Metal Toz Enjeksiyon Ekipmanının Geliştirilmesi

Metal Toz Enjeksiyon Ekipmanının Geliştirilmesi

Metal Enjeksiyon Kalıplama(MIM), toz metalürjisi ve endüstrisinde son yıllarda en hızlı gelişen alandır. Modern ileri plastik enjeksiyon kalıplama teknolojisi ile geleneksel toz metalürjisi teknolojisinin birleştirilmesiyle oluşturulmuş yeni bir toz metalürjisi yakın ağ kalıplama teknolojisidir.

1, MIM kalıplama teknolojisi

MIM'in temel süreci, reolojik bir malzeme oluşturmak için ince metal veya seramik tozunu organik yapıştırıcıyla üniform bir şekilde karıştırmak, gelişmiş bir enjeksiyon makinesini bir parçanın şekliyle bir kalıp boşluğuna enjekte ederek bir boşluk oluşturmak ve yeni teknolojiyi kullanarak çıkarmaktır. Yapıştırın ve bir ürüne oldukça yoğun hale getirmek için sinterleyin. Gerekirse post-processing de yapılabilir. "IHI teknolojisi, yalnızca yüksek üretim verimliliği, iyi ürün tutarlılığı, daha az veya hiç kesme ve ekonomik verimlilik gibi geleneksel toz metalürjisi teknolojisinin avantajlarına sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda düşük yoğunluklu, pürüzlü malzeme gibi geleneksel toz metalürjisi ürünlerinin eksikliklerinin de üstesinden gelir. , düşük mekanik özellikler ve ince cidarlı karmaşık parçaların oluşturulmasındaki zorluk. Özellikle büyük miktarlarda, küçük boyutlarda, karmaşık ve özel gereksinimleri olan metal bileşenlerin üretimi ve işlenmesi için uygundur." Bu süreç teknolojisinin orta-1980larda sanayileşmesinden bu yana, hızlı bir gelişme kaydetmiştir. Enjeksiyon kalıplama ürünleri, bilgisayar bilişim endüstrisi, otomobil ve motosiklet endüstrisi, medikal ve sağlık ekipmanları, ev aletleri, enstrümantasyon, makine imalatı, kimya mühendisliği, tekstil, ulusal savunma ve askeri endüstriler ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Şimdiye kadar, 20'den fazla ülke ve bölgede yüzlerce şirket, bu proses teknolojisinin ürün geliştirme, araştırma ve satışı ile uğraştı. Sonuç olarak, toz enjeksiyon kalıplama teknolojisi, toz metalurji teknolojisinin gelişiminin ana yönünü temsil eden, dünyanın toz metalürjisi alanında öncü teknoloji olarak bilinen, yeni imalat endüstrisinde en aktif olarak geliştirilen ileri teknoloji alanı haline geldi.

Bu sürecin temel özellikleri aşağıdaki gibidir:

(1) Bu proses teknolojisi, parçanın karmaşık yapısının gerçekleştirilmesini sağlayan malzemelerin kalıp boşluğunu tamamen doldurmasını sağlamak için ürün boşluklarını enjekte etmek için bir enjeksiyon kalıplama makinesi kullanır. Bu, geleneksel mekanik işleme ve geleneksel toz metalürjisi teknolojisi ile karşılaştırılamaz ve enjeksiyon kalıplama teknolojisinin gelişimi için güçlü bir temeldir.

(2) Enjeksiyon kalıplama ürünleri, yüksek boyutsal doğruluğa sahiptir ve enjeksiyon kalıplama işlemleri, ince duvarlı ve karmaşık yapısal bileşenleri doğrudan kalıplayabilir. Ürünün şekli, nihai ürün gerekliliklerini zaten karşılayabilir veya buna yaklaşabilir ve ürün, ikincil işleme veya yalnızca birkaç bitirme işlemi gerektirmez. Parçaların boyutsal toleransı genellikle yaklaşık yüzde ± 0,1 ila ± yüzde 0,3 arasında tutulur. Özellikle işlenmesi zor olan sert alaşımların işleme maliyetlerinin düşürülmesi ve değerli metallerin işlenme kayıplarının azaltılması açısından ayrı bir önem arz etmektedir.

(3) Geleneksel toz presleme işlemleriyle karşılaştırıldığında, enjeksiyon kalıplı ürünler tek tip mikro yapıya, yüksek yoğunluğa ve iyi performansa sahiptir.

