Diskussion zur Metallpulver-Spritzgusstechnologie

Diskussion zur Metallpulver-Spritzgusstechnologie

Das Pulverspritzgießen (PIM) besteht aus den beiden Teilen Metallpulverspritzgießen (MIM) und Keramikpulverspritzgießen (CIM). Es handelt sich um eine neue Technologie zur Vorbereitung von Metall- und Keramikteilen und um die Kunststoffspritzgusstechnologie im Bereich der Pulvermetallurgie und bildete eine neue Teileverarbeitungstechnologie.

Keramikpulverspritzguss (CIM) ist ein Zweig der modernen Pulverspritzgusstechnologie (PIM), der viele besondere technische und technologische Vorteile bietet: Die Massenproduktion kann schnell und automatisch erfolgen und der Prozess kann genau gesteuert werden. Aufgrund der Fließfüllform ist die Gründichte gleichmäßig; Durch die Hochdruckeinspritzung wird der Pulveranteil in der Mischung stark erhöht, die Schrumpfung des Sinterprodukts wird verringert, die Produktgröße ist genau und kontrollierbar, die Toleranz kann ±{{0}}.1 erreichen Prozent ~ 0,2 Prozent, und die Leistung ist überlegen; Keine mechanische Bearbeitung oder nur Mikrobearbeitung, reduziert die Vorbereitungskosten; Es kann komplexe Formen mit Querlöchern, schrägen Löchern, konkaven und konvexen Oberflächen, Gewinden und dünnen Wänden bilden, die speziell geformten Keramikteile sind schwer zu schneiden und bietet ein breites Anwendungsspektrum.

Erstens Pulverspritzgussverfahren

Definition

Beim Metallpulverspritzgießen wird das Metallpulver und das Harzbindemittel ausgewählt, die den Anforderungen entsprechen, und das Pulver und das Harz bei einer bestimmten Temperatur zu einem gleichmäßigen Injektionspellet gemischt. Nach der Granulierung wird der erhaltene Formrohling gesintert und nach einer Entfettungsbehandlung verdichtet, wodurch das Endprodukt erhalten wird.

Der Unterschied zum herkömmlichen Spritzgießen besteht darin, dass Metall- oder Keramikpulver als Rohmaterial verwendet wird. Aufgrund der schlechten Fließfähigkeit des Pulvers selbst ist es notwendig, bei einer bestimmten Temperatur eine große Menge Bindemittel zuzugeben, um es zu einem gleichmäßigen, fließenden Futter zu vermischen und dann eine gleichmäßige Partikelgröße zu erreichen.

Anwendungsmerkmale

1, die Formkosten sind sehr hoch, insbesondere für die Massenproduktion, die Form muss aus hochharten, verschleißfesten Materialien hergestellt werden und die Materialkosten sind sehr hoch;

2, hohe Zutatenkosten, viele Prozessschritte, hohe Prozessanforderungen;

3, hauptsächlich in Form komplexer, mit anderen Methoden schwer zu verarbeitender oder gar nicht zu verarbeitender Produkte eingesetzt.

Zweitens der Prozessvergleich

Drittens körniges Material

Die Pelletvorbereitung umfasst

Pulvermetallpulver

Die Partikelgröße des im MIM-Verfahren verwendeten Metallpulvers beträgt im Allgemeinen 0,5 bis 20 μm; Theoretisch gilt: Je feiner die Partikel, desto größer die spezifische Oberfläche, die sich leicht formen und sintern lässt. Beim traditionellen Pulvermetallurgieverfahren wird ein gröberes Pulver mit einer Größe von mehr als 40 μm verwendet.

Organischer Klebstoff

Die Aufgabe organischer Klebstoffe besteht darin, Metallpulverpartikel zu verbinden, sodass die Mischung rheologische Eigenschaften und Schmierfähigkeit aufweist, wenn sie im Zylinder der Spritzgießmaschine erhitzt wird, d. h. als Träger, der den Pulverfluss antreibt. Daher ist die Wahl des Klebstoffs der Träger des gesamten Pulvers. Daher ist die Auswahl der Haftung der Schlüssel zum gesamten Pulverspritzguss. Anforderungen an organische Klebstoffe:

