[CNPIM] Innovador proceso de moldeo por inyección de metal y tecnología de moldes relacionada

[CNPIM] Innovador proceso de moldeo por inyección de metal y tecnología de moldes relacionada

Los procesos enumerados en este artículo no son nuevos. Básicamente, tiene aplicaciones muy maduras.

Este artículo se refiere al contenido de los libros de Han Fenglin, con el objetivo de realizar un inventario sistemático para la consulta y referencia de amigos necesitados.

El proceso de moldeo por inyección de metal es una tecnología multidisciplinaria y uno de los procesos avanzados de moldeo de precisión para piezas metálicas.

El proceso de moldeo por inyección de metal ha sido gradualmente reconocido, aceptado y valorado por la gente. Para lograr requisitos de producción de piezas más complejos, las últimas tecnologías en muchos campos se han introducido en la industria MIM y se han innovado vigorosamente. Por lo tanto, nuevas tecnologías y nuevos procesos de moldeo por inyección de metal también han ido surgiendo y aplicando al desarrollo y la producción.

A continuación, hagamos un inventario.

1. Tecnología de moldeo por microinyección de metal (μ- MIM)

Los sistemas micromecánicos o microelectromecánicos (MEMS) son una nueva disciplina interdisciplinaria desarrollada a fines de la década de 1980 y han sido reconocidas como una de las disciplinas clave del siglo XXI.

La viabilidad de la micromecánica o MEMS depende del progreso de la tecnología de micromecanizado. La tecnología de moldeo por microinyección de metal es el método más efectivo para la producción en masa de piezas micrometálicas o cerámicas de alta precisión y alto rendimiento.

La tecnología de moldeo por microinyección de metal se refiere a una tecnología de proceso que utiliza el proceso MIM para producir piezas de metal o cerámica con tamaño micrométrico o estructura micrométrica. Por lo general, se refiere a piezas de precisión con un tamaño inferior a 1 mm o una estructura fina micrométrica local.

En la actualidad, se pueden preparar 25~50 con polvo fino apropiado de μ M de espesor, detalles estructurales locales de menos de 5 μ M. La rugosidad de la superficie es de 2~3 μ M de piezas metálicas o cerámicas.

El tamaño de las piezas de moldeo por inyección de metal se ha desarrollado en dos extremos. Las piezas de precisión de tamaño micrométrico tienen una enorme capacidad de mercado y potencial de desarrollo. El valor técnico agregado de estas piezas pequeñas es muy alto, como la funda metálica de fibra óptica, el catéter láser, el microtaladro de circuito impreso, el actuador microelectrónico y las piezas médicas dentales, y el precio es de 4000 a 20 000 dólares por kilogramo.

Los productos de micromoldeo por inyección tienen amplias perspectivas de aplicación en actuadores, sensores, bienes de consumo de bolsillo, armas, aeroespacial, herramientas de ensamblaje electrónico, analizadores de oxígeno, filtros y equipos médicos y de salud.

Los principales obstáculos que restringen el desarrollo de la tecnología de micromoldeo por inyección son la fabricación de micromoldes de precisión, el llenado de huecos estrechos y el funcionamiento de piezas pequeñas.

Los moldes utilizados para producir micropiezas de tan alta precisión son mucho más precisos que los moldes convencionales, y se necesitan varios tipos de efectivo para la tecnología de procesamiento fino, como fotolitografía, electroformado, microcorte, microedm, etc. Lo anterior Los problemas se pueden resolver bien utilizando LIGA (fabricación de placas alemanas, electroformado y moldeo por inyección, tres siglas) y otros procesos para fabricar moldes de espuma perdida de plástico.

Existen dos formas de fabricar moldes de espuma perdida de plástico mediante el proceso LIGA:

Un proceso consiste en moldear el núcleo del molde de plástico PMMA, insertar el núcleo del molde de plástico PMMA en la base del molde para el moldeo por inyección de metal directo, el núcleo del molde de plástico PMMA y la parte en bruto de MIM se separan de la base del molde en su totalidad, y el MIM la pieza en blanco se deja en el núcleo del molde de plástico para el desengrasado y la sinterización directos, lo que se convierte en un proceso de replicación de un solo paso.

