تقنية قولبة حقن المسحوق المعدني (MIM) هي تقنية جديدة لتعدين المساحيق على شكل شبه شبكي تم تشكيلها من خلال إدخال تقنية قولبة حقن البلاستيك الحديثة في مجال تعدين المساحيق.
مقدمة فنية
تجمع تقنية قولبة حقن المساحيق المعدنية بين تقنيات متعددة التخصصات مثل تقنية قولبة البلاستيك وكيمياء البوليمرات وتكنولوجيا تعدين المساحيق وعلوم المواد المعدنية. إنها تستخدم قوالب لحقن القوالب الفارغة وتقوم بسرعة بتصنيع أشكال معقدة عالية الكثافة وعالية الدقة وثلاثية الأبعاد من خلال التلبيد. الأجزاء الهيكلية. أولاً، يتم عجن المسحوق الصلب والموثق العضوي بشكل موحد، وبعد التحبيب، يتم حقنهما في تجويف القالب باستخدام آلة التشكيل بالحقن في حالة ساخنة وملدنة (~ 150 درجة مئوية) للتصلب، ثم يتم تشكيل الباريسون عن طريق التحلل الكيميائي أو الحراري. تتم إزالة المادة الرابطة الموجودة في المنتج، وفي النهاية يتم الحصول على المنتج النهائي عن طريق التلبيد والتكثيف.
لا تتميز تقنية المعالجة هذه بمزايا عمليات تعدين المساحيق التقليدية مثل خطوات أقل، وعدم القطع أو أقل، والفوائد الاقتصادية العالية، ولكنها تتغلب أيضًا على عيوب منتجات تعدين المساحيق التقليدية مثل المواد غير المستوية، والخواص الميكانيكية المنخفضة، وصعوبة تشكيل جدران رقيقة وهياكل معقدة. إنها مناسبة بشكل خاص للإنتاج الضخم للأجزاء المعدنية الصغيرة والمعقدة والمطلوبة بشكل خاص. إنها تتميز بخصائص الدقة العالية والهيكل الموحد والأداء الممتاز وتكلفة الإنتاج المنخفضة.
تدفق العملية
تدفق العملية: رابط ← خلط ← قولبة بالحقن ← إزالة الشحوم ← تلبيد ← مرحلة ما بعد المعالجة.
مسحوق معدني
حجم الجسيمات من المسحوق المعدني المستخدم في عملية MIM هو بشكل عام 0.5 ~ 20μm؛ من الناحية النظرية، كلما كانت الجسيمات أصغر، زادت مساحة السطح المحددة، مما يسهل تشكيلها وتلبيدها. تستخدم عملية تعدين المساحيق التقليدية مساحيق خشنة أكبر من 40 ميكرومتر.
لاصق عضوي
تتمثل وظيفة المادة اللاصقة العضوية في ربط جزيئات المسحوق المعدني بحيث يتمتع الخليط بالريولوجيا والتشحيم عند تسخينه في برميل آلة الحقن، أي أنه حامل يدفع المسحوق إلى التدفق. ولذلك، يتم اختيار الرابط ليكون الناقل للمسحوق بأكمله. ولذلك، فإن اختيار السحب اللزج هو المفتاح لقولبة حقن المسحوق بالكامل.
متطلبات المواد اللاصقة العضوية:
1. استخدام مادة لاصقة أقل يمكن أن ينتج ريولوجيا أفضل للخليط.
2. لا يوجد تفاعل، لا يوجد تفاعل كيميائي مع مسحوق معدني أثناء عملية إزالة المادة اللاصقة؛
3. سهل الإزالة، ولا يبقى كربون في المنتج.
خلط
يتم خلط المسحوق المعدني والموثق العضوي معًا بشكل موحد لتكوين مواد خام مختلفة في خليط للقولبة بالحقن. يؤثر تجانس الخليط بشكل مباشر على سيولته، وبالتالي يؤثر على معلمات عملية التشكيل بالحقن، بالإضافة إلى الكثافة والخصائص الأخرى للمادة النهائية. تتوافق هذه الخطوة من عملية قولبة الحقن من حيث المبدأ مع عملية قولبة حقن البلاستيك، كما أن ظروف معداتها هي نفسها بشكل أساسي. أثناء عملية القولبة بالحقن، يتم تسخين المادة المختلطة في أسطوانة آلة الحقن إلى مادة بلاستيكية ذات خصائص ريولوجية، ويتم حقنها في القالب تحت ضغط الحقن المناسب لتشكيل مادة فارغة. يجب أن يكون القالب الفارغ بالحقن موحدًا مجهريًا بحيث يتقلص المنتج بالتساوي أثناء عملية التلبيد.
استخراج
يجب إزالة الرابط العضوي الموجود في القالب الفارغ قبل التلبيد. وتسمى هذه العملية الاستخراج. يجب أن تضمن عملية الاستخراج تفريغ المادة اللاصقة تدريجيًا من أجزاء مختلفة من الفراغ على طول القنوات الصغيرة بين الجزيئات دون تقليل قوة الفراغ. معدل إزالة الموثق يتبع بشكل عام معادلة الانتشار. يمكن أن يؤدي التلبيد إلى تقليص وتكثيف المادة الخالية من الشحوم المسامية إلى منتجات ذات بنية وخصائص معينة. على الرغم من أن أداء المنتجات يرتبط بالعديد من عوامل المعالجة قبل التلبيد، إلا أنه في كثير من الحالات، يكون لعملية التلبيد تأثير كبير أو حتى حاسم على البنية المعدنية وخصائص المنتج النهائي.
