روش های ارزیابی کیفیت برای قالب گیری تزریقی فلز چیست؟

هرکسی که خط تولید MIM را به مدت کافی راه اندازی کرده باشد، این ناراحتی را می داند: دسته ای از قطعات بعد از پخت عالی به نظر می رسند، ابعاد بررسی می شود، سطح تمیز می شود-سپس سه هفته بعد، مشتری تماس می گیرد زیرا قطعات در تست اسپری نمک ناموفق هستند. علت اصلی؟ کربن باقی مانده از جدا شدن ناقص که هیچ کس آن را نگرفت زیرا داده های کاهش وزن "به اندازه کافی نزدیک" به نظر می رسید.

ارزیابی کیفیت MIM دقیقاً برای جلوگیری از این شرایط وجود دارد. اما در اینجا چیزی است که اکثر مقالات مروری به شما نمی گویند: روش هایی که بیشترین اهمیت را دارند تا حد زیادی به آنچه می سازید و چه کسی آن را می سازید بستگی دارد.

واقعیت تأیید فرآیند MIM

بیایید مستقیماً در مورد آنچه که MIM در واقع شامل می شود صحبت کنیم. شما از پودر فلز-ذرات کوچکتر از موی انسان استفاده می‌کنید-آن را با چسب‌های پلیمری با نسبت حجمی تقریباً 60/40 مخلوط می‌کنید، آن مخلوط را به قالب تزریق می‌کنید، به‌طور شیمیایی یا حرارتی چسب را جدا می‌کنید، سپس همه چیز را تا زیر نقطه ذوب حرارت می‌دهید تا ذرات پودر با هم ترکیب شوند. قطعه در طول پخت حدود 15-20% در تمام جهات منقبض می شود.

هر یک از این مراحل می تواند نقص هایی را ایجاد کند که تا بعداً ظاهر نمی شوند. مقدار زیادی پودر با توزیع اندازه ذرات کمی متفاوت، ویسکوزیته مواد اولیه شما را تغییر می دهد. این تغییر ویسکوزیته به این معنی است که پارامترهای تزریق شما که دیروز کار می‌کردند امروز قالب را به همان شکل پر نمی‌کنند. تغییر شات کوتاه یا چگالی تا پس از پخت آشکار نمی شود، زمانی که شما از قبل هزینه کامل پردازش را سرمایه گذاری کرده باشید.

چک های مواد دریافتی که در واقع از بروز مشکلات جلوگیری می کند

تامین کنندگان پودر با هر لات گواهی تجزیه و تحلیل ارائه می کنند. سوال این است: کدام اعداد واقعا برای درخواست شما مهم هستند؟

محتوای کربن و اکسیژن برای فولادهای ضد زنگ بسیار مهم است. ما قطعات 17-4PH را از یک قالب، پارامترهای پردازش مشابه، مشاهده کرده‌ایم که تغییرات سختی 8-10 نقطه HRC را نشان می‌دهند، زیرا مقدار زیادی از پودر دارای محتوای کربن در محدوده 0.02٪ تا 0.07٪ است. هر دو از نظر فنی در حد مشخصات بودند. نه تامین کننده پودر و نه بازرسی ورودی ما آن را علامت گذاری نکردند. بخش QC مشتری آن را در طول بازرسی دریافتی آنها پیدا کرد و ما دو هفته برای مرتب سازی موجودی صرف کردیم.

توزیع اندازه ذرات بر همه چیز در پایین دست تأثیر می گذارد. پودرهای ریزتر سریعتر پخته می شوند و چگالی بالاتری به دست می آورند، اما ویسکوزیته مواد اولیه را نیز افزایش می دهند که رفتار پر شدن را تغییر می دهد. هنگامی که یک تامین کننده پودر تجهیزات اتمیزه کردن را تغییر می دهد یا فرآیند طبقه بندی آنها را تنظیم می کند، D50 ممکن است ثابت بماند در حالی که شکل توزیع به طور کامل تغییر می کند. اجرای آنالیز پراش لیزری به ازای هر ASTM B822 روی لات های ورودی 20 دقیقه طول می کشد و ما را از بلایای متعدد تولید نجات داده است.

