Discusión sobre la tecnología de moldeo por inyección de polvo metálico

Discusión sobre la tecnología de moldeo por inyección de polvo metálico

El moldeo por inyección de polvo (PIM) se compone de moldeo por inyección de polvo metálico (MIM) y moldeo por inyección de polvo cerámico (CIM) en dos partes, es una nueva tecnología de preparación de piezas de metal y cerámica, es la tecnología de moldeo por inyección de plástico en el campo de la pulvimetalurgia y formó una nueva tecnología de procesamiento de piezas.

El moldeo por inyección de polvo cerámico (CIM) es una rama de la tecnología moderna de moldeo por inyección de polvo (PIM), que tiene muchas ventajas técnicas y tecnológicas especiales: la producción en masa puede ser rápida y automática, y el proceso puede controlarse con precisión; Debido al molde de llenado de flujo, la densidad verde es uniforme; Debido a la inyección a alta presión, el contenido de polvo en la mezcla aumenta considerablemente, la contracción del producto sinterizado se reduce, el tamaño del producto es preciso y controlable, la tolerancia puede alcanzar ±{{0}}.1 por ciento ~ 0,2 por ciento, y el rendimiento es superior; Sin procesamiento mecánico o solo microprocesamiento, reduce el costo de preparación; Puede formar formas complejas, con orificio transversal, orificio oblicuo, superficie cóncava y convexa, rosca, pared delgada, piezas de cerámica de forma especial difíciles de cortar, tiene una amplia gama de perspectivas de aplicación.

Primero, proceso de moldeo por inyección de polvo.

definición

El moldeo por inyección de polvo metálico consiste en seleccionar el polvo metálico y el aglutinante de resina que cumplen con los requisitos, y mezclar el polvo y la resina en una pastilla de inyección uniforme a una temperatura determinada. Tras la granulación, la pieza bruta de formación obtenida se sinteriza y densifica tras un tratamiento de desengrasado, y se obtiene el producto final.

Esto es muy diferente del moldeo por inyección tradicional en que se utiliza polvo de metal o cerámica como materia prima. Debido a la poca fluidez del polvo en sí, es necesario agregar una gran cantidad de aglutinante a cierta temperatura para mezclarlo en una alimentación fluida y uniforme, y luego hacer que las partículas tengan un tamaño uniforme.

Características de la aplicación

1, el costo del molde es muy alto, especialmente para la producción en masa, el molde debe fabricarse con materiales resistentes al desgaste y el costo del material es muy alto;

2, alto costo de los ingredientes, muchos pasos del proceso, altos requisitos del proceso;

3, utilizado principalmente en forma de productos complejos, difíciles de procesar con otros métodos o incluso no pueden ser procesados.

En segundo lugar, la comparación de procesos.

Tercero, material granular

La preparación de pellets incluye

polvo de metal en polvo

El tamaño de partícula del polvo metálico utilizado en el proceso MIM es generalmente 0.5~20μm; En teoría, cuanto más fina es la partícula, mayor es el área de superficie específica, que es fácil de formar y sinterizar. El proceso tradicional de pulvimetalurgia utiliza un polvo más grueso de más de 40 μm.

Adhesivo orgánico

El papel del adhesivo orgánico es unir partículas de polvo metálico, para que la mezcla tenga propiedades reológicas y lubricidad cuando se calienta en el cilindro de la máquina de inyección, es decir, el portador que impulsa el flujo de polvo. Por lo tanto, la elección del adhesivo es el portador de todo el polvo. Por lo tanto, la selección de la adhesión es la clave de todo el proceso de moldeo por inyección de polvo. Requisitos para adhesivos orgánicos:

1. Menos dosis y menos adhesivo pueden hacer que la mezcla produzca una mejor reología;

2. Sin reacción, sin reacción química con polvo metálico en el proceso de eliminación del adhesivo;

3. Fácil de quitar, sin residuos de carbono en el producto.

agregar

Indica una relación equilibrada entre el polvo y el aglutinante, y la proporción adecuada entre los dos es la clave para determinar el éxito o el fracaso del moldeo por inyección. El uso de ligantes de bajo peso molecular reduce la viscosidad y es fácil de formar. Las partículas calificadas deben ser polvo distribuidas uniformemente en el aglutinante, no pueden aglomerarse ni tener poros; La distribución desigual del polvo dará lugar a una viscosidad inconsistente de las partículas. No es propicio para formar y sinterizar

(a) demasiado aglutinante, viscosidad de partículas pequeñas, contacto insuficiente entre partículas de metal, deformación grave después del desengrasado e incluso el colapso del producto;

(b) muy poco aglutinante, alta viscosidad de las partículas, muy difícil de inyectar, fácil de formar poros después del desengrasado, fácil de provocar el agrietamiento del producto después de la sinterización;

(c) Adición de criterios: el contacto puntual se produce entre las partículas de polvo, las partículas de polvo se pegan sin presión externa y el espacio en el medio se llena con adhesivo;

Cuarto, material granular - mezcla

La mezcla es el proceso de mezclar polvo metálico con aglutinante para obtener gránulos uniformes. Debido a que las propiedades del gránulo determinan el rendimiento del producto moldeado por inyección final, el paso de mezclado es muy importante.

proceso de mezcla

(a) El polvo de cerámica o metal tratado superficialmente se agrega al aglutinante, y los dos se mezclan uniformemente para obtener un sistema de polvo compuesto;

(b) el polvo compuesto se calienta para fundir el aglutinante;

(c) El aglutinante líquido ingresa al agregado de partículas de polvo a través de la acción capilar, lubrica las partículas de polvo y aglomera las partículas bajo la acción de la fuerza de corte del tornillo para obtener la descomposición del bloque de retención y mantiene la mezcla uniforme.