1. Eine geringere Dosierung und weniger Klebstoff können zu einer besseren Rheologie der Mischung führen.

2. Keine Reaktion, keine chemische Reaktion mit Metallpulver beim Entfernen des Klebstoffs;

3. Leicht zu entfernen, keine Kohlenstoffrückstände im Produkt.

Aggregat

Es weist auf ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Pulver und Bindemittel hin, und das richtige Verhältnis zwischen beiden ist der Schlüssel zum Erfolg oder Misserfolg des Spritzgießens. Durch die Verwendung von Bindemitteln mit niedrigem Molekulargewicht wird die Viskosität verringert und die Formung erleichtert. Qualifizierte Partikel sollten pulverförmig und gleichmäßig im Bindemittel verteilt sein, dürfen nicht agglomerieren oder Poren aufweisen; Eine ungleichmäßige Pulververteilung führt zu einer inkonsistenten Viskosität der Partikel. Nicht förderlich für Formgebung und Sintern

(a) zu viel Bindemittel, geringe Partikelviskosität, unzureichender Kontakt zwischen Metallpartikeln, starke Verformung nach dem Entfetten und sogar Produktkollaps;

(b) zu wenig Bindemittel, hohe Partikelviskosität, sehr schwer einzuspritzen, nach dem Entfetten bilden sich leicht Poren, nach dem Sintern kommt es leicht zu Produktrissen;

(c) Kriterien hinzufügen: Es kommt zu einem punktuellen Kontakt zwischen Pulverpartikeln, Pulverpartikel werden ohne äußeren Druck zusammengeklebt und der Spalt in der Mitte wird mit Klebstoff gefüllt;

Viertens körniges Material – Mischen

Beim Mischen wird Metallpulver mit Bindemittel vermischt, um ein gleichmäßiges Granulat zu erhalten. Da die Eigenschaften des Pellets die Leistung des endgültigen Spritzgussprodukts bestimmen, ist der Mischschritt sehr wichtig.

Mischvorgang

(a) Das oberflächenbehandelte Metall- oder Keramikpulver wird dem Bindemittel zugesetzt und beide werden gleichmäßig vermischt, um ein Verbundpulversystem zu erhalten;

(b) Das Verbundpulver wird erhitzt, um das Bindemittel zu schmelzen;

(c) Das flüssige Bindemittel dringt durch die Kapillarwirkung in das Pulverpartikelaggregat ein, schmiert die Pulverpartikel und agglomeriert die Partikel unter der Wirkung der Schraubenscherkraft, um die Zersetzung des Halteblocks zu erreichen, und sorgt für eine gleichmäßige Vermischung.

(d) Wenn das Legierungspulver oxidiert, was zu einem Mischfehler führt.

(e) Um sicherzustellen, dass die Partikel gleichmäßig sind, sind die Pulverpartikel klein oder unregelmäßig geformt und die Mischzeit muss entsprechend verlängert werden, um ein gleichmäßiges Mischen zu erreichen. Die Mischzeit nimmt zu, die Gleichmäßigkeit der Mischung nimmt zu, aber das Harz ist leicht zu oxidieren und zu zersetzen, und die Mischzeit wird unter der Voraussetzung einiger Metalle oder Gleichmäßigkeit so weit wie möglich verkürzt.

(f) Die Pellets werden nach dem Mischen vom Brecher oder der Granuliermaschine (im Allgemeinen zu etwa 3 mm großen Partikeln verarbeitet) zu Spritzgussmaterial verarbeitet.

Fünftens: Spritzguss

Das Spritzgießen erfolgt unter einem bestimmten Druck und einer bestimmten Temperatur. Durch den Kolben- oder Schneckenstoß wird der Fluss und die Temperaturgleichmäßigkeit der körnigen Schmelze in den Formhohlraum gefüllt, die Schmelze verfestigt und unter kontrollierten Bedingungen abgekühlt, bis der Spritzgussrohling aus dem Formhohlraum austritt bilden eine dreidimensionale komplexe Form und Struktur. Dieser Schritt unterscheidet sich grundlegend vom Pressformen in der traditionellen Metallurgie und ähnelt dem Umformprozess in der Kunststoffindustrie.

1. Beim Einspritzen befindet sich die Düse nahe am Fließweg, die Schnecke wird nach vorne gedrückt, der Zuführzylinder wird nach dem Druck extrudiert und der Formhohlraum wird gefüllt; Wenn genügend Zufuhr vorhanden ist, um den Formhohlraum zu füllen, hört die Schnecke auf, sich zu drehen. Die ideale Formfüllung besteht darin, den Formhohlraum entlang der Formwand allmählich zu füllen. Bei dicken Barren muss die Schraube schneller vorrücken, bei dünnen Teilen ist es umgekehrt.