برای مواد اولیه، چه در خانه ترکیب کنید یا از یک تامین کننده بخرید، اندازه گیری چگالی با استفاده از پیکنومتر یا روش ارشمیدس فوراً به شما اطلاع می دهد که آیا نسبت پودر به-درست است یا نه. انحراف چگالی 2% چندان زیاد به نظر نمی رسد تا زمانی که متوجه شوید که به تغییرات ابعادی قابل اندازه گیری پس از تف جوشی تبدیل می شود.

چه چیزی را در طول قالب گیری نظارت کنیم

وزن قطعه تنها مفیدترین نشانگر کیفیت{0}زمان واقعی در طول قالب‌گیری تزریقی است. این به طور مستقیم با حجم پر همبستگی دارد، و حجم پر کردن، ابعاد زینتر شده را تعیین می کند. وزن کردن قطعات هر 15-20 شات ثانیه طول می کشد. وقتی وزن شروع به جابجایی می‌کند، چیزی-در دمای مواد، دمای قالب، سرعت تزریق، سایش سوپاپ تغییر کرده است و می‌توانید قبل از تولید صدها قطعه مشکوک بررسی کنید.

نظارت بر منحنی فشار به تجهیزات پیچیده تری نیاز دارد، اما هشدارهای اولیه را در مورد مشکلات ارائه می دهد. شکل نمایه فشار تزریق نشان‌دهنده رفتار پر شدن است{1}}یک منحنی ثابت با فشار اوج و نرخ افزایش یکسان به معنای پر شدن ثابت است. ماشین های قالب گیری مدرن این داده ها را بطور خودکار ثبت می کنند. بازنگری منحنی ها زمان می برد که فشار تولید اغلب اجازه نمی دهد، اما برای قطعات حیاتی یا هنگام عیب یابی، اطلاعات بسیار ارزشمند است.

بازرسی بصری قطعات سبز عیوب آشکار را نشان می دهد: عکس های کوتاه، فلاش، علائم سینک، دید خط جوش. بخش دشوار این است که بدانید کدام ویژگی های بصری مشکلات پس از تف جوشی را پیش بینی می کند و کدام نگرانی های زیبایی هستند که در طول پردازش ناپدید می شوند. این دانش از تجربه مرتبط کردن ظاهر قطعه سبز با کیفیت قطعه متخلخل ناشی می‌شود-هیچ جایگزینی برای آن وجود ندارد.

تأیید قطعی

Debinding جایی است که بسیاری از عملیات MIM بدون اینکه متوجه شوند کنترل خود را از دست می دهند. بایندر پلیمری باید کاملاً بیرون بیاید، اما خیلی سریع و شما قطعات را ترک می‌کنید. خیلی کند می شود و توان خود را از دست می دهید.

اندازه گیری کاهش وزن ساده است: قطعات را قبل از جدا کردن وزن کنید، بعد از آن وزن کنید، درصد حذف شده را محاسبه کنید. برای یک ماده اولیه با 40 درصد بایندر حجمی (تقریباً 8 درصد وزنی برای فولاد ضد زنگ)، باید کاهش وزن را به مرز 8 درصد نزدیک کنید. کاهش وزن تنها 6 درصد به این معنی است که چسب قابل توجهی در قطعه باقی می ماند. آن چسب باقیمانده در طی پخت به کربن باقی مانده تبدیل می شود و کربن باقی مانده در فولاد ضد زنگ مقاومت در برابر خوردگی را از بین می برد.

