Es pot modelar per injecció de metall l'acer d'-alta velocitat?

La resposta curta és sí, però el procés exigeix ​​una precisió que separi les instal·lacions MIM experimentades de la resta. Els acers per eines d'alta velocitat-com ara M2, M4, T15 i M42 s'han produït amb èxit mitjançant l'emmotllament per injecció de pols des de finals de la dècada de 1990, després de dècades de desenvolupament en la metal·lúrgia de pols. La tecnologia permet als fabricants produir eines de tall complexes, engranatges de precisió i components resistents al desgast-que, d'altra manera, requeririen un mecanitzat ampli a partir de barres forjades.

 Per què considerar MIM per a acer d'alta-velocitat?

La fosa de lingot tradicional dels acers per a eines produeix segregació durant la solidificació, donant lloc a grans precipitats de carbur que formen estries longitudinals durant el treball en calent. El 1960, els investigadors de Crucible Steel van demostrar que atomitzar l'acer d'eines en pols i consolidar-lo mitjançant premsa isostàtica en calent (HIP) podria eliminar aquesta segregació completament. La microestructura resultant va mostrar carburs finament dispersos amb una duresa significativament millorada en comparació amb el material fos de composició idèntica.

L'emmotllament per injecció de metalls va més enllà, ja que permet la producció de geometries en forma gairebé -neta{{1} que no seria pràctica per a la màquina. ABIS Mold Technology ha aplicat aquesta capacitat en sectors que requereixen components complexos d'alta -duresa, especialment en aplicacions d'automoció, aeroespacial i eines industrials. Quan un client rus va visitar les nostres instal·lacions de Shenzhen l'any 2023 per avaluar les línies de producció de MIM, la discussió es va centrar precisament en aquest punt: MIM pot lliurar peces M4 i T15 amb densitats superiors al 96% dels teòrics, valors de duresa que arriben a 63-65 HRC després del tractament tèrmic i repetibilitat dimensional en els volums de producció.

 Finestra de sinterització

La principal dificultat amb l'-acer MIM d'alta velocitat rau en el que la indústria anomena "finestra de sinterització"-l'interval de temperatura admissible que produeix una densitat acceptable sense provocar degradació microestructural. Per a l'acer M2 amb un contingut de carboni del 0,85%, aquesta finestra és d'aproximadament 13 graus (de 1245 graus a 1258 graus). Fora d'aquest rang, es produeix una densificació insuficient o es forma un excés de fase líquida als límits del gra, creant pel·lícules de carbur que serveixen com a vies de propagació d'esquerdes sota càrrega.

Aquesta tolerància estreta requereix sistemes de forn amb control de temperatura multi-zona i gestió precisa de l'atmosfera. ABIS opera equips de sinterització al buit amb zones calentes revestides de grafit-que mantenen el potencial de carboni necessari per evitar la descarburació. Els nostres processos de certificació ISO 9001 i IATF 16949 exigeixen la documentació dels perfils de sinterització per a cada lot de producció, amb la verificació del contingut de carboni a les mostres de cada lot.

L'acer T15 presenta una situació una mica més tolerant. El contingut més elevat de vanadi (aproximadament un 4,6%) produeix carburs de tipus MC-que actuen com a agents de fixació del límit del gra durant la sinterització. La investigació publicada per Kar et al. (1993) van demostrar que el T15 es podia sinteritzar en un rang de temperatura de 55 graus en atmosferes de nitrogen-hidrogen, en comparació amb menys de 20 graus per a M2 en condicions similars. Quan els clients requereixen la màxima resistència al desgast per a aplicacions com el tall d'insercions o matrius de conformació, sovint recomanem T15 tant per la seva estabilitat de procés com per les seves propietats mecàniques.

 Matèries primeres i consideracions de desligament

Les pols d'acer d'alta velocitat-atomitzats amb gas-es comporten de manera semblant a l'acer inoxidable 316L i 17-4PH en la preparació de matèries primeres. Els valors típics de D90 de 18-24 μm permeten càrregues sòlides del 60-67% en volum amb sistemes aglutinants a base de polímer-de cera o poliacetal. La morfologia esfèrica de les partícules atomitzades amb gas produeix característiques reològiques adequades per a la injecció de parets primes amb una formació mínima de jet o línia de soldadura.

La desvinculació presenta el repte de control de carboni més important. Les atmosferes d'hidrogen pur provoquen la descarburació, mentre que les atmosferes inerts poden donar lloc a carboni residual a partir de l'esgotament incomplet del lligant. La pràctica de la indústria ha convergit en atmosferes mixtes de 5-25% d'hidrogen en nitrogen, tot i que algunes instal·lacions utilitzen mescles de CO/CO₂ o CH₄/H₂ durant la presinterització per a una gestió més estricta del carboni. L'anàlisi termogravimètrica de la descomposició del lligant a l'atmosfera de producció segueix sent essencial per determinar els perfils tèrmics adequats.

 Tractament tèrmic i propietats finals

Les peces d'acer-MIM d'alta velocitat es poden tractar tèrmicament amb les mateixes condicions que el material processat convencionalment. El tractament amb bany de sal a 1177-1205 graus seguit d'extinció a 579-593 graus produeix una transformació consistent a martensita. El tremp doble o triple a 538-566 graus redueix l'austenita retinguda i maximitza la duresa.

 Aplicacions pràctiques

L'economia de producció de l'acer MIM d'alta-velocitat afavoreix les aplicacions de volum mitjà-a-alt amb geometries complexes. A l'exposició Chinaplas de 2023 a Shenzhen, on ABIS va demostrar les nostres solucions de fabricació de precisió, diversos assistents van preguntar específicament sobre components d'eines MIM per a equips de muntatge automatitzats. Aquestes aplicacions solen incloure peces petites (menys de 50 grams) amb característiques com ara canals de refrigeració interns, retallades o seccions primes que requeririen múltiples operacions de mecanitzat a partir de material sòlid.

Les aplicacions comercials actuals inclouen microbroques per a la fabricació d'electrònica, components de rellotges que requereixen un acabat estètic i resistència al desgast, i engranatges de precisió per a dispositius mèdics on l'acer inoxidable 17-4PH no pot complir els requisits de duresa. La prima del cost del material respecte a l'acer inoxidable MIM es compensa amb un mecanitzat secundari reduït i l'eliminació d'acers per a eines cars que, d'altra manera, acabarien com a xips.