>Die Füllgeschwindigkeit ist zu groß, was zu Einspritzung, Blasen, Lötflecken oder unvollständiger Füllung führt (Luft kann nicht entweichen). (Großer Einspritzdruck und große Formfüllrate sowie niedrige Zufuhrviskosität sind alles Ursachen für Einspritzung.)

>Eine zu langsame Füllgeschwindigkeit führt zu einer vorzeitigen Abkühlung der Zufuhr, was zu einer unvollständigen Füllung und einem kurzen Schießen führt. (Eine unsachgemäße Steuerung der Pellet-Einspritztemperatur kann dieses Phänomen ebenfalls verursachen.)

2. Wenn die Schnecke die obere Düse erreicht, ist der Prozess der Druckbeaufschlagung des Futters der Druckerhaltungsprozess. · Der Spritzguss endet mit der Entnahme des Formrohlings aus der Form.

>Die Formöffnungstemperatur sollte niedriger sein als die kritische Temperatur, die erforderlich ist, um die Form des Rohlings beim Entformen beizubehalten.

>Der Öffnungsdruck muss geringer sein als der große Druck, der erforderlich ist, damit sich der Formrohling löst, ohne zu kleben.

>Der Druck und die Temperatur beim Öffnen der Form sollten in einem bestimmten Bereich liegen, damit sich das Produkt nicht verformt, Schimmel anhaftet, Schimmel zerkratzt oder Schrumpflöcher oder Vertiefungen auf der Oberfläche des Produkts entstehen.

Sechs, Entfetten

Das Entfetten ist ein einzigartiger Schritt beim Metallpulver-Spritzgießen, bei dem etwa 30 Prozent -50 Prozent (Volumenanteil) des Bindemittels aus dem Barren entfernt werden müssen, was völlig anders ist als die Entfernung einer kleinen Menge Tenside bei herkömmlichem Pulver Metallurgie.

Zwei grundlegende Prozesse

(1) Thermische Zersetzung → chemischer Reaktionsprozess des Bindemittels;

(2) Zersetzungsgasübertragung an die Oberfläche der Bramme in die Außenatmosphäre → physikalischer Wärme- und Stoffübertragungsprozess.
7. Sintern

Der herkömmliche pulvermetallurgische Pressling hat vor dem Sintern im Allgemeinen eine relative Dichte von mehr als 90 Prozent, und durch die vollständige Verdichtung müssen nur etwa 10 Prozent der Poren entfernt werden. Nach dem Entfetten beträgt die relative Dichte des Pulverspritzgussbarrens vor dem Sintern nur 60 Prozent, und seine Sinternatur ist das Sintern von losem Pulver, was die Schwierigkeit erhöht. Erfolgskriterien für das Sintern von Metallpulver-Spritzgussprodukten: Gewährleistung der Genauigkeit und Leistung des Produkts mit Kontrollierbarkeit und Wiederholbarkeit der Prämisse, damit seine Dichte den Anforderungen entspricht.

Beim Sintern kommt es zu einer starken Schrumpfung, und obwohl diese Schrumpfung der Hauptzweck des Sinterns ist, führt sie auch zu Verformungen. → Sinterformungsprozess zur Gewährleistung der Produktgenauigkeit

◆ Durch die Steuerung der Heizgeschwindigkeit können die kompakten Teile gefördert werden.

1) Langsames Erhitzen führt dazu, dass die Oberflächendiffusion in der Sinterphase bei niedriger Temperatur dominiert, es ist jedoch schwierig, den Barren zu verdichten und dabei die Antriebskraft für das Sintern zu verbrauchen.

2) Schnelles Erhitzen auf einen bestimmten Temperaturbereich, in dem die Volumendiffusion aktiv wird, und schnelles Erhitzen kann das Kornwachstum steuern, während sich auch die Poren entwickeln und schrumpfen.

◆ Beim Sintern entsteht eine flüssige Phase, die zur Verdichtung der Knüppel beiträgt.

1) Die flüssige Phase erhöht die Materialübertragungsrate, was zu einem schnelleren Sintern führt;

2) Die flüssige Phase übt eine Kapillarkraft auf die Partikel aus, die einem großen Außendruck gleichkommt;

3) Die gewünschte flüssige Phase kann durch Schmelzen einer der Komponenten gebildet werden.

◆ Sinterprozess

1) Anfangsstadium: Bildung und Wachstum des Sinterhalses;

2) Zwischenstadium: Der Sinterhals wächst und bildet ein Korngrenzen-verbundenes Porennetzwerk;

3) Endstadium: Die Porengeometrie wird zylindrisch und es verbleiben nur noch wenige kleine Poren an der Korngrenze.