El otro proceso es depositar una capa de níquel metálico en la superficie de las piezas de plástico PMMA mediante un proceso de electroformado, y luego pelar el plástico PMMA de la carcasa de níquel y luego insertar la carcasa de níquel en el molde de metal del proceso de base del molde para formar el Parte MIM en blanco. Esto se convierte en un proceso de replicación de dos pasos.

La precisión de las piezas formadas por el proceso de replicación de un solo paso es alta y se resuelven las dificultades de desmoldeo y posterior operación de las piezas, pero el costo es alto; Se reduce la precisión de las piezas formadas por el proceso de replicación en dos pasos, lo cual es adecuado para la producción en masa, pero existen dificultades en el desmoldeo y la posterior operación de las piezas.

2. Tecnología de moldeo por inyección de materiales compuestos de varios componentes

Es difícil que las piezas hechas de materiales de una sola composición química cumplan con los requisitos especiales de la industria manufacturera moderna para la integración compleja de las funciones de las piezas. Las diferentes partes de una pieza están hechas de diferentes materiales, y cumplir con diferentes requisitos funcionales es una tendencia de desarrollo de la fabricación moderna de piezas.

[CMPIM] Innovadormoldeo por inyección de metalesproceso y tecnología de moldes relacionada Tecnología de moldeo por inyección de compuestos de materiales multicomponentes

La tecnología de moldeo por inyección de dos colores (multicolor) ampliamente utilizada en la industria del plástico se ha introducido en el campo del moldeo por inyección de metales, lo que hace posible la dosificación y el tratamiento eficiente de compuestos metálicos o cerámicos complejos.

El principio de la tecnología de moldeo por inyección compuesta es que una máquina de inyección está equipada con dos o más juegos de barriles al mismo tiempo, y los materiales de inyección en cada juego de barriles son los mismos. El molde fijo de molde de múltiples cavidades puede girar alrededor del eje giratorio y se inyectan diferentes materiales de inyección en diferentes cavidades en cada posición. El blanco de inyección inicial se deja en el interior, y el molde se abre después del enfriamiento, pero no se desmolda inmediatamente. Después de que el molde fijo se gira a un cierto ángulo, el molde fijo se cierra y toda la cavidad se expande hacia afuera en relación con el primer molde de inyección, y luego se lleva a cabo el segundo moldeo por inyección de diferentes materiales de inyección. Cada pieza se forma por inyección múltiple y finalmente se expulsa.

La introducción de la tecnología de moldeo por inyección de compuestos de múltiples componentes puede cumplir con los requisitos de integración funcional y de rendimiento de piezas individuales, ahorrando materias primas valiosas y reduciendo costos.

La tecnología compuesta tiene amplias perspectivas de aplicación en muchos campos, como herramientas de corte de cerámica o carburo endurecido con acero, boquillas de aleación de hierro y aluminio de acero inoxidable endurecido por precipitación, componentes electrónicos magnéticos y no magnéticos, etc.

Para los artículos primero y segundo, consulte la introducción más detallada: [Tecnología] Nueva tecnología de moldeo por inyección de metal: μ- Introducción al proceso MIM y 2C-MIM

3. Tecnología de moldeo asistido por gas (líquido)

El principio de funcionamiento del moldeo asistido por gas (líquido) es inyectar una cierta cantidad de material de inyección fundido (fracción de volumen de 50 por ciento ~ 80 por ciento) en la cavidad del molde y luego inyectar gas presurizado o agua del fundido para hacer que el producto sea hueco. . El material de inyección fundido se expande y encaja completamente con la pared interior de la cavidad del molde. Dado que el núcleo de la parte más gruesa del producto finalmente se solidifica, es muy probable que esta parte se forme hueca.