2, Sürekli sinterleme ekipmanının gerekliliği

MIM teknolojisinin büyük ölçekli sanayileşmesiyle, geleneksel toz metalurjisi ve enjeksiyon kalıplama endüstrilerindeki genel üretim ekipmanları ve çeşitli özel metal enjeksiyon kalıplama ekipmanları, metal enjeksiyon kalıplamanın endüstriyel üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Endüstriyel üretim verimliliği, ekipman otomasyonu, işleme sürekliliği ve ekipman performansı için kurumsal gereksinimlerin iyileştirilmesi, metal enjeksiyon kalıplamanın sanayileşme sürecini desteklemiştir. MIM endüstrisinin kapsamlı gelişimi, işletmelerin üretim verimliliğini artırmak için daha fazla üretim ekipmanı gerektirir. MIM üretim sürecinde çeşitli ekipmanları doğru bir şekilde seçmek ve bunlara hakim olmak, ürün kalitesini, çıktıyı ve işgücü verimliliğini artırabilir ve sanayileşmenin gelişimini hızlandırabilir.

Şu anda, karıştırma işlemi, karıştırmanın tekdüzeliğini ve verimliliğini sağlayabilen geleneksel ikiz planet mikserler, tek vidalı ekstrüderler, pistonlu ekstrüderler, çift vidalı ekstrüderler, eksantrik tekerlekli karıştırıcılar ve z-şekilli pervaneli karıştırıcılar kullanmaktadır.

Enjeksiyon işlemi, teknik gereklilikleri daha iyi karşılayabilen ikili döngü enjeksiyon kalıplama makineleri, çift şablon enjeksiyon makineleri, çubuksuz enjeksiyon makineleri, tam otomatik enjeksiyon makineleri, elektromanyetik dinamik enjeksiyon kalıplama makineleri vb. gibi geleneksel enjeksiyon ekipmanlarından da yararlanabilir. doldurma

Yağ alma işlemi için, yağ giderme ilgili endüstride daha önce hiç yer almayan bir alan olduğundan, prensibi şudur: enjeksiyon kalıplama ile elde edilen parçaların deforme olmamasını sağlamak öncülüyle, yapıştırıcıdaki çeşitli bileşenler kademeli olarak değişir. Yapıştırıcıyı çıkarma amacına ulaşmak için, sürekli fiziksel ve kimyasal değişiklikler ilkesini kullanarak, enjeksiyon kalıplama boşluğunu çıkarmak için sıcaklık artışı ile gaz veya sıvı maddeler. Bu nedenle, bu sürecin tüm MIM teknolojisindeki konumu özellikle özel ve önemlidir. Yağdan arındırılmış parçalar neredeyse hiç dayanıklı değildir ve hafif bir titreşim parçalara zarar verebilir. Aynı zamanda, parçaların tekrar tekrar ısıtılmasından kaynaklanan enerji israfını en aza indirmek için yağ giderme ve sinterleme aşamalarını göz önünde bulundurun ve yağ giderme, sinterleme ve ısıl işlem gibi geleneksel tek işlemleri kapsamlı bir işleme entegre etmeyi düşünün. Bu, üretimdeki belirsiz faktörleri azaltabilir, kalıplanmış parçaların kalitesini artırabilir ve üretim verimliliğini büyük ölçüde artırabilir.

Sürekli sinterleme ekipmanı kavramı, kapsamlı süreçlerin tanıtılmasıyla doğdu. Çin'i şiddetli uluslararası rekabette yenmemek ve uluslararası endüstride lider bir konuma sahip olmak için, MIM teknolojisini aktif olarak geliştirmek, özellikle etkili entegre süreçler oluşturmak için geleneksel tek süreçleri entegre etmek ve entegre etmek ve araştırma yapmak gereklidir. entegre işleme ekipmanının mümkün olan en kısa sürede geliştirilmesi.

