Technologia formowania wtryskowego proszków metali (MIM) to nowa technologia metalurgii proszków w postaci prawie netto, powstała w wyniku wprowadzenia nowoczesnej technologii formowania wtryskowego tworzyw sztucznych do dziedziny metalurgii proszków.
Wprowadzenie techniczne
Technologia formowania wtryskowego proszków metali łączy technologie multidyscyplinarne, takie jak technologia formowania tworzyw sztucznych, chemia polimerów, technologia metalurgii proszków i nauka o materiałach metalowych. Wykorzystuje formy do półfabrykatów form wtryskowych i szybko wytwarza wysokiej gęstości, precyzyjne, trójwymiarowe, złożone kształty poprzez spiekanie. Części konstrukcyjne. Najpierw stały proszek i spoiwo organiczne są równomiernie zagniatane, a po granulacji wtryskiwane do wnęki formy za pomocą wtryskarki w stanie nagrzanym i uplastycznionym (~150°C) w celu zestalenia, a następnie kształtuje się przedformę w wyniku rozkładu chemicznego lub termicznego. W produkcie usuwa się spoiwo, a finalnie produkt końcowy otrzymuje się poprzez spiekanie i zagęszczanie.
Ta technologia procesowa ma nie tylko zalety konwencjonalnych procesów metalurgii proszków, takie jak mniejsza liczba etapów, brak cięcia lub mniej cięcia i duże korzyści ekonomiczne, ale także przezwycięża wady tradycyjnych produktów metalurgii proszków, takie jak nierówne materiały, niskie właściwości mechaniczne i trudności w tworzeniu cienkich ścianek i złożonych struktur. Szczególnie nadaje się do masowej produkcji małych, złożonych i specjalnych części metalowych. Charakteryzuje się wysoką precyzją, jednolitą strukturą, doskonałą wydajnością i niskimi kosztami produkcji.
Przebieg procesu
Przebieg procesu: spoiwo → mieszanie → formowanie wtryskowe → odtłuszczanie → spiekanie → obróbka końcowa.
Puder mineralny
Wielkość cząstek proszku metalu stosowanego w procesie MIM wynosi zazwyczaj 0,5 ~ 20 μm; teoretycznie im drobniejsze cząstki, tym większa powierzchnia właściwa, co ułatwia kształtowanie i spiekanie. Tradycyjny proces metalurgii proszków wykorzystuje grubsze proszki o średnicy większej niż 40 μm.
Klej organiczny
Funkcja kleju organicznego polega na wiązaniu cząstek proszku metalu w taki sposób, że mieszanina po podgrzaniu w cylindrze wtryskarki ma właściwości reologiczne i smarne, to znaczy jest nośnikiem napędzającym przepływ proszku. Dlatego też spoiwo wybiera się jako nośnik całego proszku. Dlatego wybór lepkiego ciągnięcia jest kluczem do całego procesu formowania wtryskowego proszku.
Wymagania dla klejów organicznych:
1. Zastosowanie mniejszej ilości kleju może zapewnić lepszą reologię mieszaniny;
2. Brak reakcji, brak reakcji chemicznej z proszkiem metalu podczas procesu usuwania kleju;
3. Łatwe do usunięcia, w produkcie nie pozostaje węgiel.
Mieszanie
Proszek metalu i spoiwo organiczne miesza się ze sobą równomiernie, aby uzyskać mieszaninę różnych surowców do formowania wtryskowego. Jednorodność mieszaniny wpływa bezpośrednio na jej płynność, wpływając tym samym na parametry procesu wtryskiwania, a także gęstość i inne właściwości finalnego materiału. Ten etap procesu formowania wtryskowego jest w zasadzie zgodny z procesem formowania wtryskowego tworzyw sztucznych, a warunki jego wyposażenia są również w zasadzie takie same. Podczas procesu formowania wtryskowego zmieszany materiał jest podgrzewany w cylindrze wtryskarki do tworzywa sztucznego o właściwościach reologicznych i wtryskiwany do formy pod odpowiednim ciśnieniem wtrysku w celu uformowania półwyrobu. Półfabrykat formowany wtryskowo powinien być mikroskopijnie jednolity, aby wyrób równomiernie się kurczył w procesie spiekania.
Ekstrakcja
Spoiwo organiczne zawarte w uformowanym półfabrykacie należy usunąć przed spiekaniem. Proces ten nazywa się ekstrakcją. Proces ekstrakcji musi zapewniać stopniowe usuwanie kleju z różnych części półfabrykatu wzdłuż maleńkich kanałów pomiędzy cząstkami, bez zmniejszania wytrzymałości półwyrobu. Szybkość usuwania spoiwa ogólnie jest zgodna z równaniem dyfuzji. Spiekanie może skurczyć i zagęścić porowaty, odtłuszczony półfabrykat, tworząc produkty o określonej strukturze i właściwościach. Chociaż właściwości użytkowe produktów zależą od wielu czynników procesowych przed spiekaniem, w wielu przypadkach proces spiekania ma duży, a nawet decydujący wpływ na strukturę metalograficzną i właściwości produktu końcowego.