[CMPIM] Diagrama esquemático del innovador proceso de moldeo por inyección de metal y equipo de moldeo asistido por gas de tecnología de moldes relacionada

Debido a que el volumen cambia con la presión, lo que hace que el gas sea mucho más pequeño, el flujo de agua y la formación de paredes huecas son más fáciles de controlar. Con el proceso de formación asistido por cuerpo de gas (líquido), la libertad de diseño aumenta y los productos con grandes diferencias de espesor de pared son fáciles de formar; La presión de inyección se puede reducir y la distribución de la presión interna del producto es más uniforme; El producto participa en la reducción de estrés, alabeo, colapso y calidad superficial; Puede acortar el tiempo de desengrasado, reducir el consumo de material y reducir el peso de las piezas.

La tecnología de moldeo asistido por gas (líquido) se ha aplicado con éxito en los campos de cabezas de golf, manijas de puertas, artesanías, etc., con resultados notables.

4. Tecnología de procesamiento y ensamblaje de piezas en bruto de inyección.

Aunque la resistencia del blanco de inyección antes del desengrasado es muy inferior a la de las piezas de metal sinterizado, aún tiene cierta resistencia para ser procesada y recortada.

La tecnología de procesamiento de agregar y restar materiales se puede implementar para cambiar el tamaño y la forma del espacio en blanco. El blanco de inyección antes del desengrasado se puede procesar mediante corte de compuerta, procesamiento de línea de separación, taladrado, biselado y eliminación de otros materiales.

Debido a que la pieza en bruto es suave, el desgaste de la herramienta se reduce considerablemente. La fuerza del espacio en blanco es débil y fácil de dañar. Necesita alta velocidad de corte y baja velocidad de avance para cumplir con la precisión de mecanizado dimensional final.

El proceso de ensamblaje tradicional es conectar las piezas sinterizadas, y también es factible combinar las piezas en bruto de inyección antes del desengrasado. En la actualidad, existen tres métodos para el proceso de ensamblaje: primero, la pieza inicial de moldeo se utiliza como inserto para el segundo moldeo por inyección; El segundo es el moldeo compuesto de materiales de múltiples componentes; En tercer lugar, ensamble el blanco de inyección único en un todo antes de desengrasarlo.

Si todas las partes en blanco se forman mediante moldeo por inyección de materiales de inyección idénticos, la propiedad de contracción de sinterización de desengrasado correspondiente puede garantizar su buena combinación; Si cada blanco se inyecta con diferentes materiales de inyección, se deben tomar medidas para evitar grietas y deformaciones.

El uso de esta tecnología puede simplificar la estructura del molde y reducir el costo del molde; Piezas con formas más complejas y difíciles de procesar con tecnología tradicional; Formar piezas compuestas con diferentes requisitos funcionales y de rendimiento o ahorrar materias primas valiosas.

5. Tecnología de colada caliente

El molde de inyección de colada caliente es un verdadero molde de inyección de solidificación sin colada, y la tecnología de colada caliente es una tecnología avanzada en el proceso de inyección.

A través de tecnología precisa de diseño, fabricación y control, el material de inyección en todo el canal de flujo siempre se mantiene en estado fundido, sin producir condensación en el canal de flujo, salivación y sobrecalentamiento, separación o degradación del material de inyección.

La estructura del canal caliente se compone principalmente de la boquilla del canal principal, la placa del canal, la boquilla, los elementos de medición de temperatura y calentamiento, las piezas de instalación y sujeción.

[CMPIM] Innovador proceso de moldeo por inyección de metal y tecnología de moldes relacionada: estructura de colada caliente

Debido a la gran dificultad técnica, todo el sistema de canal caliente generalmente es diseñado y fabricado por empresas profesionales. Un conjunto completo de moldes de canales calientes complejos es diseñado y fabricado conjuntamente por empresas experimentadas de moldes de inyección y compañías de equipos de canales calientes para garantizar un moldeo por inyección sin problemas.

