Erot metallijauheen ruiskupuristuksen (MIM) ja CNC-koneistuksen välillä
Metalliosien valmistukseen on kaksi yleisesti käytettyä menetelmää: MIM (Metal Injection Molding) ja CNC-työstö. Alat, kuten lääketiede, autoteollisuus, ilmailu ja elektroniikka, luottavat kaikki näihin kahteen menetelmään. Periaatteet ovat erilaisia, ja myös sovellukset ovat hyvin erilaisia. Oikean prosessin valinta on todella tärkeää tuotteiden valmistuksessa.
Aloitetaan MIM:llä (Metal Injection Molding). Yksinkertaisesti sanottuna siinä yhdistyvät muovin ruiskuvalu ja jauhemetallurgia, erityisesti pienten, monimutkaisten metalliosien valmistukseen. Prosessi käsittää metallijauheen sekoittamisen sideaineen kanssa materiaalin muodostamiseksi, minkä jälkeen se ruiskutetaan muottiin sen muotoilemiseksi. Sitten sideaine poistetaan kuumentamalla ja lopuksi materiaali sintrataan, jolloin saadaan tiheä metalliosa. Voidaan käyttää monia materiaaleja, mukaan lukien ruostumaton teräs, niukka-seosteinen teräs, työkaluteräs ja titaaniseokset. Jauhe on tyypillisesti kooltaan 5 - 20 mikrometriä ja metallipitoisuus syöttöraaka-aineessa on noin 65 % - 72 %, pääasiassa hyvän muovauksen varmistamiseksi tekemättä siitä liian hauraita. MIM:ää käytetään yleensä pieniin, monimutkaisiin osiin ja{11}}suurten volyymien tuotantoon.
Sitten on CNC-työstö, jonka useimmat ihmiset tuntevat paremmin. Se sisältää tietokoneohjatun koneen-leikkaakseen materiaaleja ja muotoillen asteittain kiinteän materiaalin haluttuun muotoon. Sitä voidaan käyttää metallien, muovien ja puun kanssa, mikä tarjoaa korkean tarkkuuden ja toistettavuuden. Sitä käytetään laajalti vaativilla aloilla, kuten ilmailu, autoteollisuus ja lääketiede.
Suurin ero näiden kahden välillä on se, että MIM on additiivinen valmistus, jossa materiaaleja rakennetaan pikkuhiljaa; CNC on vähentävää valmistusta, jossa materiaaleja leikataan pois pikkuhiljaa. Ne ovat täysin päinvastaisia lähestymistapoja.
Kustannuksetkin ovat erilaisia. MIM-muotit ovat kalliita alkuvaiheessa, mutta yksikköhinta laskee volyymin kasvaessa, erityisesti monimutkaisissa osissa, joihin CNC ei pysty vastaamaan. CNC on päinvastoin: se on kustannustehokasta-pienille yksinkertaisten osien erille, mutta mitä monimutkaisempi osa, sitä enemmän CNC vie aikaa ja rahaa, eivätkä kustannukset pienene paljoa edes suurilla määrillä.
Suunnittelumuutokset ovat vielä monimutkaisempia. MIM (Mechanical Manufacturing) -koneen rakenteen muuttaminen vaatii pohjimmiltaan muotin uudelleensuunnittelua, mikä on kallista ja aikaa{1}}vievää. CNC (Computer Numerical Control) vaatii vain ohjelman muuttamisen, ja sitä voidaan muokata haluamallasi tavalla, mikä tekee siitä paljon joustavamman.
Suunnittelumuutokset ovat vielä monimutkaisempia. MIM (Mechanical Manufacturing) -koneen rakenteen muuttaminen vaatii pohjimmiltaan muotin uudelleensuunnittelua, mikä on kallista ja aikaa{1}}vievää. CNC (Computer Numerical Control) vaatii vain ohjelman muuttamisen, ja sitä voidaan muokata haluamallasi tavalla, mikä tekee siitä paljon joustavamman.
MIM:n etuja ovat tuskin hävikki, alhainen sisäinen jännitys, pienempi muodonmuutosherkkyys ja nopea tuotanto{0}}lisäys yhdellä muotilla, joka pystyy valmistamaan suuren määrän osia. Haitat ovat kuitenkin myös ilmeisiä: sintraus voi vaikuttaa materiaalin ominaisuuksiin ja aiheuttaa muodonmuutoksia; raaka-aineella on säilyvyysaika; ja materiaalivalikoima on pienempi kuin CNC-koneistuksessa, joten se soveltuu vain pienten ja keskisuurten osien tuotantoon.
