قولبة بالحقن المعدني هي تقنية تصنيع لإنشاء أدوات مصنوعة من عناصر معدنية. غالبًا ما يُطلق على عملية قولبة بالحقن المعدني اختصار MIM. الفكرة الأساسية وراء تقنية التصنيع MIM هي دمج تشكيل القولبة بالحقن مع التأثيرات الميكانيكية القوية للمعدن....

تحتاج تقنيات الصب التقليدية إلى أن يكون المعدن في حالة سائلة أثناء الصب؛ بينما يمكّن مسحوق المعدن المستخدم في قولبة حقن المعادن مهام القولبة من الأداء في درجة حرارة أقل بكثير. نظرًا لاختلاف المواد، بما في ذلك المواد الخام لقولبة حقن المعادن ودرجة حرارة أقل من نقطة الانصهار لعملية القولبة، فإن تصنيع الأجزاء النهائية يحتاج إلى بعض الخطوات الإضافية. إنها أفضل طريقة لتصنيع الأجزاء المعدنية الصغيرة بكميات كبيرة. مرحلة القولبة هي عملية بسيطة للغاية.

مراحل إنتاج قولبة حقن المعادن

 تنقسم مرحلة إنتاج قولبة حقن المعادن إلى أربع خطوات بسيطة. توجد العديد من التباينات بين الإجراءات، ولكن ما يلي هو مراجعة عامة لها:

• التلقيح الخلطي

الخطوة الأولى هي خليط المواد الخام [المجلدات والمساحيق] في خليط جيد. يسمى هذا الخليط من المسحوق والمجلدات البوليمرية بالمادة الأولية.

تعتمد عملية قولبة حقن المعادن بأكملها بشكل أساسي على تأثيرات وحالة المادة الأولية. نظرًا لأن المادة الأولية نفسها تلعب دورًا محوريًا في وضع قولبة حقن المعادن، فإن تفاصيل المادة الأولية ستؤثر على كل خطوة من البداية إلى النهاية.

• الحقن 

الخطوة الثانية في إنشاء الجزء الهندسي تسمى "الحقن".

تبدأ هذه العملية بزيادة درجة حرارة المادة الأولية لتتجاوز درجة حرارة انصهار المادة الرابطة، وتجبر مكبس المادة الأولية على الدخول في سعة القالب.

Tيتم قص نقطة الدخول، التي تسمى البوابة، ويتم فتح القالب لانتزاع جزء أخضر. يتم فصل لزوجة المادة الأولية عن التخفيف، مما يقلل من ضغط الحمل أثناء الحشو. كما أنه يعتمد على درجة الحرارة والتحميل الخرساني للمادة الأولية. 

• إزالة المادة الرابطة 

الخطوة الثالثة في مرحلة إنتاج قولبة حقن المعادن هي إزالة المادة الرابطة. تستخرج هذه الخطوة المادة الرابطة وتصنع تكثيفًا أوليًا لإعطاء بعض الطاقة للجزء وتسهيل المناولة. تستخدم ثلاث طرق بشكل متكرر: استخلاص المذيبات، والامتصاص، والتحلل الحراري.

إجراء إزالة المادة الرابطة هو الخطوة التقديرية الشاملة في إنتاج قولبة حقن المعادن. يعتمد النجاح على مدى إزالة المادة الرابطة بعناية. أثناء إزالة المادة الرابطة، يجب أن يواجه الكتلة المقولبة الإجهادات الناتجة عن قطع المواد الرابطة من داخل الجزء مع الحفاظ على شكله. 

• التلبيد 

التلبيد هو الخطوة الأخيرة، حيث يصل الجزء إلى كثافته النهائية. يتم وضع الموضع على أداة ضبط في فرن وتعريضه لجو اختزالي أو بيني. ينشأ الغلاف الجوي تحت نقطة انصهار المادة مباشرةً، باتباع ملف تعريف معين.

دورة التلبيد مماثلة لأي تلبيد قياسي. إن قطع الطاقة الخارجية هو القوة الدافعة الرئيسية فيه. نتيجة لذلك، يحتاج الجزء المصنوع من ذرات صغيرة إلى قوة أقل للتكثيف. 

الفرق بين قولبة حقن المعادن والتشغيل الآلي

فيما يتعلق بالمقارنة، من المحتمل أن يتطابق MIM بشكل جيد مع الأدوات المجهزة فيما يخص العناصر النهائية. بشكل عام، يمكن استخدام عناصر MIM بنفس طريقة الأجزاء المجهزة، الطبية، والطيران، وفي بعض الحالات، تبدو أدوات MIM أقرب إلى الأجزاء المجهزة. ومع ذلك، عندما يتعلق الأمر، فإن MIM يقدم العديد من الفوائد للعناصر الدقيقة التي لا تحلها عمليات التشغيل.