مشخصات JPMA محتوای کربن نهایی زیر 0.03٪ در قطعات فولاد ضد زنگ متخلخل را می طلبد. ضربه زدن به آن هدف مستلزم جداسازی کامل است. ما مغازه‌هایی را دیده‌ایم که چرخه‌های جداسازی حرارتی را اجرا می‌کنند که اپراتورهایشان قسم می‌خورند که درست هستند، اما قطعات به طور مداوم از نظر شیمی شکست می‌خورند زیرا مشخصات دمای واقعی کوره با مشخصات برنامه‌ریزی‌شده مطابقت ندارد. تأیید ترموکوپل و آزمایش‌های گاه به گاه با ترموکوپل‌های تعبیه‌شده در قطعات تنها راه برای اطمینان بیشتر است.

بررسی عیوب پس از جداسازی مواد، زیرا ترک هایی که در حین برداشتن بایندر ایجاد می شود در این مرحله قابل مشاهده است. گرفتن آنها قبل از پخت باعث صرفه جویی در ظرفیت کوره می شود و از سردرگمی در مورد زمان منشاء عیب جلوگیری می کند.

ارزیابی قطعات زینتر شده

اندازه‌گیری ابعاد پس از تف جوشی تأیید می‌کند که کل زنجیره فرآیند قطعاتی را تولید می‌کند که الزامات طراحی را برآورده می‌کنند. بازرسی CMM برای ابعاد بحرانی، مقایسه نوری برای پروفایل ها، go/no-سنجش مقادیر تولید-روش خاص به الزامات تحمل و حجم بازرسی بستگی دارد.

زمینه مهم: قابلیت ابعادی MIM معمولاً 0.3 ± تا 0.5 ± درصد ابعاد اسمی است. ویژگی 10 میلی متری 0.03 ± تا 0.05 ± میلی متر را نگه می دارد. این بهتر از بسیاری از فرآیندهای ریخته گری است اما نه به اندازه ماشینکاری دقیق. قطعاتی که به تلرانس های سخت تری نیاز دارند نیاز به عملیات ماشینکاری ثانویه دارند و محاسبه هزینه بر این اساس تغییر می کند.

اندازه‌گیری چگالی با استفاده از روش ارشمیدس در ASTM B962، تثبیت کافی حاصل از پخت را تأیید می‌کند. چگالی نسبی هدف برای کاربردهای سازه ای معمولاً حداقل 96% است و بسیاری از مشخصات به 97% یا بالاتر نیاز دارند. چگالی کمتر به معنای تخلخل داخلی بیشتر است که خواص مکانیکی را کاهش می‌دهد و می‌تواند مسیرهای نشتی را در اجزای جابجایی سیال- ایجاد کند.

یک نکته تولید: اندازه گیری چگالی نیاز به دانش دقیق از چگالی نظری برای ترکیب آلیاژ خاص شما دارد. استفاده از مقادیر دفترچه راهنمای عمومی برای "فولاد ضد زنگ 316L" زمانی که ترکیب واقعی تامین کننده پودر شما متفاوت است، می تواند محاسبات شما را به اندازه ای نادیده بگیرد که قطعات بد را بپذیرد یا موارد خوب را رد کند.

تست مکانیکی و متالوگرافی

بررسی متالوگرافی-برش یک قطعه، نصب، پرداخت و بررسی زیر میکروسکوپ-جزئیات ریزساختاری را نشان می‌دهد که هیچ روش دیگری نشان نمی‌دهد. اندازه دانه، توزیع منافذ، تشکیل گردن تف جوشی، ساختار فاز، بارش کاربید: همه در یک مقطع{3}}به‌درستی آماده‌شده قابل مشاهده هستند. مخرب و وقت گیر است، بنابراین معمولاً به جای بازرسی تولید، برای توسعه فرآیند، عیب یابی، و اعتبارسنجی دوره ای محفوظ است.

برای کاربردهای حیاتی، متالوگرافی آنچه را که پایش فرآیند شما پیشنهاد می کند تأیید می کند. برای عیب یابی، اغلب زمانی که روش های دیگر فقط علائم را نشان می دهند، علت اصلی را آشکار می کند.