La estructura del molde del sistema de colada caliente es compleja y el costo es alto, lo cual es adecuado para la producción continua en masa:

-Todo el proceso de inyección es más fácil de realizar el control automático mediante el uso del sistema de canal caliente sin canal para el proceso de desmoldeo;

-No hay mezcla de materiales reciclados en el corredor, lo que mejora la estabilidad del proceso de producción y la consistencia de la calidad de los productos producidos en grandes cantidades;

-Cuando se reduce la pérdida de presión en el canal de flujo, se puede reducir la presión de inyección, lo que reduce la tendencia a la separación y degradación del material de inyección, reduce la tensión residual del producto y reduce la deformación;

-El tiempo de retención es más largo y efectivo, lo que reduce la contracción de la parte de inyección y la densidad de cada parte es más uniforme;

-Puede fabricar productos de mayor tamaño, espesor de pared más delgado, forma más compleja y mayor precisión;

-Combinado con la puerta latente que no se puede usar en el molde MIM, la eficiencia de producción se puede mejorar al reducir el procesamiento de la puerta en blanco;

-El ahorro de energía y la producción en masa pueden reducir los costos.

6. Tecnología de herramientas rápidas

El costo de fabricación de los moldes de producción normal suele ser alto. En muchos casos, es necesario hacer moldes experimentales para encontrar problemas que puedan surgir durante todo el proceso de verificación, diseño y producción, y el molde final debe modificarse. Para adaptarse a esta situación, han surgido muchas tecnologías de moldes rápidos o suaves para fabricar moldes experimentales que pueden cumplir con la producción de prueba de cientos de piezas.

En la actualidad, la aleación de aluminio, la resina epoxi reforzada con partículas, el cobre berilio, el acero con bajo contenido de carbono, el acero inoxidable y la aleación de cobalto se han utilizado para fabricar moldes de inyección de metal blando. Debido a su fácil formación, las aleaciones de zinc, aluminio y bismuto se utilizan ocasionalmente para fabricar moldes de prueba y prototipos de muestra.

Sin embargo, debido a la facilidad para rayarlos y dañarlos, el molde de producción final utilizará materiales duros.

Es una tecnología de molde relativamente nueva para fabricar moldes de inyección de plástico MIM con una vida útil limitada basada en el principio de proceso del molde de caucho de silicona. Vierta el plástico fundido alrededor de la cavidad del molde madre. Después de la solidificación y el endurecimiento, corte el plástico y saque el molde madre. Presionado en la base del molde restringido, dicho molde de plástico puede usarse para soportar cientos de pruebas de inyección a baja presión.

La tecnología de creación rápida de prototipos por láser es un método muy simple de fabricación de moldes o prototipos. Utiliza la acumulación integral de escaneo láser de polvo de plástico o metal para fabricar directamente la cavidad del molde. Otro proceso de fabricación de moldes de la tecnología de creación rápida de prototipos con láser es utilizar el modelo de papel o resina apilada para fabricar la cavidad del molde mediante fundición de precisión o electroformado.

La superficie del molde fabricado por estos métodos es relativamente rugosa y la precisión es baja, lo que no puede cumplir con los estrictos requisitos del molde de producción.

La cavidad del molde o sus componentes utilizados en la producción de lotes muy grandes son fáciles de usar. La tecnología de herramientas rápidas será un medio tecnológico muy eficaz.

7. Tecnología de formación de núcleo fusible

Para piezas con núcleo complejo o estructura especial que son difíciles de desmoldar con métodos convencionales, la tecnología de formación de núcleo fusible puede resolver el problema de moldeo de dichas piezas.

La idea básica de la tecnología de moldeo de núcleo fusible es hacer que la estructura del núcleo sea parte de la pieza que es compleja o difícil de desmoldar en el inserto con resina, papel, metal de bajo punto de fusión y otros materiales. Después del moldeado y desmoldeado, el inserto permanece en el blanco de inyección y no sale inmediatamente. Luego, los insertos que quedan en el blanco de inyección se eliminan antes de la sinterización por fusión, craqueo, disolución de solventes y otros métodos.

Con este método, es fácil llevar a cabo la producción en masa de piezas que son difíciles o imposibles de fabricar directamente mediante moldeo por inyección de metal convencional, como el cóncavo interior circundante, la rosca fina y la rosca pequeña.