[CNPIM] Innovatives Metallspritzgussverfahren und zugehörige Formtechnologie
Feb 22, 2023
[CNPIM] Innovatives Metallspritzgussverfahren und zugehörige Formtechnologie
Die in diesem Artikel aufgeführten Prozesse sind nicht neu. Grundsätzlich hat es sehr ausgereifte Anwendungen.
Dieser Artikel bezieht sich auf den Inhalt von Han Fenglins Büchern und zielt auf eine systematische Bestandsaufnahme für die Untersuchung und Bezugnahme von Freunden in Not ab.
Das Metallspritzgussverfahren ist eine multidisziplinäre Technologie und eines der fortschrittlichsten Präzisionsformverfahren für Metallteile.
Das Metallspritzgussverfahren wurde allmählich von den Menschen erkannt, akzeptiert und geschätzt. Um komplexere Anforderungen an die Teileproduktion zu erfüllen, wurden die neuesten Technologien in vielen Bereichen in die MIM-Industrie eingeführt und energisch innoviert. Daher wurden auch neue Technologien und neue Verfahren des Metallspritzgussverfahrens entwickelt und auf die Entwicklung und Produktion angewendet.
Als nächstes machen wir eine Bestandsaufnahme.
1. Metallmikrospritzgusstechnologie (μ-MIM)
Mikromechanische oder mikroelektromechanische Systeme (MEMS) sind eine neue interdisziplinäre Disziplin, die Ende der 1980er Jahre entwickelt wurde und als eine der Schlüsseldisziplinen des 21. Jahrhunderts anerkannt wurde.
Die Praktikabilität von Mikromechanik oder MEMS hängt vom Fortschritt der Mikrobearbeitungstechnologie ab. Die Metallmikrospritzgusstechnologie ist die effektivste Methode für die Massenproduktion von hochpräzisen und leistungsstarken Mikrometall- oder Keramikteilen.
Die Metallmikrospritzgusstechnologie bezieht sich auf eine Prozesstechnologie, die das MIM-Verfahren verwendet, um Metall- oder Keramikteile mit Mikrometergröße oder Mikrometerstruktur herzustellen. Es bezieht sich im Allgemeinen auf Präzisionsteile mit einer Größe von weniger als 1 mm oder einer lokalen Mikrometer-Feinstruktur.
Derzeit können 25 bis 50 mit geeignetem feinem Pulver mit einer Dicke von μ M und lokalen Strukturdetails von weniger als 5 μ M hergestellt werden. Die Oberflächenrauhigkeit von Metall- oder Keramikteilen beträgt 2 bis 3 μ M.
Die Größe von Metallspritzgussteilen hat sich zu zwei Extremen entwickelt. Präzisionsteile in Mikrometergröße haben eine enorme Marktkapazität und ein enormes Entwicklungspotenzial. Der technische Mehrwert dieser Kleinteile ist sehr hoch, wie z. B. Glasfaser-Metallhülse, Laserkatheter, Mikrobohrer mit gedruckter Schaltung, mikroelektronischer Aktuator und zahnmedizinische Teile, und der Preis beträgt 4000 bis 20000 Dollar pro Kilogramm.
Mikrospritzgussprodukte haben breite Anwendungsperspektiven in Aktuatoren, Sensoren, Taschenkonsumgütern, Waffen, Luft- und Raumfahrt, elektronischen Montagewerkzeugen, Sauerstoffanalysatoren, Filtern sowie medizinischen und Gesundheitsgeräten.
Die Haupthindernisse, die die Entwicklung der Mikrospritzgusstechnologie einschränken, sind die Herstellung von Präzisionsmikroformen, das Füllen enger Lücken und das Bearbeiten von Kleinteilen.