CNC-koneistuksen etuja ovat korkea tarkkuus, joustava materiaalin valinta, nopea pieni{0}}erätuotanto ja helppo muokkaus. Haittoja ovat suurempi hukka, monimutkaisten osien korkeammat kustannukset, lisäkoneiden tarve suuria tuotantomääriä varten ja sisäinen jännitys leikkauksen aikana, mikä voi johtaa muodonmuutokseen ajan myötä.
Materiaalien osalta MIM voi käyttää ruostumatonta terästä, työkaluterästä, titaania, koboltti-kromia, korkean lämpötilan-seoksia, hiiliterästä, nikkeliseoksia ja volframiseoksia, pääasiassa jauhemuodossa. CNC on vieläkin monipuolisempi, sillä se pystyy käyttämään lähes kaikkia materiaaleja, kuten alumiinia, titaania, kuparia, ruostumatonta terästä ja seosterästä, ja kiinteitä materiaaleja voidaan käyttää suoraan.
Milloin sinun pitäisi valita MIM (Mechanical Manufacturing)? Kun tilavuus on suuri, osat ovat pieniä (mieluiten alle 40 grammaa, enintään 100 grammaa), rakenne on monimutkainen, toleranssivaatimukset eivät ole rajoissaan, suunnittelua ei muuteta, halutaan säästää materiaaleja ja minimoida jälkikäsittely.
Milloin valita CNC? Pienet erät, erittäin korkea tarkkuus, suuret osat, suuri jännitys, erikoismateriaalit, usein tehtävät suunnittelumuutokset ja poikkeuksellisen vakaa suorituskyky.
MIM:n laadunvalvonta on myös erittäin tärkeää. Raaka-aineet ja sideaineet on tarkastettava tehtaalle tullessaan. Muotoilun jälkeen viherkappaleen koko on mitattava ja myös tiheys ja suorituskyky on tarkistettava. Sintrauksen jälkeen koko, toleranssi, pinta ja suorituskyky on myös tarkistettava. Tilastollista prosessinohjausta käytetään pitämään sitä silmällä romun vähentämiseksi.
Yleisesti ottaen MIM soveltuu monimutkaisiin,{0}}suuren volyymin ja edullisiin sovelluksiin. CNC soveltuu korkeaan tarkkuuteen, joustavuuteen ja monenlaisiin materiaaleihin. Ei ole olemassa yhtä parasta vaihtoehtoa; valinta riippuu osien koosta, rakenteesta, tilavuudesta, tarkkuusvaatimuksista ja budjetista. Oikean vaihtoehdon valitseminen on kustannustehokkainta-.
Jauheruiskupuristuksen käytännön sovellukset eri aloilla
|
Sarjanumero |
Sovellusalueet |
Jauheruiskuvalettu tuotteet |
|
1 |
Sähköinen viestintä |
SIM-korttipaikka, vibraattori, levyasemakomponentit, kaapeliliittimet, elektroniputkikotelot, tietokoneiden tulostuspäät, elektroniikkapaketit, jäähdytyslevymateriaalit |
|
2 |
Autoteollisuus |
Sytytysvirran lukon komponentit, turboahtimen roottori, venttiilinohjainkomponentit, autojen jarrujärjestelmän komponentit, autojen aurinkosuojakomponentit |
|
3 |
Lääketieteelliset laitteet |
Oikomiskiinnikkeet, sisäiset ommelneulat, biopsiapihdit, säteilysuoja |
|
4 |
Mrticles päivittäiseen käyttöön |
Kellokotelot, kellohihnat, kellonsoljet, golfmailojen päät ja t-paidat, urheilujalkineiden soljet, urheiluaseiden osat, asiakirjojen sidontaleivit, pienet silmälasiosat, turvalukot ja parturisakset. |
|
5 |
Koneteollisuus |
Epäsäännölliset jyrsimet, leikkuutyökalut, mikropyörät ja pienet mekaaniset osat, tekstiilikoneen sukkulat |
|
6 |
Aseet ja varusteet |
Miinaroottori, aseen liipaisin, panssarin-lävistävä ammuksen ydin, etutähtäinjalka, rypälenuoli |
|
7 |
Ilmailu |
Lentokoneen siipien saranat, rakettisuuttimet, ohjuksen pyrstöevät, keraamiset turbiinin siipien ytimet |
MIM:n (Mechanical Manufacturing) tyypillisiä sovelluksia autojen tarkkuuskomponenteille
Vaihteet (voima-/vaihteistojärjestelmät)
Sovellusskenaariot
Moottorin ajoitusvaihde, öljypumppu/vesipumppu vaihde, vaihteiston synkronoinnin napa, toimilaitteen hammaspyörä.
