Metal tozu enjeksiyon kalıplama teknolojisi üzerine tartışma

Metal tozu enjeksiyon kalıplama teknolojisi üzerine tartışma

Toz enjeksiyon kalıplama (PIM), metal toz enjeksiyon kalıplama (MIM) ve seramik toz enjeksiyon kalıplama (CIM) iki parçadan oluşur, yeni bir metal, seramik parça hazırlama teknolojisidir, toz metalurjisi alanına plastik enjeksiyon kalıplama teknolojisidir. ve yeni bir parça işleme teknolojisi oluşturdu.

Seramik toz enjeksiyon kalıplama (CIM), modern toz enjeksiyon kalıplama (PIM) teknolojisinin birçok özel teknik ve teknolojik avantajı olan bir dalıdır: seri üretim hızlı ve otomatik olarak yapılabilir ve süreç doğru bir şekilde kontrol edilebilir; Akış doldurma kalıbı nedeniyle yeşil yoğunluk eşittir; Yüksek basınçlı enjeksiyon nedeniyle, karışımdaki toz içeriği büyük ölçüde artar, sinterlenmiş ürünün çekmesi azalır, ürün boyutu doğru ve kontrol edilebilir, tolerans ±{{0}}.1'e ulaşabilir. yüzde ~ 0,2 ve performans üstün; Hiçbir mekanik işlem veya yalnızca mikro işlem, hazırlama maliyetini düşürür; Çapraz delik, eğik delik, içbükey ve dışbükey yüzey, iplik, ince duvar, kesilmesi zor seramik özel şekilli parçalar ile karmaşık şekil oluşturabilir, geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir.

İlk olarak, toz enjeksiyon kalıplama işlemi

tanım

Metal tozu enjeksiyon kalıplama, gereksinimleri karşılayan metal tozu ve reçine bağlayıcıyı seçmek ve tozu ve reçineyi belirli bir sıcaklıkta tek tip bir enjeksiyon peletine karıştırmak içindir. Granülasyondan sonra elde edilen biçimlendirici kör, yağ giderme işleminden sonra sinterlenir ve yoğunlaştırılır ve nihai ürün elde edilir.

Bu, ham madde olarak metal veya seramik tozunun kullanılması bakımından geleneksel enjeksiyon kalıplamadan çok farklıdır. Tozun kendisinin zayıf akışkanlığından dolayı, homojen, akıcı bir beslemeye karıştırmak ve ardından partikülün tek tip boyutunu elde etmek için belirli bir sıcaklıkta büyük miktarda bağlayıcı eklemek gerekir.

Uygulama özellikleri

1, kalıp maliyeti çok yüksektir, özellikle seri üretim için, kalıbın yüksek aşınmaya dayanıklı malzemelerden üretilmesi gerekir ve malzeme maliyeti çok yüksektir;

2, yüksek malzeme maliyeti, birçok işlem adımı, yüksek işlem gereksinimleri;

3, esas olarak karmaşık, diğer yöntemlerle işlenmesi zor veya hatta işlenemeyen ürünler şeklinde kullanılır.

İkincisi, süreç karşılaştırması

Üçüncüsü, taneli malzeme

Pelet hazırlama şunları içerir:

Toz metal tozu

MIM işleminde kullanılan metal tozunun parçacık boyutu genellikle 0.5~20μm'dir; Teorik olarak, parçacık ne kadar ince olursa, oluşturulması ve sinterlenmesi kolay olan özgül yüzey alanı o kadar büyük olur. Geleneksel toz metalürjisi işlemi, 40μm'den daha büyük bir kaba toz kullanır.

organik yapıştırıcı

Organik yapıştırıcının rolü, metal tozu parçacıklarını bağlamaktır, böylece karışım, enjeksiyon makinesi namlusunda, yani toz akışını yönlendiren taşıyıcıda ısıtıldığında reolojik özelliklere ve kayganlığa sahip olur. Bu nedenle yapıştırıcı seçimi tozun tamamının taşıyıcısıdır. Bu nedenle, yapışma seçimi, tüm toz enjeksiyon kalıplamanın anahtarıdır. Organik yapıştırıcılar için gereksinimler:

1. Daha az dozaj ve daha az yapıştırıcı, karışımın daha iyi reoloji üretmesini sağlayabilir;

2. Yapıştırıcıyı çıkarma sürecinde metal tozu ile reaksiyon yok, kimyasal reaksiyon yok;

3. Çıkarması kolay, üründe karbon kalıntısı yok.