Die Formen, die zur Herstellung solcher hochpräzisen Mikroteile verwendet werden, sind viel präziser als herkömmliche Formen, und für die Feinbearbeitungstechnologie wie Fotolithografie, Elektroformung, Mikroschneiden, Mikro-EDM usw. werden verschiedene Arten von Bargeld benötigt Probleme lassen sich gut lösen, indem man LIGA (deutsche Plattenherstellung, Galvanoformung und Spritzguss drei Abkürzungen) und andere Verfahren zur Herstellung von verlorenen Schaumformen aus Kunststoff verwendet.
Es gibt zwei Möglichkeiten, Kunststoff-Lost-Foam-Formen nach dem LIGA-Verfahren herzustellen:
Ein Prozess besteht darin, den PMMA-Kunststoff-Formkern zu formen, den PMMA-Kunststoff-Formkern in die Formbasis für das direkte Metallspritzgießen einzusetzen, den PMMA-Kunststoff-Formkern und den MIM-Teilrohling als Ganzes von der Formbasis und dem MIM zu trennen Der Teilrohling verbleibt im Kunststoffformkern zum direkten Entfetten und Sintern, was zu einem Replikationsprozess in einem Schritt wird.
Das andere Verfahren besteht darin, eine Schicht aus metallischem Nickel auf der Oberfläche von PMMA-Kunststoffteilen durch Elektroformungsverfahren abzuscheiden und dann PMMA-Kunststoff von der Nickelschale abzuziehen und dann die Nickelschale in die Metallform des Formbasisprozesses einzusetzen, um die zu bilden MIM-Teil leer. Dies wird zu einem zweistufigen Replikationsprozess.
Die Präzision von Teilen, die durch ein einstufiges Replikationsverfahren gebildet werden, ist hoch, und die Schwierigkeiten beim Entformen und anschließenden Betrieb der Teile werden gelöst, aber die Kosten sind hoch; Die Präzision von Teilen, die durch einen zweistufigen Replikationsprozess gebildet werden, wird verringert, was für die Massenproduktion geeignet ist, aber es gibt Schwierigkeiten beim Entformen und anschließenden Betrieb der Teile.
2. Mehrkomponenten-Materialverbund-Spritzgusstechnologie
Es ist für Teile, die aus Materialien mit einer einzigen chemischen Zusammensetzung hergestellt sind, schwierig, die speziellen Anforderungen der modernen Fertigungsindustrie für eine komplexe Integration von Teilefunktionen zu erfüllen. Unterschiedliche Teile eines Teils bestehen aus unterschiedlichen Materialien, und die Erfüllung unterschiedlicher Funktionsanforderungen ist ein Entwicklungstrend der modernen Teilefertigung.
[CMPIM] InnovativMetallspritzgussProzess- und zugehörige Werkzeugtechnologie Mehrkomponenten-Materialverbund-Spritzgusstechnologie
Die in der Kunststoffindustrie weit verbreitete Zweifarben- (Mehrfarben-) Spritzgusstechnologie wurde in den Bereich des Metallspritzgusses eingeführt, wodurch es möglich wird, komplexe Metall- oder Keramikverbundstoffe chargenweise und effizient zu behandeln.
Das Prinzip der Verbundspritzgusstechnologie besteht darin, dass eine Spritzgussmaschine gleichzeitig mit zwei oder mehr Zylindersätzen ausgestattet ist und die Einspritzmaterialien in jedem Zylindersatz gleich sind. Die feststehende Form der Mehrkavitätenform kann sich um die rotierende Welle drehen, und an jeder Position werden unterschiedliche Einspritzmaterialien in unterschiedliche Kavitäten eingespritzt. Der anfängliche Spritzgussrohling wird am innersten belassen und die Form wird nach dem Abkühlen geöffnet, aber nicht sofort entformt. Nachdem die feststehende Form um einen bestimmten Winkel gedreht wurde, wird die feststehende Form geschlossen und der gesamte Hohlraum dehnt sich relativ zum ersten Spritzgießrohling nach außen aus, und dann wird das zweite Spritzgießen unterschiedlicher Spritzgießmaterialien ausgeführt. Jedes Teil wird durch Mehrfacheinspritzung geformt und schließlich ausgeworfen.
