Литье изделий из металлов и сплавов под давлением производится по современной инновационной MIM-технологии. Благодаря ее применению появилась возможность получения деталей и изделий в целом сложной геометрической формы.
MIM-технология является важнейшей частью производственного процесса порошковой металлургии.
Производство изделий по MIM-технологии
Процесс производства деталей, получаемых в результате литья под давлением, осуществляется в три основных этапа.
Инжектирование. На этом этапе формуется заготовка будущего изделия с припусками в размерах на усадку. Материал для формования (фидсток) содержит 60 % металлического порошка и 40 % различных добавок, в том числе и полимерные связующие. Смесь под давлением подается в пресс-форму. Механическая прочность заготовки на этом этапе очень низкая, цвет полимерного компаунда зеленый.
Дебайдинг, второй этап изготовления. Из зеленой заготовки удаляются связующие полимеры. В результате деталь приобретает коричневый цвет. Молекулярные связи между гранулами порошка слабые, изделие хрупкое.
Спекание. На этом этапе коричневая заготовка подвергается воздействию высоких температур в вакууме или среде инертного газа в специальной печи. Процессу сопутствует усадка материала, молекулярные связи в порошке возрастают до проектируемого значения, заготовка превращается в деталь или конечное изделие.
Изделия, изготовленные по MIM-технологии, отличаются высокой прочностью, точностью размеров, сложностью геометрических форм. При этом, сам производственный процесс экономически выгодный, поскольку исключает множество операций при изготовлении изделий по другим технологиям. Дополнительно можно добавить такие важные экономические факторы, как высокая эффективность использования материалов (производство практически безотходное), сокращение времени на изготовление детали (литье осуществляется мгновенно, вторичные операции исключены) и уменьшение производственных площадей.
Исходя из вышеизложенного нетрудно сделать вывод о преимуществах MIM-технологии:
- Возможность изготовления деталей сложных форм, которые нельзя изготовить другими методами.
- Обеспечение высокой точности создаваемых изделий.
- Использование широкого спектра металлов и их сплавов.
- Экономически эффективное производство.
Изделия, изготовленные методом литья под давлением, широко применяются практически во всех сферах деятельности человека:
- автомобилестроении (детали топливной системы, турбин, компрессоров, в механизмах блокировки замков);
- медицине (хирургический инструмент, стоматологические мосты, имплантаты);
- оборонной промышленности (детали огнестрельного оружия);
- электронике (элементы мобильных телефонов, разъемы, микрокомпоненты);
- сельском хозяйстве, пищевой отрасли (детали клапанов молокопроводов, шаровые краны, элементы уборочных машин, компоненты оросительных систем);
- строительстве (сантехническая арматура, фурнитура дверных и оконных изделий, элементы приводов автоматических ворот, рольставней).
Список можно продолжать до бесконечности, поскольку нет такой отрасли, где бы не применялись изделия, изготовленные по MIM-технологии.
Достаточно внимательно рассмотреть эти детали, чтобы оценить количество задействованного оборудования и инструмента, а также объем отходов при их изготовлении традиционными методами.
Испытания изделий, полученных литьем под давлением
Детали и изделия, изготовленные по MIM-технологии, подвергаются различным испытаниям на соответствие предъявляемым к ним требованиям НТД.
С учетом маленьких размеров и массы деталей (вес в подавляющем большинстве случаев не превышает 100 г) для их испытаний применяются особо точные приспособления и приборы, привлекается наиболее подготовленный персонал.
В качестве примера рассмотрим методику испытаний изделий из сплавов, установленную ГОСТ 20018-74.
Испытания проводятся на одном образце. Но, если объем образца менее 0,5 см³, то отбирается несколько образцов, суммарный объем которых не должен превышать 0,5 см³. Из оборудования потребуются весы с разновесами не более 0,001 г, устройство для взвешивания в воде (см. рис. 1), дистиллированная вода.
Алгоритм испытания следующий:
- определяется плотность воды;
- образец взвешивается в воздухе с погрешностью до 0,001 г, после чего помещается в устройство для взвешивания в воде;
- производится взвешивание образца в воде с точностью до 0,001 г;
- после получения результатов взвешиваний испытание прекращается.
Далее математическим путем с помощью формул определяется плотность материала испытываемого образца.
Для контроля качества изделий, изготовленных методом литья под давлением разработан ряд межгосударственных и национальных стандартов. Например, таких, как:
- ГОСТ Р 59651-2021 «Изделия из сталей и сплавов, изготовленные методом литья под давлением полимерных материалов, высоконаполненных металлическими порошками (MIM-технология). Общие технические условия»;
- ГОСТ 20415-82 «Контроль неразрушающий. Методы акустические. Общие положения»;
- ГОСТ 20426-82 «Контроль неразрушающий. Методы дефектоскопии радиационные. Область применения»;
- ГОСТ 20018-74 «Сплавы твердые спеченные. Метод определения плотности»;
- ГОСТ 9378-93 «Образцы шероховатости поверхности (сравнения). Общие технические условия»;
- ГОСТ 9450-76 «Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников»;
- ГОСТ 1497-84 «Металлы. Методы испытаний на растяжение».