3, Sürekli sinterleme ekipmanı ve kontrol teknolojisi

Çok sayıda termal yağ giderme çalışması, termal yağ gidermenin anahtarının, yağ giderme sıcaklığını düşük bir sıcaklık aşamasında (yüzde 150~350) kontrol etmek ve deformasyona neden olmadan sıcaklığı yavaşça (1~C/dk) artırmak olduğunu göstermiştir. veya kusurlar. Bu nedenle, gerçek bir yağ giderme fırınının iyi bir sıcaklık kararlılığına ve homojenliğe sahip olmasını sağlamak gerekir. Atmosferik termal yağ giderme ile karşılaştırıldığında, vakumlu termal yağ giderme, bağlayıcı maddenin buharlaşmasına ve ayrışma ürünlerinin ortadan kaldırılmasına yardımcı olan daha düşük bir vakum basıncına sahiptir. Bu nedenle, yağ giderme oranı, normal basınç altında atmosferik termal yağ giderme işleminden daha yüksektir. Bu özelliğinden dolayı MIM yağ giderme işlemi ile diğer ilgili işlemler arasında önemli farklılıklar vardır. Piyasadaki çeşitli sürekli sinterleme ekipmanı markaları tanıtıldı.

Çalışma açısından iki tip sinterleme fırını vardır: dikey ve yatay. Dikey sinterleme fırınlarının dezavantajı, atmosferin mevcudiyetinde sıcaklıkta çok düzensiz olma eğiliminde olmalarıdır; Ayrıca yatay sinterleme fırınının depolama gövdesinin kavisli ucu ile iç sıcaklık arasında sinterlenmiş ürünün kalitesini büyük ölçüde azaltan bir sıcaklık sapması vardır.

Yağ giderme ve sinterleme entegre fırını şu altı bölümden oluşur: yakalama sistemi, vakum sistemi, şişirme sistemi, harici sirkülasyon sistemi, elektrik kontrol kısmı ve vakum kontrol kısmı. Fırın gövdesi, sandviç su soğutmalı bir yapı benimser ve fırın astarı, küçük bir pas çeliği oluklu dış yalıtım örtüsü, bir zirkonyum örtüsü, bir ısıtma elemanı ve içten dışa yüksek sıcaklığa dayanıklı paslanmaz çelik oluklu iç yalıtım kalkanından oluşur. . Dahili ısı kalkanı, lipit maddelerin fırın gövdesinin diğer bölümlerine kaçmasını önleyebilir ve temizlik için uygundur. Fırın, ısı kaybını ve lipitlerin kaçmasını etkili bir şekilde önleyebilen bir iç sızdırmaz kapı kullanır. Kondenstop sistemi çok kademeli su soğutmalı disk kondenstop, yağ giderme tankı, çok kademeli filtre ve çalıştırma valfinden oluşur. Lipid maddeler yağ giderme tankına sorunsuz bir şekilde akabilir. Vakum sistemi iki aşamalı bir vakum sisteminden oluşmaktadır. Ürün malzemesine ve yağ giderme için gerekli vakum derecesine göre döner kanatlı vakum pompası ve Roots pompası seçilebilir ve kullanılabilir. Şişirme sistemi, geniş akış düzenlemesi elde etmek için akış ölçer üzerindeki üç cam dönüşüyle ​​parçalanabilir. Harici sirkülasyon sistemi, hızlı soğutma sağlayan sızdırmaz fanlar ve ısı eşanjörlerinden oluşur. Elektrik kontrol sistemi, bir fırın sıcaklık kontrol sistemi, bir vakum kontrol sistemi, bir şişirme kontrol sistemi ve bir soğutma sirkülasyon sisteminden oluşur. Gerçek sıcaklık termokupllar tarafından ölçülür ve ayarlanan sıcaklıkla karşılaştırılır ve sıcaklık kontrolü elde etmek için mevcut ve ekipman ısıtma gücü değiştirilir ve üç ısıtma bölgesinin aynı anda yükselmesi sağlanır. Çalışma sırasında, vakumlu termal yağ alma, sürekli olarak koruyucu gaz verir, iç ve dış fırınlar arasında küçük bir basınç farkı oluşturur, tek yönlü gaz akışı sağlar, ısıtma gövdesinin lipid kirlenmesini ve aşırı sıcaklık farkından dolayı iç fırının deformasyonunu etkili bir şekilde önler. Metal enjeksiyon kalıplama teknolojisinin sürekli gelişmesiyle, Almanya'nın hızlı bir katalitik yağ giderme teknolojisi geliştirmesiyle, yağ gidermenin teknik düzeyi giderek genişledi. Bu teknoloji, yağdan arındırma fırınları için yüksek gereksinimler gerektirir, özel aside dayanıklı yağ giderme ekipmanı gerektirir ve fırınlar tasarlanırken çevresel konular dikkate alınmalıdır. Bu teknoloji ile yağ giderme işleminden sonra parçaların mukavemeti çok düşüktür ve kolayca hasar görebilir (aslında, yağı alınmış herhangi bir parçanın mukavemeti yüksek değildir); Ve sinterlemeden önce, her zaman boşlukta kalan yapışkan dikenler olacaktır. Bu durumda ürünün ara halkalarının azaltılması, ürün veriminin arttırılmasında çok önemli rol oynamaktadır.