Die Einführung der Mehrkomponenten-Verbundspritzgusstechnologie kann die Anforderungen der Funktions- und Leistungsintegration von Einzelteilen erfüllen, wertvolle Rohstoffe einsparen und Kosten senken.
Die Verbundstofftechnologie hat breite Anwendungsperspektiven in vielen Bereichen, wie z. B. stahlgehärtete Hartmetall- oder Keramikschneidwerkzeuge, ausscheidungsgehärtete Edelstahl-Eisen-Aluminium-Legierungsdüsen, magnetische und nichtmagnetische elektronische Komponenten und so weiter.
Den ersten und zweiten Artikel finden Sie in der ausführlicheren Einführung: [Technologie] Neue Metallspritzgusstechnologie: μ- Einführung in MIM und 2C-MIM-Prozess
3. Gas (Flüssigkeit) unterstützte Formtechnologie
Das Arbeitsprinzip des gas- (flüssigkeits-) unterstützten Formens besteht darin, eine bestimmte Menge geschmolzenes Injektionsmaterial (Volumenanteil von 50 % bis 80 %) in den Formhohlraum einzuspritzen und dann unter Druck stehendes Gas oder Wasser aus der Schmelze einzuspritzen, um das Produkt hohl zu machen . Das geschmolzene Einspritzmaterial dehnt sich aus und passt sich vollständig an die Innenwand des Formhohlraums an. Da der Kern des dickeren Teils des Produkts schließlich erstarrt ist, bildet dieser Teil höchstwahrscheinlich Hohlräume.
[CMPIM] Schematische Darstellung eines innovativen Metallspritzgussverfahrens und zugehöriger gasunterstützter Formtechnologie
Da sich das Volumen mit dem Druck ändert, wodurch das Gas viel kleiner wird, sind der Wasserfluss und die Bildung von Hohlwandstärken besser kontrollierbar. Mit dem durch Gas (Flüssigkeit) körperunterstützten Umformprozess wird die Gestaltungsfreiheit erhöht, und die Produkte mit großen Wanddickenunterschieden lassen sich leicht umformen; Der Einspritzdruck kann reduziert werden und die Innendruckverteilung des Produkts ist gleichmäßiger; Das Produkt trägt zur Reduzierung von Spannung, Verzug, Kollaps und Oberflächenqualität bei; Es kann die Entfettungszeit verkürzen, den Materialverbrauch reduzieren und das Gewicht der Teile reduzieren.
Die durch Gas (Flüssigkeit) unterstützte Formgebungstechnologie wurde erfolgreich mit bemerkenswerten Ergebnissen in den Bereichen Golfkopf, Türgriff, Kunsthandwerk usw. angewendet.
4. Verarbeitungs- und Montagetechnik des Spritzgussrohlings
Obwohl die Festigkeit des Spritzgussrohlings vor dem Entfetten weit geringer ist als die der Sintermetallteile, hat er dennoch eine gewisse Festigkeit, um bearbeitet und besäumt zu werden.
Die Verarbeitungstechnologie des Hinzufügens und Entfernens von Materialien kann implementiert werden, um die Größe und Form des Rohlings zu ändern. Der Spritzgussrohling kann vor dem Entfetten durch Angussschneiden, Trennlinienbearbeitung, Bohren, Anfasen und andere Materialabtragungen bearbeitet werden.
Da der Rohling weich ist, wird der Verschleiß des Werkzeugs stark reduziert. Die Stärke des Rohlings ist schwach und kann leicht beschädigt werden. Es erfordert eine hohe Schnittgeschwindigkeit und einen niedrigen Vorschub, um die endgültige dimensionale Bearbeitungsgenauigkeit zu erreichen.