agrega

Toz ve bağlayıcı arasında dengeli bir ilişkiyi gösterir ve ikisi arasındaki uygun oran, enjeksiyon kalıplamanın başarısını veya başarısızlığını belirlemenin anahtarıdır. Düşük moleküler ağırlıklı bağlayıcıların kullanılması viskoziteyi azaltır ve oluşturulması kolaydır. Nitelikli parçacıklar, bağlayıcı içinde eşit olarak dağılmış toz olmalı, topaklanmamalı veya gözeneklere sahip olmamalıdır; Düzensiz toz dağılımı, parçacıkların tutarsız viskozitesine yol açacaktır. Şekillendirmeye ve sinterlemeye uygun değil

(a) çok fazla bağlayıcı madde, küçük parçacık viskozitesi, metal parçacıklar arasında yetersiz temas, yağdan arındırma sonrasında ciddi deformasyon ve hatta ürünün çökmesine yol açması;

(b) çok az bağlayıcı, yüksek parçacık viskozitesi, enjekte edilmesi çok zor, yağdan arındırıldıktan sonra gözeneklerin oluşturulması kolay, sinterlemeden sonra ürünün çatlamasına yol açması kolay;

(c) Toplama kriteri: toz partikülleri arasında nokta teması oluşur, toz partikülleri dış basınç olmadan birbirine yapışır ve ortadaki boşluk yapıştırıcı ile doldurulur;

Dördüncüsü, taneli malzeme - karıştırma

Karıştırma, üniform granüller elde etmek için metal tozunun bağlayıcı ile karıştırılması işlemidir. Peletin özellikleri nihai enjeksiyon kalıplama ürününün performansını belirlediğinden, karıştırma aşaması çok önemlidir.

Karıştırma işlemi

(a) Yüzeyi işlenmiş metal veya seramik tozu, bağlayıcıya eklenir ve ikisi, bir kompozit toz sistemi elde etmek üzere eşit şekilde karıştırılır;

(b) Bileşik toz, bağlayıcıyı eritmek için ısıtılır;

(c) Sıvı bağlayıcı, kılcal hareket yoluyla toz parçacık agregasına girer, toz parçacıklarını yağlar ve tutma bloğu ayrışmasını elde etmek için vida kesme kuvvetinin etkisi altında parçacıkları topaklaştırır ve üniform karışımı korur.

(d) Alaşım tozu oksitlenirse, karıştırma başarısızlığına neden olur.

(e) Partiküllerin üniform olmasını sağlamak için, toz partiküllerinin şekli küçük veya düzensizdir ve üniform karıştırma elde etmek için karıştırma süresinin buna göre arttırılması gerekir. Karıştırma süresi artar, karışımın homojenliği artar, ancak reçinenin oksitlenmesi ve ayrışması kolaydır ve bazı metaller veya homojenlik öncülü altında karıştırma süresi mümkün olduğunca kısalır.

(f) Karıştırıldıktan sonra peletler, kırıcı veya granülasyon makinesi (genellikle yaklaşık 3 mm parçacıklar halinde yapılır) tarafından enjeksiyon kalıplama beslemesine işlenir.

Beş, enjeksiyon kalıplama

Enjeksiyon kalıplama, belirli bir basınç ve sıcaklık altında, piston veya vida itme yoluyla, granüler eriyiğin akış ve sıcaklık homojenliği doldurulmuş kalıp boşluğuna doldurulur, eriyik katılaşır ve enjeksiyon kütüğü kalıp boşluğundan çıkana kadar kontrollü koşullar altında soğutulur. üç boyutlu karmaşık bir şekil ve yapı oluşturur. Bu aşama, geleneksel metalürjideki presle şekillendirmeden tamamen farklıdır ve plastik endüstrisindeki şekillendirme işlemine benzer.

1. Enjeksiyon sırasında, meme akış yoluna yakındır, vida ileri doğru itilir, basınçtan sonra besleme silindiri ekstrüde edilir ve kalıp boşluğu doldurulur; Kalıp boşluğunu doldurmak için yeterli besleme olduğunda, vidanın dönmesi durur. İdeal kalıp doldurma, kalıp boşluğunu kalıp duvarı boyunca kademeli olarak doldurmaktır ve kalın kütük vidanın daha hızlı ilerlemesini gerektirir ve ince kısım bunun tersidir.