Materiaali
Fe-Ni-seosteräs, 420 ruostumaton teräs, 17-4PH (suuri lujuus/kulumisen kestävä).
Avainarvo
Monimutkaiset hammasprofiilit ja integroitu napa/kiilaura vähentävät työstövaiheita.
Tiheys Suurempi tai yhtä suuri kuin 7,6 g/cm³, hampaan pinnan kovuus HRC 40-50, kulutusta-kestävä ja väsymystä-kestävä.
Massatuotanto (vuosikapasiteetti suurempi tai yhtä suuri kuin 100 000 yksikköä) maksaa 30-50 % vähemmän kuin koneistus.
Autojen MIM Gear
Anturin kotelo (elektroninen ohjausjärjestelmä)
Sovellusskenaariot
ABS-anturi, lämpötila/paineanturi, kaasuläpän asentoanturin kotelo ja pohja.
Materiaali
304/316 ruostumaton teräs (korroosionkestävä), alumiiniseos (kevyt).
Avainarvo
Ohuseinämäinen- (0,5–1,5 mm) + integroitu tiivisteura/asennusreikä, suojausluokka IP67+.
Sillä on hyvät sähkömagneettiset suojausominaisuudet, joten se soveltuu autoelektroniikan häiriönpoistovaatimuksiin-.
Korkean mittasuhteen, sopii automatisoituihin kokoonpanolinjoihin.
Polttoainesuuttimen osat (polttoainejärjestelmä)
Sovellusskenaariot
Bensiinin/dieselin ruiskutusventtiilin runko, neulaventtiilin istukka, virtauksensäätörengas, korkeapaineinen{0}}öljykammiokokoonpano.
Materiaali
Korkean lämpötilan -lejeeringit (kuten Inconel 718), 440 C ruostumaton teräs (kestää korkeita lämpötiloja/korroosiota/korroosiota).
Avainarvo
Mikro-hieno virtausreitti (φ0,1–0,5 mm) + korkeapaineinen-tiivistyspinta on muodostettu yhtenä kappaleena täyttämään korkean-paineen 200–300 bar.
Se kestää korkeita lämpötiloja (-40 astetta ~ 150 astetta), polttoaineen korroosiota ja sillä on korkea pitkän aikavälin luotettavuus.
Se korvaa tarkkuustyöstön, ratkaisee pienten/syvien reikien koneistuksen ongelman ja parantaa tuottoasteen 95 %:iin+.
Autojen MIM-polttoaineen ruiskutuskomponentit
Muut tarkkuuskomponentit
Turboahdin
Pieni juoksupyörä, säätörengas, lämpösuoja (korkean lämpötilan seos, kevyt + korkeita lämpötiloja kestävä).
Vaihteisto
Vaihtohaarukat, liukusäätimet ja ohjauslohkot (monimutkainen rakenne + kulutusta -kestävä, korvaa taonta/työstö).
Jarrujärjestelmä
ABS-toimiventtiilin ydin, suhteellinen venttiilikokoonpano (suuri tarkkuus + luotettava tiivistys).
MIM on kehittynyt "valinnaisesta" "suositeltavaksi" tekniikaksi tarkkuusautojen osien alalla, erityisesti pienille ja monimutkaisille komponenteille, kuten vaihteistoille, anturikoteloille ja polttoainesuuttimen osille. Se tasapainottaa suorituskykyä, tarkkuutta, kustannuksia ja keveyttä, mikä tekee siitä keskeisen valmistustekniikan autojen huippuluokan -kehityksessä ja uudessa energiamuuntamisessa.