Przetwarzanie końcowe
W przypadku części o bardziej precyzyjnych wymaganiach co do rozmiaru wymagana jest niezbędna obróbka końcowa. Proces ten jest taki sam, jak proces obróbki cieplnej konwencjonalnych produktów metalowych.
Zalety procesu
MIM wykorzystuje cechy technologii metalurgii proszków do spiekania części mechanicznych o dużej gęstości, dobrych właściwościach mechanicznych i jakości powierzchni; jednocześnie wykorzystuje właściwości formowania wtryskowego tworzyw sztucznych do wytwarzania części o skomplikowanych kształtach w dużych ilościach i wydajnie.
1. Można formować części konstrukcyjne o bardzo złożonych strukturach.
Tradycyjna obróbka metali zazwyczaj obejmuje przetwarzanie płyt metalowych na produkty poprzez toczenie, frezowanie, struganie, szlifowanie, wiercenie, wytaczanie itp. Ze względu na koszty techniczne i koszty czasu, takie produkty mają trudności z posiadaniem złożonych struktur. MIM wykorzystuje wtryskarkę do wtryskiwania półfabrykatu produktu, aby zapewnić, że materiał całkowicie wypełni wnękę formy, zapewniając w ten sposób realizację bardzo złożonej struktury części.
2. Produkt ma jednolitą mikrostrukturę, dużą gęstość i dobrą wydajność.
W normalnych warunkach gęstość prasowanych produktów może osiągnąć maksymalnie 85% gęstości teoretycznej; gęstość produktów uzyskanych technologią MIM może osiągnąć ponad 96%.
3. Wysoka wydajność, łatwa do osiągnięcia produkcja masowa i na dużą skalę.
Metalowa forma stosowana w technologii MIM ma żywotność równą trwałości form wtryskowych tworzyw sztucznych. Dzięki zastosowaniu form metalowych MIM nadaje się do masowej produkcji części.
4.Szeroka gama stosowanych materiałów i szerokie obszary zastosowań.
MIM może wykorzystywać prawie większość materiałów metalowych, a biorąc pod uwagę oszczędność, główne materiały aplikacyjne obejmują żelazo, nikiel, niskostopowe, miedziane, stal szybkotnącą, stal nierdzewną, stop gramowy, węglik spiekany i metale na bazie tytanu.
5. Znacząco oszczędzaj surowce
Ogólnie rzecz biorąc, stopień wykorzystania metalu w obróbce i formowaniu metali jest stosunkowo niski. MIM może znacznie poprawić stopień wykorzystania surowców, który teoretycznie wynosi 100%.
6. W procesie MIM wykorzystuje się drobny proszek o wielkości mikronów.
Może nie tylko przyspieszyć skurcz spiekania, poprawić właściwości mechaniczne materiałów, wydłużyć trwałość zmęczeniową materiałów, ale także poprawić odporność na korozję naprężeniową i właściwości magnetyczne.
Obszary zastosowań
Jej produkty są szeroko stosowane w dziedzinach przemysłowych, takich jak elektroniczna inżynieria informacyjna, sprzęt biomedyczny, sprzęt biurowy, samochody, maszyny, sprzęt komputerowy, sprzęt sportowy, przemysł zegarkowy, broń i przemysł lotniczy.
1. Komputery i urządzenia pomocnicze: takie jak części drukarek, rdzenie magnetyczne, wybijaki i części napędowe;
2. Narzędzia: takie jak wiertła, frezy, dysze, wiertła lufowe, frezy spiralne, przebijaki, nasadki, klucze, narzędzia elektryczne, narzędzia ręczne itp.;
3. Sprzęt AGD: takie jak koperty do zegarków, łańcuszki do zegarków, elektryczne szczoteczki do zębów, nożyczki, wentylatory, główki golfowe, ogniwa jubilerskie, zaciski do długopisów, głowice narzędzi tnących i inne części;
4.Części do maszyn medycznych: takie jak oprawki ortodontyczne, nożyczki i pęsety;
5. Części wojskowe: ogony rakiet, części broni, głowice bojowe, osłony prochowe i części zapalników;
6. Części elektryczne: opakowania elektroniczne, mikrosilniki, części elektroniczne, urządzenia czujnikowe;
7. Części mechaniczne: takie jak maszyny do rozluźniania bawełny, maszyny tekstylne, zwijarki, maszyny biurowe itp.;
8. Części samochodowe i morskie: takie jak pierścień wewnętrzny sprzęgła, tuleja widelca, tuleja rozdzielacza, prowadnica zaworu, piasta synchronizacyjna, części poduszek powietrznych itp.
