Može li se-brzorezni čelik oblikovati metalnim injekcijskim prešanjem?

Kratak odgovor je da, ali proces zahtijeva preciznost koja odvaja iskusne MIM objekte od ostalih. Brzo{1}}alatni čelici kao što su M2, M4, T15 i M42 uspješno se proizvode brizganjem praha od kasnih 1990-ih, nakon desetljeća razvoja u metalurgiji praha. Tehnologija proizvođačima omogućuje proizvodnju složenih alata za rezanje, preciznih zupčanika i-komponenti otpornih na habanje koje bi inače zahtijevale opsežnu strojnu obradu od kovanih šipki.

 Zašto razmotriti MIM za-brzorezni čelik?

Tradicionalno lijevanje alatnih čelika u ingote uzrokuje segregaciju tijekom skrućivanja, što rezultira velikim talozima karbida koji stvaraju uzdužne brazde tijekom vruće obrade. Godine 1960. istraživači u Crucible Steelu pokazali su da raspršivanje alatnog čelika u prah i njegovo konsolidiranje vrućim izostatičkim prešanjem (HIP) može u potpunosti eliminirati ovu segregaciju. Rezultirajuća mikrostruktura pokazala je fino dispergirane karbide sa značajno poboljšanom žilavošću u usporedbi s lijevanim materijalom identičnog sastava.

Injekcijsko prešanje metala ide dalje od toga omogućavajući proizvodnju gotovo-neto-oblika geometrija koje bi bile nepraktične za strojnu obradu. ABIS Mold Technology primijenila je ovu sposobnost u sektorima koji zahtijevaju složene komponente visoke -tvrdoće, posebno u automobilskoj, zrakoplovnoj i industrijskoj alatnoj industriji. Kada je ruski klijent posjetio naš pogon u Shenzhenu 2023. kako bi procijenio proizvodne linije MIM-a, rasprava se usredotočila upravo na ovu točku: MIM može isporučiti M4 i T15 dijelove s gustoćom većom od 96% od teorijske, vrijednostima tvrdoće koje dosežu 63-65 HRC nakon toplinske obrade i ponovljivošću dimenzija u svim količinama proizvodnje.

 Prozor za sinteriranje

Primarna poteškoća s-brzoreznim čelikom MIM leži u onome što industrija naziva "prozor sinteriranja"-dopuštenom temperaturnom rasponu koji proizvodi prihvatljivu gustoću bez uzrokovanja mikrostrukturne degradacije. Za M2 čelik s 0,85% sadržaja ugljika, ovaj prozor je približno 13 stupnjeva (od 1245 stupnjeva do 1258 stupnjeva). Izvan ovog raspona dolazi ili do nedovoljnog zgušnjavanja ili do stvaranja viška tekuće faze na granicama zrna, stvarajući karbidne filmove koji služe kao putevi širenja pukotina pod opterećenjem.

Ova uska tolerancija zahtijeva sustave peći s više-zonskom kontrolom temperature i preciznim upravljanjem atmosfere. ABIS koristi opremu za vakuumsko sinteriranje s vrućim zonama-obloženim grafitom koje održavaju potencijal ugljika potreban za sprječavanje dekarburizacije. Naši procesi certificiranja ISO 9001 i IATF 16949 zahtijevaju dokumentiranje profila sinteriranja za svaku proizvodnu seriju, uz provjeru sadržaja ugljika na uzorcima iz svake serije.

T15 čelik predstavlja nešto lakšu situaciju. Veći sadržaj vanadija (približno 4,6%) proizvodi karbide tipa MC- koji djeluju kao sredstva za pričvršćivanje granica zrna tijekom sinteriranja. Istraživanje koje su objavili Kar i sur. (1993) pokazao je da se T15 može sinterirati u temperaturnom rasponu od 55 stupnjeva u atmosferi dušika-vodika, u usporedbi s manje od 20 stupnjeva za M2 pod sličnim uvjetima. Kada kupci zahtijevaju maksimalnu otpornost na habanje za primjene kao što su rezni umetci ili kalupi za oblikovanje, često preporučujemo T15 zbog njegove stabilnosti procesa koliko i njegovih mehaničkih svojstava.

 Razmatranja o sirovini i uklanjanju vezanja

Plinski{0}}raspršeni-prah brzoreznog čelika ponaša se slično nehrđajućem čeliku 316L i 17-4PH u pripremi sirovine. Uobičajene vrijednosti D90 od 18-24 μm dopuštaju čvrsta opterećenja od 60-67% volumena sa sustavima veziva na bazi voska-polimera ili poliacetala. Sferična morfologija čestica atomiziranih plinom daje reološke karakteristike prikladne za ubrizgavanje u tanke stijenke s minimalnim mlazom ili stvaranjem linije zavara.

Odvezivanje predstavlja najznačajniji izazov kontrole ugljika. Atmosfere čistog vodika uzrokuju odugljičenje, dok inertne atmosfere mogu rezultirati ostatkom ugljika zbog nepotpunog izgaranja veziva. Industrijska praksa se približila mješovitim atmosferama od 5-25% vodika u dušiku, iako neki objekti koriste mješavine CO/CO₂ ili CH₄/H₂ tijekom predsinteriranja radi boljeg upravljanja ugljikom. Termogravimetrijska analiza razgradnje veziva u proizvodnoj atmosferi ostaje ključna za određivanje odgovarajućih toplinskih profila.

 Toplinska obrada i konačna svojstva

Dijelovi od -brzoreznog čelika MIM mogu se toplinski obraditi pod istim uvjetima kao i konvencionalno obrađeni materijal. Obrada solnom kupkom na 1177-1205 stupnjeva nakon čega slijedi kaljenje na 579-593 stupnja proizvodi dosljednu transformaciju u martenzit. Dvostruko ili trostruko kaljenje na 538-566 stupnjeva smanjuje zaostali austenit i maksimalno povećava tvrdoću.

 Praktične primjene

Ekonomika proizvodnje MIM brzo{0}}čelika daje prednost srednje{1}}do-primjenama velikih količina sa složenim geometrijama. Na izložbi Chinaplas 2023. u Shenzhenu, gdje je ABIS demonstrirao naša precizna proizvodna rješenja, nekoliko se sudionika raspitivalo posebno o MIM komponentama alata za automatiziranu opremu za sklapanje. Ove primjene obično uključuju male dijelove (ispod 50 grama) sa značajkama kao što su unutarnji kanali za hlađenje, udubljenja ili tanke dijelove koji bi zahtijevali više operacija strojne obrade od čvrstog materijala.

Trenutne komercijalne primjene uključuju mikro svrdla za proizvodnju elektronike, komponente satova koje zahtijevaju i estetsku završnu obradu i otpornost na habanje, te precizne zupčanike za medicinske uređaje gdje nehrđajući čelik 17-4PH ne može zadovoljiti zahtjeve tvrdoće. Premija troškova materijala u odnosu na nehrđajući čelik MIM kompenzira se smanjenom sekundarnom strojnom obradom i eliminacijom skupih alatnih čelika koji bi inače završili kao strugotine.