الهندسة المعزولة

يقدم MIM قدرات هندسية فردية وتعقيدًا. تقدم عمليات التشغيل تعقيدًا محدودًا، وقابلية للعمل، وامتياز التصميم، وغالبًا ما يكون من الصعب تشغيل عناصر متعددة. مع تزايد التفاصيل، يصبح MIM أكثر تكلفة لأنه كلما كانت أداتك أكثر تعقيدًا، زاد الوقت الذي تستغرقه الآلة لإنتاجها.

القوة والإنتاج 

بينما كلا الإجراءين ينهيا بأدوات مصممة بشكل جيد، فإن عناصر MIM لا تتعرض لضغوط التشغيل أو القوة الوسطية التي قد تؤدي إلى تشوه مع مرور الوقت واحتمالية خطأ الأداة. تُشكل أدوات MIM باستخدام آلات قولبة تقليدية ثم تُوضع في فرن حيث يُذاب الشمع من العنصر، تاركًا قطعة صلبة ومتينة.

مساهمة القالب 

عند إنتاج عنصر MIM، يكون تدخل الأداة عادة مرتبطًا بمساهمة القالب. هذا يعني أن القالب أو الأداة معقدة، لذا لديك تكلفة إضافية مرتبطة بصعوبة العنصر. مع عمليات التشغيل، إذا أضفت تعقيدًا، تضيف تكاليف جديدة ووقت عمل إلى تكلفة الأداة.

نفايات المادة

لا تتبدد نفايات المادة مع عملية MIM. هذا مهم لأنك تدفع مقابل تلك النفايات كعميل يتصل بأداة مجهزة. عبر عملية MIM، لا يتعين عليك استخدام دولارات يمكن استخدامها في مكان آخر.

الأبعاد 

يتمتع MIM بقدرة أكبر على التوسع في الأبعاد. يستغرق التشغيل وقتًا جيدًا لصنع أدوات مركبة، لذا إذا أردت الانتقال من 10 آلاف إلى 20 ألف جهاز في الأسبوع، عليك شراء المزيد من آلات CNC للوصول إلى الأبعاد المطلوبة.

الأسباب: لماذا تختار قولبة الحقن المعدني 

هناك عدة أسباب لاعتماد عملية قولبة الحقن المعدني. بعض منها هي:

1- يمكن للعملية بناء أجزاء من مادة ذات قابلية تشغيل منخفضة لأنها يمكن أن تُشكل بشكل صحيح بزوايا هندسية مركبة بنسبة جيدة بدون عمليات تشغيل. 

2- تمتلك عملية MIM معدل إنتاج عالي يمكن أن يقلل من زمن التسليم لمنتجات الأجزاء بمجرد تصنيع القالب وضبط معلمات العملية بشكل جيد. 

3- يمكن أن تقلل هذه العملية من تكلفة المادة بفضل العدد المنخفض من البدائل العاملة ومعدل التصنيع العالي المذكور أعلاه.

4- الأجزاء المصنعة بواسطة قولبة الحقن المعدني لها تأثير سببي عالي وحرية أفضل من الصب لأن الاختصار أكثر توقعًا في الحقن المسحوق، والنتيجة في أحجام المدخلات أصغر بكثير من المواد المصبوبة.

ما هي بعض فوائد قولبة الحقن المعدني

لدى قولبة الحقن المعدني فوائد متعددة على تقنيات التصنيع الأخرى. تطورت تقنية قولبة الحقن المعدني بشكل كبير خلال الـ 25 سنة الماضية، وتشير نضج التقنية إلى زيادة عدد العناصر، المركبات، الأبعاد، والتعقيدات المعروضة.

تتمتع عملية قولبة الحقن المعدني بالمزايا التالية:

• المنتجات التركيبية عالية الحجم من أدوات المركبات عالية الجودة.
• وقت التصنيع أقل مقارنة بالصب بالتكلفة
• التأثيرات الميكانيكية أكثر مهارة في الصب والأدوات الأخرى من مواد PM المستخدمة
•  أبعاد الذرة الأساسية وصلابة المسحوق المسخن العالية
• المواد المتوازية مع المركبات المدرفلة
• المركبات المسبقة على نطاق واسع والمركبات الرئيسية متاحة
• أقل مهام التشطيب 
• يتيح قولبة الحقن حجمًا كبيرًا من التناسق والأدوات المركبة. ومع ذلك، يجب الانتباه إلى مواقع المدخل والحاجز، وخطوط الربط، والانتقالات المغلقة، وسماكة الجدران، وتصميم الرأس، والمزيد لتسهيل الانبعاث وتحقيق أدوات دقيقة.

النتائج 

تحسين عملية قولبة الحقن المعدني مهمة تتطلب جهدًا كبيرًا ووقتًا طويلًا. لا يمكن لأي حسابات سهلة وقصيرة أن تنتج المعلمات المثلى، بل تعمل فقط كسياسات. العثور على المعلمات الأساسية هو عملية بحد ذاتها.

مهمة التحسين أكثر واقعية وتعتمد تمامًا على المسح وتحديد الأخطاء. ينتهي التحليل بأن تحسين معلمات MIM يتبع سير عمل محدد.