировочных приложений

В зависимости от потребностей предлагаются как стандартные, так и индивидуальные рецептуры.

Свойства аддитивное производство mim

Помимо состава, соответствующего эксплуатационным требованиям, ключевыми свойствами являются:

Недвижимость	Описание
Плотность	Диапазон от плотности, близкой к плотности чистого металла, до теоретической плотности, превышающей 95%
Прочность на разрыв	От 250 МПа до более 1300 МПа в зависимости от стратегии армирования
Твердость	В зависимости от выбора сплава достигается твердость до 70 HRC
Коррозионная стойкость	Возможны различные уровни сопротивления в зависимости от выбранного состава
Шероховатость поверхности	В литом состоянии <6 мкм Ra до <0,2 мкм Ra после плакирования/полировки
Сложная геометрия	Формование позволяет создавать сложные формы, недостижимые при использовании других технологий
Разрешение характеристик	Достижение малых размеров пазов, отверстий, резьбы до ~100 мкм
Толщина стенки	Стенки толщиной до ~0,25 мм, формованные с учетом геометрии
Допуски	Более жесткие допуски по сравнению с металлическими АМ, типичные ±0,3% от размеров

Эти возможности позволяют использовать MIM для изготовления прецизионных деталей конечного потребления.

Области применения аддитивного производства MIM

Геометрическая гибкость и индивидуальный состав MIM подходят для различных отраслей промышленности:

Промышленность	Примеры компонентов
Автомобильная промышленность	Шестерни, коромысла, компоненты турбокомпрессора
Аэрокосмическая промышленность	Лопатки турбин, рабочие колеса, направляющие лопатки сопел
Огнестрельное оружие	Триггеры, предохранители, затворы, эжекторы, дула
Медицина/стоматология	Рукоятки скальпелей, пинцеты, черепные пластины, коронки
Нефть и газ	Детали клапанов, включая корпуса, штоки, приводы
Микроэлектроника	Щиты, разъемы, штифты, прокладки, приводы

MIM также помогает создавать инструментальные вставки, способные выполнять операции литья/формовки в массовом производстве.

Технические характеристики сырья для MIM

Свойства исходного сырья требуют тщательного контроля допусков и характеристик:

Параметр	Типовая спецификация	Метод испытания
Размер частиц порошка	3 - 20 мкм	Дифракция лазерного излучения
Загрузка порошка	>55 об1ТП3Т	Термогравиметрический анализ
Кажущаяся плотность порошка	2,5 - 4 г/см3	Расходомер Холла
Плотность отвода	>4 г/см3	Отводной волюметр
Кривая вязкости	Зависимость от скорости сдвига	Капиллярная реометрия
Гранулометрический состав	2 - 4 г чувствительны к форме	Просеивание

Эти характеристики способствуют обтеканию формы, обеспечивая прочность "зеленого тела" и спеченного материала.

Обзор производственного процесса MIM

1. Разработать композиционное сырье с требуемой системой порошок + связующее
2. Гранулирование сырья для точного контроля объемного расхода
3. Детали для литья под давлением с жесткими допусками и чистотой поверхности
4. Химическое дебиндирование и удаление полимерного содержимого
5. Спекание окатышей с теоретической плотностью >92%
6. Обработка деталей по мере необходимости, если позволяет геометрия
7. При необходимости нанести дополнительное гальваническое покрытие, термообработку, покрытие и т.д.
8. Проверка качества и валидация для производства

Она по-прежнему оптимизирована для обеспечения надежности при больших объемах производства.

Поставщики оборудования и сырья для MIM

Компания	Материалы	Возможности
BASF	Широкий спектр сплавов для MIM	Полноценное качественное сырье
Sandvik Osprey	316L, 17-4PH, подробнее	Опыт распыления передан в MIM
MPP	Инструментальные стали, нержавеющие стали, нестандартные	Ведущее оборудование для MIM тоже
CN Innovations	Нестандартные сплавы	Специалисты по созданию новых композиций
Parmatech Corp	Сплавы Ti, инструментальные стали, сплавы Fe, экзотика	Оборудование и сырье

Поставщики предлагают дополнительное оборудование, например, формовочные машины и печи, позволяющие организовать производство "под ключ".

Компромиссы при рассмотрении MIM AM

Плюсы:

• Консолидация геометрий и узлов высокой сложности
• Отличные механические свойства за счет равномерного мелкозернистого состава
• Отличное разрешение поверхности при формовке
• Доказанная возможность масштабирования массового производства после прохождения сертификации
• Низкий уровень отходов сырья по сравнению с печатью на металле
• Использование существующего ноу-хау в области литья под давлением

Конс:

• Высокие первоначальные затраты на подготовку сырья и оснастку
• Интенсивная квалификация новых деталей и приложений
• Ограниченный диапазон размеров - менее нескольких килограммов
• Ограничение на сплавы, выпускаемые в виде порошков
• Как правило, предел прочности ниже, чем у поковок
• Стоимость одной детали выше, чем в других процессах, пока объем не превысит 10 тыс. штук

MIM - это оптимальный вариант для изготовления небольших сложных металлических деталей.

Часто задаваемые вопросы

Насколько мелкие детали можно практически формовать с помощью MIM?

Типичные нижние пределы диапазона составляют около 100-150 мкм для диаметра отверстий и толщины стенок пресс-формы около 0,3 мм (~12 тыс.), в некоторых геометриях тоньше.

Чем определяются границы диапазона размеров для деталей MIM?

Общие трудности при работе с тонкостенными формами длиной более 5" без провисания и деформации. Максимальная толщина обычно не превышает 0,5", а вес - до 5 фунтов.

Позволяет ли MIM создавать функционально-градиентные (FGM) композиты?

Да, современные технологии формования позволяют в процессе изготовления детали в одной пресс-форме создавать пористость или пространственно градировать многопорошковое сырье.

Сколько сплавов коммерчески доступны в качестве сырья для MIM?

Существует более 60 базовых рецептур - нержавеющие стали 300-й серии составляют более 50% от общего объема рынка, затем растут инструментальные стали, титановые сплавы и никелевые суперсплавы.

Какие процессы отделки обычно следуют за MIM?

К числу распространенных вторичных операций относятся доводка/вибрационное удаление заусенцев, шлифование поверхности, упрочнение, лазерная маркировка, пассивация, нанесение гальванического покрытия, термообработка, соединение и контроль.

узнать больше о процессах 3D-печати