(d) Si el polvo de aleación se oxida, resultando en una falla en la mezcla.

(e) Para garantizar que las partículas sean uniformes, las partículas de polvo son pequeñas o de forma irregular, y el tiempo de mezcla debe aumentarse en consecuencia para lograr una mezcla uniforme. El tiempo de mezcla aumenta, la uniformidad de la mezcla aumenta, pero la resina es fácil de oxidar y descomponer, y el tiempo de mezcla se acorta en la medida de lo posible bajo la premisa de algunos metales o uniformidad.

(f) Los gránulos después de la mezcla son procesados ​​por la trituradora o la máquina de granulación (generalmente convertidos en partículas de aproximadamente 3 mm) en la alimentación de moldeo por inyección.

Cinco, moldeo por inyección

El moldeo por inyección está bajo una cierta presión y temperatura, a través del émbolo o tornillo empujando, el flujo y la uniformidad de temperatura de la masa fundida granular en la cavidad del molde llena, la masa fundida solidificada y enfriada bajo condiciones controladas hasta que la inyección sale de la cavidad del molde para formar una forma y estructura tridimensionales complejas. Esta etapa es completamente diferente del conformado en prensa en la metalurgia tradicional y es similar al proceso de conformado en la industria del plástico.

1. Al inyectar, la boquilla está cerca de la ruta de flujo, el tornillo se empuja hacia adelante, el cilindro de alimentación se extruye después de la presión y la cavidad del molde se llena; Cuando hay suficiente alimento para llenar la cavidad del molde, el tornillo deja de girar. El relleno de molde ideal es llenar gradualmente la cavidad del molde a lo largo de la pared del molde, y la palanquilla gruesa requiere que el tornillo avance más rápido, y la parte delgada es viceversa.

>La tasa de llenado es demasiado grande, lo que resulta en inyección, burbujas, marcas de soldadura o llenado incompleto (el aire no puede escapar). (La gran presión de inyección y la tasa de llenado del molde, la baja viscosidad de alimentación son todas las causas de la inyección)

>Una velocidad de llenado demasiado lenta conducirá a un enfriamiento prematuro de la alimentación, lo que dará como resultado un llenado incompleto y disparos cortos. (El control inadecuado de la temperatura de inyección de pellets también puede causar este fenómeno)

2. Cuando el tornillo llega a la boquilla superior, el proceso de presurización de la alimentación es el proceso de mantenimiento de la presión. · El moldeo por inyección finaliza con el desmoldeo de la pieza en bruto de formación.

>La temperatura de apertura del molde debe ser inferior a la temperatura crítica requerida para mantener la forma de la pieza en bruto cuando se desmolda.

>La presión de apertura debe ser menor que la gran presión requerida para que la pieza en bruto se suelte sin pegarse.

>La presión y la temperatura de apertura del molde deben tener un cierto rango, no pueden hacer que el producto se deforme, pegue el molde, raye el molde o forme agujeros de contracción o depresiones en la superficie del producto.

Seis, desengrasante

El desengrasado es un paso único en el moldeo por inyección de polvo metálico, que requiere la eliminación de aproximadamente el 30 por ciento -50 por ciento (fracción de volumen) del aglutinante de la palanquilla, completamente diferente de la eliminación de una pequeña cantidad de tensioactivos en el polvo tradicional. metalurgia.

Dos procesos básicos

(1) Descomposición térmica → proceso de reacción química del aglutinante;

(2) Transferencia de gas de descomposición a la superficie de la losa hacia la atmósfera externa → Proceso físico de transferencia de calor y masa.
7. Sinterización

El compacto de pulvimetalurgia tradicional generalmente tiene una densidad relativa de más del 90 por ciento antes de la sinterización, y la densificación completa solo necesita eliminar alrededor del 10 por ciento de los poros. Después del desengrasado, la densidad relativa de la palanquilla de moldeo por inyección de polvo es solo del 60 por ciento antes de la sinterización, y su naturaleza de sinterización es sinterización de polvo suelto, lo que aumenta la dificultad. Criterios de éxito de sinterización de productos de moldeo por inyección de polvo metálico: para garantizar la precisión y el rendimiento del producto con control y repetibilidad de la premisa, de modo que su densidad cumpla con los requisitos.

En la sinterización se produce una gran contracción y, aunque esta contracción es el objetivo principal de la sinterización, también conduce a la deformación. → Proceso de conformación de sinterización para garantizar la precisión del producto.

◆ Controlar la velocidad de calentamiento puede promover las piezas compactas.

1) El calentamiento lento hace que la difusión de la superficie domine en la etapa de sinterización a baja temperatura, pero es difícil densificar el tocho mientras se consume la fuerza impulsora de la sinterización.

2) Calentamiento rápido a un cierto rango de temperatura, en el que la difusión de volumen se vuelve activa, y el calentamiento rápido puede controlar el crecimiento del grano, mientras que los poros también evolucionan y se contraen.

◆ La fase líquida se produce en la sinterización para contribuir a la densificación de las palanquillas.

1) La fase líquida aumenta la tasa de transferencia de material, lo que resulta en una sinterización más rápida;

2) La fase líquida ejerce una fuerza capilar sobre las partículas, que es lo mismo que una gran presión externa;

3) La fase líquida deseada puede formarse fundiendo uno de los componentes.

◆ Proceso de sinterización

1) Etapa inicial: formación y crecimiento del cuello de sinterización;

2) Etapa intermedia: el cuello de sinterización crece, formando una red de poros conectados al límite de grano;

3) Etapa final: la geometría de los poros se vuelve cilíndrica, dejando solo unos pocos poros pequeños en el límite del grano.