Der traditionelle Montageprozess besteht darin, die gesinterten Teile zu verbinden, und es ist auch möglich, die Spritzrohlinge vor dem Entfetten zu kombinieren. Derzeit gibt es drei Verfahren für den Montageprozess: Erstens wird der anfängliche Formteilrohling als Einlegeteil für den zweiten Spritzguss verwendet; Das zweite ist das Verbundformen von Mehrkomponentenmaterialien; Drittens den einzelnen Einspritzrohling vor dem Entfetten zu einem Ganzen zusammenbauen.
Wenn alle Rohteile durch Spritzgießen aus identischen Spritzgussmaterialien geformt werden, kann die passende Entfettungssinterschrumpfungseigenschaft ihre gute Kombination sicherstellen; Wenn jeder Rohling mit unterschiedlichen Spritzmaterialien gespritzt wird, müssen Maßnahmen ergriffen werden, um Rissbildung und Verformung zu verhindern.
Die Verwendung dieser Technologie kann die Formstruktur vereinfachen und die Formkosten reduzieren; Teile mit komplexerer Form, die mit herkömmlicher Technologie schwer zu verarbeiten sind; Verbundteile mit unterschiedlichen Leistungs- und Funktionsanforderungen formen oder wertvolle Rohstoffe einsparen.
5. Heißkanaltechnologie
Die Heißkanal-Spritzgussform ist eine echte Nicht-Läufer-Erstarrungs-Spritzgussform, und die Heißkanaltechnologie ist eine fortschrittliche Technologie im Einspritzprozess.
Durch präzises Design, Herstellung und Steuerungstechnologie wird das Injektionsmaterial im gesamten Strömungskanal immer in einem geschmolzenen Zustand gehalten, ohne dass Kondensat im Strömungskanal, Speichelfluss und Überhitzung, Trennung oder Abbau des Injektionsmaterials entstehen.
Der Heißkanalaufbau besteht im Wesentlichen aus Hauptkanaldüse, Angussplatte, Düse, Heiz- und Temperaturmesselementen, Einbau- und Befestigungsteilen.
[CMPIM] Innovatives Metallspritzgussverfahren und zugehörige Formtechnologie – Heißkanalstruktur
Aufgrund der hohen technischen Schwierigkeit wird das gesamte Heißkanalsystem im Allgemeinen von professionellen Unternehmen entwickelt und hergestellt. Ein kompletter Satz komplexer Heißkanalformen wird gemeinsam von erfahrenen Spritzgussunternehmen und Heißkanalausrüstern entwickelt und hergestellt, um einen reibungslosen Spritzguss zu gewährleisten.
Die Formstruktur des Heißkanalsystems ist komplex und die Kosten sind hoch, was für die kontinuierliche Massenproduktion geeignet ist:
-Der gesamte Einspritzvorgang lässt sich einfacher durch automatische Steuerung realisieren, indem das Heißkanalsystem ohne Angusskanal für den Entformungsprozess verwendet wird;
-Es gibt kein Mischen von recycelten Materialien im Läufer, was die Stabilität des Produktionsprozesses und die Qualitätskonstanz von Produkten, die in großen Mengen hergestellt werden, verbessert;
- Wenn der Druckverlust im Strömungskanal reduziert wird, kann der Injektionsdruck reduziert werden, was die Neigung zur Trennung und zum Abbau des Injektionsmaterials verringert, die Restspannung des Produkts verringert und die Verformung verringert;
-Die Haltezeit ist länger und effektiver, wodurch die Schrumpfung des Injektionsteils verringert wird und die Dichte jedes Teils gleichmäßiger ist;
- Es kann Produkte mit größerer Größe, dünnerer Wandstärke, komplexerer Form und höherer Präzision herstellen;
-In Kombination mit dem latenten Anguss, der nicht in der MIM-Form verwendet werden kann, kann die Produktionseffizienz verbessert werden, indem die Verarbeitung des Rohlingsanschnitts reduziert wird;
-Energieeinsparung und Massenproduktion können Kosten senken.