روش‌های غیرمخرب برای نقص‌های داخلی-

بازرسی اشعه ایکس-و سی تی اسکن صنعتی، حفره‌های داخلی، آخال‌ها و ترک‌ها را بدون تخریب قطعات شناسایی می‌کند. برای ایمپلنت های پزشکی و اجزای هوافضا که نقص داخلی غیرقابل قبول است، این روش ها اغلب اجباری هستند.

واقعیت عملی: CT صنعتی با وضوح کافی برای دیدن تخلخل مربوط به MIM{0}} گران، کند است و نیاز به تفسیر ماهرانه دارد. برای بخش‌هایی با ارزش-بالا که عواقب خرابی آنها شدید است، قابل توجیه است. برای اجزای کالا، نمونه‌برداری آماری با بررسی متالوگرافی مخرب اغلب اطمینان کافی را با هزینه کمتر فراهم می‌کند.

تطبیق بازرسی با برنامه

یک براکت 316 لیتری که پوشش آرایشی را در یک لوازم مصرفی نگه می‌دارد، به شدت بازرسی مانند مکانیزم قفل 17-4PH در درب هواپیما نیاز ندارد. شناخت این موضوع و مقیاس‌گذاری فعالیت‌های کیفیت، عملیات مقرون‌به‌صرفه را از عملیات‌هایی که در هزینه‌های بازرسی غیرضروری غرق می‌شوند یا بدتر از آن، حمل و نقل قطعات معیوب را جدا می‌کند، زیرا از بررسی‌های لازم صرفنظر می‌کنند.

محصولات مصرفی ممکن است فقط به تأیید ابعادی و بازرسی بصری نیاز داشته باشند، با ویژگی‌های مکانیکی که در طول صلاحیت طراحی تأیید شده و از طریق کنترل‌های فرآیند نظارت می‌شود، نه اینکه-بخشی از-آزموده شود.

استاندارد MPIF 35 مشخصات ویژگی های مواد را ارائه می دهد که به عنوان یک مرجع مشترک در بین صنایع عمل می کند. حداقل ارزش دارایی را با تعیین مواد تعریف می کند و به خریداران و تامین کنندگان اجازه می دهد تا الزامات را به وضوح بیان کنند.

این در عمل به چه معناست

ارزیابی کیفیت برای MIM چک لیستی نیست که شما به طور یکسان برای هر قسمت اعمال کنید. این سیستمی است که تأیید می‌کند هر مرحله از فرآیند، خروجی مورد انتظار را تولید می‌کند، مقیاس‌بندی شده برای مطابقت با عواقب نقص‌هایی که به مشتری می‌رسد.

اصول اولیه ثابت می مانند: بررسی مواد ورودی، نظارت بر قالب گیری برای سازگاری، تأیید جداسازی کامل، اعتبارسنجی ابعاد و چگالی متخلخل، آزمایش خواص مکانیکی مناسب با الزامات کاربرد. اینکه چقدر هر عنصر را با دقت اعمال می‌کنید، و اینکه کدام روش‌های اضافی را اضافه می‌کنید، به آنچه می‌سازید بستگی دارد.

عملیات با سیستم‌های کیفیت MIM بالغ-از جمله امکاناتی که این رویکردها را در طول دهه‌ها تجربه تولید اصلاح کرده‌اند{1}}پروتکل‌های بازرسی را توسعه می‌دهند که مشکلات واقعی را بدون ایجاد آلارم‌های کاذب یا مصرف منابع زیاد تشخیص می‌دهند. توسعه این تعادل به زمان و توجه نیاز دارد، اما این چیزی است که تامین‌کنندگان قابل اعتماد را از کسانی که بیش از-خود را از نظر سوددهی بازرسی می‌کنند یا کمتر-به شکایات مشتریان بازرسی می‌کنند، جدا می‌کند.