Miltelinės metalurgijos automobilių dalių gamybos procesas

I. Proceso apžvalga ir taikymo sritis
Miltelinės metalurgijos automobilių dalyse kaip pagrindinė žaliava naudojami metalo milteliai. Formuojant, sukepinant ir po-apdorojimo, pasiekiama beveik-neto-forma ir didelio našumo{4}}gamyba. Procesas yra kompaktiškas, sunaudojama daug medžiagų, todėl jis ypač tinka didelės-tūrio, struktūriškai sudėtingoms ir kainai{7}}jautrioms automobilių dalims. Tipiški produktai apima variklius, transmisijas, važiuoklę ir kėbulo priedus. Vienai transporto priemonei Europos ir Amerikos rinkose sunaudojama apie 20 kg, ir ši tendencija nuolat auga. Pagrindiniai proceso būdai yra: žaliavos miltelių paruošimas, maišymas, presavimas, sukepinimas, apdaila / apdirbimas, terminis apdorojimas ir paviršiaus apdorojimas, tikrinimas ir pakuotės pristatymas.

 

II. Žaliavos milteliai ir maišymas

• Miltelių paruošimas: visų pirma naudojant geležies{0}}miltelius, paprastai ruošiamus purškiant vandenį / dujas, po to džiovinant, sijojant, atkaitinant ir redukuojant, siekiant sumažinti deguonies / anglies kiekį ir pagerinti suspaudžiamumą bei konsistenciją. Legiravimo elementai gali būti įvedami iš anksto-legiruojant arba vėliau maišant miltelius.

• Maišymas ir išankstinis apdorojimas: baziniai milteliai tolygiai sumaišomi su lydinio milteliais (pvz., Cu, Ni, Mo), grafitu (C) ir kietaisiais tepalais (pvz., cinko stearatu ir amido vašku), kad būtų užtikrinta stabili sudėtis ir dalelių dydžio pasiskirstymas. Sumaišyti milteliai turi vengti segregacijos ir oksidacijos, kad būtų užtikrintas partijos nuoseklumas.

 

III. Presavimas ir sukepinimas

• Presavimas: sumaišyti milteliai kraunami į pritaikytą formą ir hidrauliniu presu spaudžiami viena kryptimi arba abiem kryptimis. Tipinis vieneto presavimo slėgis yra maždaug 10–80 MPa, todėl gaunamas žalias ruošinys su detalės kontūrais. Formuojant turi būti suderintas tankio vienodumas, matmenų tikslumas ir formos tikslumas.

• Sukepinimo tankinimas: žalias ruošinys kaitinamas apsauginėje atmosferoje (pvz., N2/H₂) iki 70–90 % žemiau pagrindinių komponentų lydymosi temperatūros. Įprastas sukepinimo temperatūros diapazonas yra maždaug 1100–1250 laipsnių. Kaklo augimas ir poringumo susitraukimas pasiekiamas naudojant paviršiaus difuziją, grūdelių ribų difuziją ir plastikinį srautą. Įprastas tankis gali siekti 90–95 % teorinio tankio, derinant stiprumą ir kietumą.

• Proceso tobulinimo metodai: siekiant pagerinti tankį ir našumą, gali būti įdiegtos pažangios technologijos, pvz., šiltas suspaudimas (100–300 laipsnių) ir didelio greičio suspaudimas (HVC), siekiant padidinti geležies dalių tankį iki maždaug 7,4–7,5 g/cm³, o tai žymiai pagerina stiprumą. Tai tinka kritinės apkrovos-komponentams, tokiems kaip vožtuvų lizdai, žvaigždutės, krumpliaračiai ir švaistikliai.

 

IV. Įpurškimo formavimo (MIM) maršrutas (tinka sudėtingoms mažoms dalims)

• Pašarų paruošimas: smulkūs metalo milteliai (<20 μm) is mixed with polymer binder in an internal mixer, followed by cooling, crushing, and granulation to form a uniform feed.

• Įpurškimas: formavimas atliekamas per nustatytą temperatūros / slėgio / išlaikymo slėgio langelį. Kontroliuojant formų užpildymą, išleidimą ir išlaikant slėgį susitraukimo kompensavimui išvengiama trumpų šūvių, suvirinimo linijų ir vidinio įtempio koncentracijos.

• Atrišimas ir sukepinimas: rišiklis palaipsniui pašalinamas tirpiklio/terminės/katalizės etapais, po to tankinamas sukepinant vakuume arba inertinėje atmosferoje. MIM dalių matmenų tikslumas yra didelis, tipiniai leistini nuokrypiai reguliuojami ±0,3%, o kai kurie kritiniai matmenys siekia ±0,1%.

• Pastabos dėl pritaikymo: MIM (metalo įpurškimas) tinka sudėtingoms 3D formoms ir smulkmenoms, tačiau jam keliami aukšti reikalavimai investicijoms į formą, sienelės storio vienodumui ir serijinei gamybai. Jis dažniausiai naudojamas jutiklių korpusams, purkštukams, spaustukams ir mažiems transmisijos komponentams.

 

V. Po-apdorojimas, tikrinimas ir masinės gamybos kontrolė

• Po-apdorojimas: atsižvelgiant į darbo sąlygas ir funkcinius reikalavimus, siekiant tikslinio kietumo, stiprumo, atsparumo korozijai, atliekamas apdaila / formavimas, apdirbimas (kritinės poravimosi sritys), terminis apdorojimas (karbiuravimas, grūdinimas, grūdinimas, sukepinimas) ir paviršiaus apdorojimas (dengimas, galvanizavimas, fosfatavimas, juodinimas). Aliejumi-įmirkyti guoliai / savaime-tepamosios dalys gali būti panardintos-aliejumi.

• Patikra ir kokybės kontrolė: sukepintos dalys paprastai susitraukia maždaug 20 %, todėl reikia kontroliuoti matmenis ir padėtį, kietumo / tankio bandymus ir neardomuosius bandymus. Dėl paslėptų defektų, tokių kaip smėlio skylės, įbrėžimai ir įlenkimai vidinėse skylių sienelėse, gali būti naudojamas internetinis sūkurinės srovės bandymo ir optinio pluošto vidinių skylių tikrinimo derinys, siekiant pagerinti aptikimo greitį ir efektyvumą.

• Masinė gamyba ir procesų kontrolė: automobilių dalių surinkimas paprastai vyksta pagal IATF 16949 ir ​​APQP/PPAP procesus, nustatant FMEA, kontrolės planus, SPC/MSA ir kitus sistemos dokumentus. Siekiant užtikrinti proceso stabilumą ir atsekamumą, uždarojo{2} ciklo tikrinimas įgyvendinamas nuo įrankių pavyzdžio (OTS) iki bandomosios gamybos iki masinės gamybos (SOP).