Yapıştırıcının çıkarılması, artık yapıştırıcının çıkarılması ve sinterleme işlemi arasında gerçekten sürekli bir işlem elde etmek için Almanya, bir MIM-MASTER katalitik ayırma ve sinterleme sistemi geliştirmiştir. Bu sistem, bir katalitik ayırma bölümü, bir sürekli sinterleme bölümü ve egzoz gazı yakma, gaz konveksiyonlu kurutma cihazı, baypas konveyör bandı, asit enjeksiyon sistemi, elektrik kontrol kabini ve tüm proses kontrol sistemi (PIC) dahil olmak üzere yardımcı cihazları içerir. Sürekli katalitik yağ giderme bölümü, Ni-Cr ısıtma elemanları kullanılarak mufla örgülü bir kayış yapısı olarak tasarlanmıştır. Metal enjeksiyonla kalıplanmış parçalar bir taşıma bandına yerleştirilir ve ön ısıtma bölgesinde belirli bir sıcaklığa kadar ısıtılır, böylece asit, bağ çözme bandından geçerken iş parçası üzerinde yoğunlaşmaz. Bağ açma bandından geçerken üst kısım, taşıyıcı gazın (tipik olarak nitrojen) ve katalizörün (yaygın olarak kullanılan nitrik asit) etkisi altında yapıştırıcıyı çıkarır. Fırın içerisindeki atmosferin akış yönü çok önemlidir. Ön ısıtma bölgesinde, atmosferin akış yönü iş parçasının egzoz gazı yanma odasına girene kadar hareket yönü ile aynıdır. Yapıştırıcı bandın çıkarılması sırasında, fırın içindeki atmosferin akış yönü, iş parçasının hareket yönünün tersidir ve bu da, temelde yapıştırıcıyı çıkarmış olan parçaların en yüksek asit konsantrasyonuyla karşılaşmasını sağlar. Bu fırının yanma cihazının boyutu, aynı üretim hızına sahip toplu fırınınkinden daha küçük olabilir, çünkü egzoz gazı tüm çıkarma işleminin ortasında sürekli olarak üretilir ve büyük miktarda egzoz gazı olmaz. kesikli fırında olduğu gibi belirli bir süre içinde üretilir. Yakma cihazı iki aşamalı bir yapı olarak tasarlanmıştır: ilk aşamada, yetersiz oksijen koşulu altında yanmak için formaldehit (egzoz gazı bileşenlerinden biri) ile etkileşime girmek için doğal gaz gibi yakıt gazı kullanılır, Azot oksitlerinin ve artık nitrik asidin indirgenmesi; İkinci aşamada, kalan formaldehit ve yakıt gazı fazla hava ile karıştırılır ve tamamen yakılarak karbondioksit ve su üretilir. Yağdan arındırma fırınından geçtikten sonra, metal enjeksiyonla kalıplanmış parçalar, kapalı bir enine konveyör bant vasıtasıyla sürekli bir sinterleme fırınına beslenir. Artık yapıştırıcıyı çıkarma ve sinterleme işlemi sırasında, parçalar titreşimden kaçınmalıdır, bu nedenle özel olarak tasarlanmış bir yürüyen kiriş iletim yapısı benimsenmiştir. Sinterleme bölümü temel olarak üç aşamaya ayrılır: ısıtma, sinterleme ve soğutma. Isıtma bölümü, kalan yapıştırıcının çıkarılmasından ve ön pişirmeden sorumludur. Isıtma elemanı olarak Ni-cr bobinler kullanılır ve genel maksimum sıcaklığı 800 derecedir. Sinterleme kayışı, ana sinterleme işlevini taşır ve ısıtma elemanı, maksimum 1600oC sıcaklığa sahip teldir. Metal tozu enjeksiyonla kalıplanmış parçalar, inert veya indirgeyici bir atmosferde sinterlenir ve üretim sırasında oluşan egzoz gazı, yanma sonrasında popülasyon bölümünde bulunan bir egzoz bacasından boşaltılır. Soğutma bandı, çift cidarlı su soğutma yapısı olarak tasarlanmıştır ve soğutma suyu debisi ve sıcaklığı manuel olarak ayarlanabilir.