6. Rapid-Tooling-Technologie
Die Herstellungskosten normaler Produktionsformen sind normalerweise hoch. In vielen Fällen ist es notwendig, experimentelle Formen herzustellen, um Probleme zu finden, die während des gesamten Prozesses der Verifizierung von Design und Produktion auftreten können, und die endgültige Form muss modifiziert werden. Um sich an diese Situation anzupassen, sind viele Schnell- oder Weichformtechnologien entstanden, um Versuchsformen herzustellen, die der Versuchsproduktion von Hunderten von Teilen standhalten können.
Gegenwärtig werden Aluminiumlegierungen, partikelverstärktes Epoxidharz, Berylliumkupfer, kohlenstoffarmer Stahl, rostfreier Stahl und Kobaltlegierungen zur Herstellung von Weichmetall-Spritzgussformen verwendet. Aufgrund der leichten Umformbarkeit werden gelegentlich Zink-, Aluminium- und Wismutlegierungen zur Herstellung von Testformen und Musterprototypen verwendet.
Aufgrund von leichten Kratzern und Beschädigungen verwendet die endgültige Produktionsform jedoch harte Materialien.
Es ist eine relativ neue Formtechnologie zur Herstellung von MIM-Kunststoff-Spritzgussformen mit begrenzter Lebensdauer, basierend auf dem Verfahrensprinzip der Silikonkautschukform. Gießen Sie den geschmolzenen Kunststoff um den Hohlraum der Mutterform herum. Schneiden Sie nach dem Erstarren und Aushärten den Kunststoff und nehmen Sie die Mutterform heraus. In die eingeschränkte Formbasis gepresst, kann eine solche Kunststoffform verwendet werden, um Hunderten von Niederdruck-Einspritztests standzuhalten.
Die Laser-Rapid-Prototyping-Technologie ist eine sehr einfache Methode zur Herstellung von Formen oder Prototypen. Es verwendet eine integrale Anhäufung von Kunststoff- oder Metallpulver durch Laserscannen, um den Formhohlraum direkt herzustellen. Ein weiterer Formherstellungsprozess der Laser-Rapid-Prototyping-Technologie besteht darin, das gestapelte Harz- oder Papiermodell zu verwenden, um den Formhohlraum durch Präzisionsgießen oder Elektroformen herzustellen.
Die Oberfläche der durch diese Verfahren hergestellten Form ist relativ rau und die Präzision gering, was die strengen Anforderungen der Produktionsform nicht erfüllen kann.
Die Formkavität bzw. deren Komponenten, die in der Großserienfertigung verwendet werden, sind verschleißarm. Die Rapid-Tooling-Technologie wird ein sehr effektives technologisches Mittel sein.
7. Schmelzkernformungstechnologie
Bei Teilen mit komplexem Kern oder spezieller Struktur, die mit herkömmlichen Methoden schwer zu entformen sind, kann die Schmelzkern-Formungstechnologie das Formungsproblem solcher Teile lösen.
Die Grundidee der Schmelzkern-Formtechnologie besteht darin, die Kernstruktur zu einem Teil des Teils zu machen, das komplex oder schwierig in den Einsatz mit Harz, Papier, Metall mit niedrigem Schmelzpunkt und anderen Materialien zu entformen ist. Nach dem Ein- und Ausformen verbleibt der Einleger im Spritzgussrohling und kommt nicht sofort heraus. Dann werden die im Spritzgussrohling verbliebenen Einsätze entfernt, bevor sie durch Schmelzen, Brechen, Lösungsmittelauflösung und andere Verfahren gesintert werden.
Unter Verwendung dieses Verfahrens ist es einfach, eine Massenproduktion von Teilen durchzuführen, die schwierig oder unmöglich direkt durch herkömmliches Metallspritzgießen hergestellt werden können, wie z. B. umgebende innere Hohlkehlen, Feingewinde und Kleingewinde
