Самые интересные материалы - это аморфные металлы. Из-за своей внутренней неупорядоченной - аморфной - структуры они дают конечному продукту свойства, которые на самом деле являются взаимоисключающими. К ним относятся очень высокая прочность и твердость с высокой пластичностью. Их плотность ниже, чем у других металлов, и, следовательно, снижает вес компонентов. Задача при изготовлении и обработке аморфных металлов заключается в том, что атомы в расплаве сохраняют свое аморфное расположение во время затвердевания. Это происходит только при чрезвычайно высоких скоростях охлаждения, превышающих 1000 К / с.
Изготовителем материала, специализирующимся на этом материале, является Heraeus. Компания может плавить и деформировать аморфные металлы, производить добавки и литье под давлением. Его последние разработки в этой области включают сплавы на основе циркония и меди. Серия материалов обеспечивает низкие удельные затраты за счет литья под давлением и открывает широкий спектр применений. Amloy является биосовместимым в соответствии с ISO 10993-5 и превосходит стандартные материалы, такие как титан, нержавеющая сталь и закаленная нержавеющая сталь, с точки зрения твердости от 480 до 580 HV5, прочности, эластичности с 1,6 ГПа, коррозионных свойств и качества поверхности. В отличие от других материалов, значения твердости аморфного металла проходят через все материальное тело, а не уменьшаются от поверхности к внутренней части. Обладая этим свойством, Amloy подходит для сложных задач и механически нагруженных компонентов, которые требуют высокой надежности, низкого износа, устойчивости к царапинам и воспроизводимости, таких как шестерни, детали зубчатых колес, винтовые системы или приводные валы в аэрокосмической промышленности.
Литье под давлением аморфных металлов
Heraeus также оптимизировал Amloy для литья под давлением. Специально для этой цели машиностроительная компания Engel разработала гидравлическую литьевую машину Victory 120, которая отличается от обычной литьевой машины, особенно на стороне впрыска. Компания уделила особое внимание равномерному нагреву заготовок. За один рабочий шаг заготовки по 80, а вскоре и по 60 и 100 г производятся за 60-120 с из одного или нескольких готовых к использованию компонентов, в зависимости от их размера и геометрии. Поскольку тонкость поверхности Ra этих компонентов составляет 0,05 мкм, ручная постобработка не требуется. С конечными продуктами, такими как видимые детали в ювелирной промышленности или медицинские инструменты, которые требуют отражающей поверхности, может быть полезна доработка или дальнейшая обработка.
Картинная галерея
Фотогалерея с 9 картинками
Во время литья под давлением аморфные металлы плавятся и впрыскиваются в жидком состоянии в форму, в которой они затвердевают. Напротив, MIM (литье под давлением металла) обрабатывает металлопластиковые порошки. Требуются дополнительные шаги, такие как удаление покрытия для удаления пластика и спекание. Кроме того, усадка при литьевом формовании при охлаждении Amloy составляет <0,5%, что во много раз ниже, чем у стали и титана с использованием процесса MIM. Это увеличивает воспроизводимость. Таким образом, литье под давлением аморфных металлов демонстрирует несколько преимуществ по сравнению с обычными процессами литья под давлением металла, такими как MIM, и процессами обработки металла, такими как длительный ЧПУ. Кроме того, меньше отходов.
Общее время цикла и энергопотребление снижены
Состав материала и полностью автоматизированный процесс производства от плавления с помощью динамически управляемого процесса впрыска приводят к сокращению времени цикла до 70% по сравнению с предыдущими решениями для литья под давлением аморфных металлов. Требуемая мощность нагрева снижается на 40-60%. Это значительно повышает экономическую эффективность при литье под давлением этих материалов. Литьевая машина, разработанная Engel, в стандартной комплектации достигает скорости впрыска 1000 мм / с, что означает, что могут быть реализованы толщины стенок от 0,6 до 5 мм, что позволяет использовать более высокую прочность материала сплава.
Аморфные металлы Аморфные металлы - это замороженные расплавы металлических сплавов. Их атомное распределение имеет неупорядоченную, некристаллическую структуру, подобную структуре стекла. Поэтому говорят о металлических очках. Аморфная (неупорядоченная) структура в твердом состоянии делает ее чрезвычайно твердой и в то же время высокоэластичной. Они обладают очень хорошей упругостью, чрезвычайно устойчивы к коррозии и амортизации. Благодаря такому сочетанию свойств аморфные металлы превосходят сталь и титан, среди прочих. Области применения - небьющиеся и более легкие корпуса для смартфонов, более острые и долговечные скальпели и малоинвазивные инструменты, устойчивые подвески и износостойкие элементы привода в области мобильности, ювелирные изделия и износостойкие часовые компоненты, а также клюшки для гольфа, лыжи и сноуборды.
Даже в преддверии производственного процесса моделирование может сэкономить время и затраты. Например, Heraeus моделирует поведение аморфных металлов в процессе литья под давлением и заранее анализирует, подходит ли производственный процесс для конкретного компонента и какие оптимизации могут быть внесены в конструкцию компонента и инструмента для литья под давлением.
Сплавы с титаном, платиной и палладием в разработке
Сплавы сплава особенно подходят для механически нагруженных точных компонентов и очень высококачественных декоративных элементов в областях автомобилестроения, авиакосмической промышленности, медицинской техники, промышленности, образа жизни и электроники. В этих случаях они заменяют сталь, титан или конструкционные пластики, которые хромируются на следующем этапе после литья под давлением. Все материалы Amloy и машины для литья под давлением предлагаются без лицензии.
В настоящее время Heraeus работает над другими сплавами на основе титана, палладия и платины. Компоненты, сделанные из Amloy, становятся еще легче с титаном, что дает дополнительные преимущества для применений в аэрокосмической промышленности. Кроме того, титан уже признан в качестве материала для медицинских компонентов, например, для небольших костных имплантатов, динамических винтовых систем или имплантируемых корпусов, например, для кардиостимуляторов или насосных систем. Сплавы на основе платины Amloy интересны для ювелирной промышленности, потому что чистая платина очень мягкая. Аморфный сплав повышает его устойчивость к царапинам. Палладий делает сплав на основе циркония более пластичным, что означает, что его легче формовать и легче катить.
Доля палладия сегодня составляет 5%. Цель состоит в том, чтобы уменьшить эту пропорцию и увеличить способность образовывать аморфные структуры.
Этот вклад был взят с нашего родственного портала www.maschinenmarkt.vogel.de.
* Валеска Мелде - менеджер по маркетингу в Heraeus в 63450 Ханау; Сюзанна Цинкграф - менеджер по связям с общественностью в Engel в 4311 Schwertberg (Австрия)