>Doldurma oranı çok yüksek, bu da enjeksiyona, kabarcıklara, lehim izlerine veya eksik doldurmaya (hava kaçamaz) neden olur. (Büyük enjeksiyon basıncı ve kalıp doldurma hızı, düşük besleme viskozitesi, enjeksiyonun tüm nedenleridir)

>Çok yavaş doldurma hızı beslemenin erken soğumasına yol açarak eksik doldurmaya ve kısa çekime neden olur. (Pelet enjeksiyon sıcaklığının yanlış kontrolü de bu olguya neden olabilir)

2. Vida üst nozüle ulaştığında, beslemeyi basınçlandırma işlemi, basıncı koruma işlemidir. · Enjeksiyon kalıplama, şekillendirici taslağın kalıptan çıkarılmasıyla sona erer.

>Kalıp açma sıcaklığı, kalıptan çıkarıldığında boşluğun şeklini korumak için gereken kritik sıcaklıktan daha düşük olmalıdır.

>Açma basıncı, biçimlendirme boşluğunun yapışmadan serbest kalması için gereken büyük basınçtan daha az olmalıdır.

>Kalıp açma basıncı ve sıcaklığı belirli bir aralıkta olmalı, ürün deformasyonu, stick kalıp, çizik kalıp veya ürün yüzeyinde büzülme delikleri veya çöküntüler oluşturamaz.

Altı, yağ alma

Yağ giderme, geleneksel tozdaki az miktarda yüzey aktif cismin çıkarılmasından tamamen farklı olarak, kütükten bağlayıcı maddenin yaklaşık yüzde 30 -50 (hacim oranı) çıkarılmasını gerektiren metal tozu enjeksiyon kalıplamada benzersiz bir adımdır. metalurji.

İki temel süreç

(1) Termal ayrışma → bağlayıcının kimyasal reaksiyon süreci;

(2) Levhanın yüzeyine ayrışma gazının dış atmosfere transferi → fiziksel ısı ve kütle transferi süreci.
7. Sinterleme

Geleneksel toz metalurji kompaktı genellikle sinterlemeden önce yüzde 90'ın üzerinde bir nispi yoğunluğa sahiptir ve tam yoğunlaştırmanın yalnızca gözeneklerin yaklaşık yüzde 10'unu ortadan kaldırması gerekir. Yağ gidermeden sonra, toz enjeksiyon kalıplama kütüğünün nispi yoğunluğu sinterlemeden önce sadece yüzde 60'tır ve sinterleme doğası, zorluğu artıran gevşek toz sinterlemedir. Metal tozu enjeksiyon kalıplama ürünü sinterleme başarı kriterleri: ürünün doğruluğunu ve performansını, öncülün kontrol edilebilirliği ve tekrarlanabilirliği ile sağlamak, böylece yoğunluğunun gereksinimleri karşılaması.

Sinterlemede büyük büzülme meydana gelir ve bu büzülme sinterlemenin asıl amacı olmakla birlikte deformasyona da yol açar. → Ürün doğruluğunu sağlamak için sinterleme şekillendirme işlemi

◆ Isıtma hızının kontrolü, kompakt parçaları destekleyebilir.

1) Yavaş ısıtma, düşük sıcaklıkta sinterleme aşamasında yüzey difüzyonunun baskın olmasını sağlar, ancak sinterleme itici gücünü tüketirken kütüğü yoğunlaştırmak zordur.

2) Hacim difüzyonunun aktif hale geldiği belirli bir sıcaklık aralığına hızlı ısıtma ve hızlı ısıtma, gözenekler de gelişirken ve küçülürken tane büyümesini kontrol edebilir.

◆ Sinterlemede sıvı faz üretilerek kütüklerin yoğunlaştırılmasına katkı sağlanır.

1) Sıvı faz, malzeme aktarım hızını artırarak daha hızlı sinterleme sağlar;

2) Sıvı faz, parçacıklar üzerinde büyük bir dış basınçla aynı olan kılcal bir kuvvet uygular;

3) Bileşenlerden birinin eritilmesiyle istenilen sıvı faz oluşturulabilir.

◆ Sinterleme işlemi

1) Başlangıç ​​aşaması: sinterleme boyun oluşumu ve büyümesi;

2) Ara aşama: sinterleme boynu büyür, tane sınırına bağlı bir gözenek ağı oluşturur;

3) Son aşama: gözenek geometrisi, tane sınırında yalnızca birkaç küçük gözenek bırakarak silindirik hale gelir.