مرحلة ما بعد المعالجة
بالنسبة للأجزاء ذات متطلبات الحجم الأكثر دقة، يلزم إجراء معالجة لاحقة ضرورية. هذه العملية هي نفس عملية المعالجة الحرارية للمنتجات المعدنية التقليدية.
مزايا العملية
يستخدم MIM خصائص تكنولوجيا تعدين المساحيق لتلبيد الأجزاء الميكانيكية ذات الكثافة العالية والخصائص الميكانيكية الجيدة وجودة السطح؛ وفي الوقت نفسه، فإنه يستخدم خصائص صب حقن البلاستيك لإنتاج أجزاء ذات أشكال معقدة بكميات كبيرة وبكفاءة.
1. يمكن تشكيل الأجزاء الهيكلية ذات الهياكل المعقدة للغاية.
تتضمن معالجة المعادن التقليدية عمومًا معالجة الألواح المعدنية وتحويلها إلى منتجات من خلال الخراطة، والطحن، والتخطيط، والطحن، والحفر، والتثقيب، وما إلى ذلك. ونظرًا لقضايا التكلفة الفنية وتكلفة الوقت، فمن الصعب أن يكون لهذه المنتجات هياكل معقدة. يستخدم MIM آلة حقن لحقن المنتج فارغًا لضمان أن المادة تملأ تجويف القالب بالكامل، وبالتالي ضمان تحقيق الهيكل المعقد للغاية للجزء.
2. المنتج لديه بنية مجهرية موحدة وكثافة عالية وأداء جيد.
في ظل الظروف العادية، يمكن أن تصل كثافة المنتجات المضغوطة فقط إلى 85% كحد أقصى من الكثافة النظرية؛ يمكن أن تصل كثافة المنتجات التي تم الحصول عليها بواسطة تقنية MIM إلى أكثر من 96%.
3. كفاءة عالية، وسهلة لتحقيق الإنتاج الضخم وعلى نطاق واسع.
القالب المعدني المستخدم في تقنية MIM له عمر افتراضي يعادل عمر قوالب حقن البلاستيك الهندسية. نظرًا لاستخدام القوالب المعدنية، فإن MIM مناسب لإنتاج الأجزاء بكميات كبيرة.
4. مجموعة واسعة من المواد القابلة للتطبيق ومجالات التطبيق الواسعة.
يمكن لـ MIM استخدام معظم المواد المعدنية تقريبًا، ومع الأخذ في الاعتبار الاقتصاد، تشمل مواد التطبيق الرئيسية القائمة على الحديد والنيكل والسبائك المنخفضة والنحاس والفولاذ عالي السرعة والفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك صمام الجرام والكربيد الأسمنتي والمعادن القائمة على التيتانيوم.
5. توفير المواد الخام بشكل كبير
بشكل عام، معدل استخدام المعدن في معالجة وتشكيل المعادن منخفض نسبيًا. يمكن لـ MIM تحسين معدل استخدام المواد الخام بشكل كبير، وهو معدل استخدام نظريًا بنسبة 100%.
6. تستخدم عملية MIM مسحوقًا ناعمًا على مستوى ميكرون.
لا يمكنها فقط تسريع انكماش التلبيد، والمساعدة في تحسين الخواص الميكانيكية للمواد، وإطالة عمر كلال المواد، ولكن أيضًا تحسين مقاومة التآكل الناتج عن الإجهاد والخصائص المغناطيسية.
مجالات التطبيق
وتستخدم منتجاتها على نطاق واسع في المجالات الصناعية مثل هندسة المعلومات الإلكترونية، والمعدات الطبية الحيوية، والمعدات المكتبية، والسيارات، والآلات، والأجهزة، والمعدات الرياضية، وصناعة الساعات، والأسلحة والفضاء.
1. أجهزة الكمبيوتر وملحقاتها: مثل أجزاء الطابعة، والنوى المغناطيسية، ودبابيس المهاجم، وأجزاء القيادة؛
2. الأدوات: مثل لقم الثقب، ولقم القطع، والفوهات، وتدريبات البندقية، وقواطع الطحن الحلزونية، واللكمات، والمقابس، والشدات، والأدوات الكهربائية، والأدوات اليدوية، وما إلى ذلك؛
3. الأجهزة المنزلية: مثل حافظات الساعات، وسلاسل الساعات، وفرش الأسنان الكهربائية، والمقصات، والمراوح، ورؤوس الجولف، وروابط المجوهرات، ومشابك أقلام الحبر، ورؤوس أدوات القطع وأجزاء أخرى؛
4. أجزاء الآلات الطبية: مثل إطارات تقويم الأسنان، والمقص، والملاقط؛
5. الأجزاء العسكرية: ذيول الصواريخ وأجزاء الأسلحة والرؤوس الحربية وأغطية البارود وأجزاء الصمامات؛
6. الأجزاء الكهربائية: التغليف الإلكتروني، المحركات الصغيرة، الأجزاء الإلكترونية، أجهزة الاستشعار؛
7. الأجزاء الميكانيكية: مثل آلات تفكيك القطن، وآلات النسيج، وآلات الشباك، والآلات المكتبية، وما إلى ذلك؛
8. قطع غيار السيارات والبحرية: مثل الحلقة الداخلية للقابض، وغطاء الشوكة، وغطاء الموزع، ودليل الصمام، ومحور المزامنة، وأجزاء الوسادة الهوائية، وما إلى ذلك.