Sinterleme kalitesi her prosesle ilgili olmakla birlikte, en önemli faktör sıcaklığın homojenliği ve sinterleme prosesinin kararlılığıdır. Bu nedenle, metal tozu enjeksiyon kalıplama için kullanılan sinterleme ekipmanının, MIM ürünlerinde izotropik büzülme elde etmek için mükemmel sıcaklık homojenliğine sahip olması, böylece sinterleme deformasyonunu azaltması ve ürün doğruluğunu geliştirmesi gerekir; Sinterleme fırınının iyi sızdırmazlık performansına, düşük hava kaçağı oranına sahip olması ve sinterleme malzemesinin yoğunlaştırılmasını sağlamak için gerekli sıcaklık, basınç ve atmosferi sağlaması gerekir; MIM ürünlerinin istikrarlı toplu üretimini elde etmek için doğru sıcaklık ve hassas kontrol gereklidir. Ayrıca, şu anda Çin'de üretilen sinterleme fırınlarıyla ilgili temel sorun, üretim sürecinde istikrarlı bir üretim süreci belirlemeyi zorlaştıran sıcaklık kontrolünün düşük doğruluğudur. Almanya'da üretilen kontinü sinterleme fırınları, kontrol hassasiyeti açısından sektörde ön sıralarda yer almakla birlikte dezavantajları da bulunmaktadır. Yüksek düzeyde otomatikleştirilmiş ekipman, çok standartlaştırılmış operasyon gerektirir. Küçük bir hata, tüm ekipmanın çalışmasını geciktirerek büyük kayıplara neden olabilir. Ek olarak, yağdan arındırma sinterleme işlemi sırasında oluşan lipit atık malzemeleri, fırındaki çeşitli bileşenlere kolayca bağlanır ve bu da ekipmanın performansı üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir. Genel olarak, sinterleme fırını ayrıca yağ giderme ve sinterleme entegrasyonunu başarmış olsa da, sıcaklık kontrolünde yetersiz esneklik, yağ giderme ve sinterleme arasındaki ön ısıtma bölümünde dengesiz basınç gibi sorunlar hala vardır ve entegrasyonun fizibilitesi dikkate alınmaz. sonraki ısıl işlem.

Özetle, sürekli sinterleme ekipmanı için ideal hedefler şunlardır:

(1) Yağ giderme, sinterleme, ısıl işlem ve diğer işlemlerin entegrasyonunu sağlamak için geleneksel tekli işlemlerin entegre edilmesi. Sinterlemeden sonra parçalara doğrudan ısıl işlem uygulamak için bir ısıl işlem fonksiyonu bölümü eklemek, üretim maliyetlerinden büyük ölçüde tasarruf sağlayabilir, üretim döngülerini azaltabilir ve üretim kalitesini sağlayabilir.

(2) Farklı proses gereksinimlerine sahip çeşitli ürünlerin üretim ihtiyaçlarını karşılayabilen ve ayrıca esnek olmayan kontrol nedeniyle geciken üretim durumunu iyileştirebilen, yağ giderme alanında ve yüksek sıcaklıklı sinterleme alanında sıcaklık ve ürün kalma süresinin esnek kontrolünü gerçekleştirin .

(3) Ekipman otomasyon kontrolünü ve kendi kendini ayarlama yeteneklerini iyileştirin, ekipman çalışma güvenilirliğini iyileştirin, operatör iş yoğunluğunu azaltın ve üretim verimliliğini artırın.

4. Sonuç

MIM kalıplama işleminin analizine ve toz enjeksiyonla kalıplanmış parçaların özelliklerine dayanarak, yağ giderme, sinterleme ve hatta son işleme gibi geleneksel tek işlemleri kapsamlı bir işleme entegre etmek gerekir. Sürekli sinterleme ekipmanının yapısı ve kontrol modu verilmiştir.