Aplicação de pó de liga de titânio no campo MIM de moldagem por injeção de metal

Aplicação de pó de liga de titânio no campo MIM de moldagem por injeção de metal

1: Estudo da Zhongwei e da Central South University sobre moldagem por injeção de titânio

Titânio e ligas de titânio têm as vantagens de baixa densidade, alta resistência específica, não magnetismo, resistência à corrosão e boa biocompatibilidade. São materiais estruturais metálicos de alta qualidade e materiais funcionais. Eles têm sido amplamente utilizados na indústria aeroespacial, automotiva, geração de energia, biomedicina e outros campos, e são conhecidos como o "terceiro metal" e o "metal estratégico" em desenvolvimento depois do aço e do alumínio. No entanto, o ponto de fusão e a dureza do titânio e das ligas de titânio são altos e suas propriedades de processamento, conformação e corte são ruins. Portanto, os equipamentos que utilizam métodos tradicionais de processamento são caros, ineficientes, onerosos e o desperdício de material é grande, o que limita muito seu escopo de aplicação. A moldagem por injeção de metal (mim) é um processo de formação quase líquido formado pela combinação da tecnologia de metalurgia do pó com a tecnologia de moldagem por injeção de plástico. tem as vantagens de alta taxa de utilização de matérias-primas, ajuste de composição flexível e baixo custo de produção em lote. pode produzir peças de alta dimensão e alta precisão, e é um método ideal para preparar titânio e ligas de titânio. A liga ti-6a1-4v mais comum em ligas de titânio pertence à liga martensítica plus bifásica. Ele contém 6 por cento de alumínio de elemento estável A força da fase é melhorada. Como vanádio de estabilizador, mais reduzido e A temperatura de transição de. A liga de Ti-6a1-4v foi desenvolvida pela primeira vez pelos Estados Unidos em 1954. É amplamente utilizada na indústria aeroespacial e é o principal pilar da liga de titânio americana. Mais tarde, a liga de ti-6a1-4v evoluiu gradualmente para uma liga de titânio internacional. na produção e aplicação de ligas de titânio na China, a liga ti-6a1-4v também teve um papel importante, que foi denominada tc4.

Tecnologia de moldagem por injeção de metal de titânio para outros métodos de fabricação:

O processo mim da liga de titânio tc4 inclui principalmente a preparação do pó, mistura, moldagem por injeção, desengorduramento, sinterização e pós-tratamento necessário. A Qinhuangdao Zhongwei Precision Parts Co., Ltd. estudou com a Central South University em 2004 e descobriu que as propriedades das peças moldadas por injeção de liga de titânio tc4 foram afetadas principalmente pela densidade relativa, teor de carbono e oxigênio e microestrutura. A sinterização, como último processo na moldagem por injeção de metais, é muito importante para o desempenho final dos produtos. Os parâmetros do processo de sinterização (como temperatura, tempo, atmosfera, taxa de aumento e queda de temperatura, etc.) afetam diretamente o desempenho e a precisão dimensional dos produtos e realizam a produção quantitativa dos produtos.

2: Aplicação de moldagem por injeção de titânio em vários campos

1: Aplicação de moldagem por injeção de titânio em relógios

Os relógios de pulso são geralmente feitos de vários metais preciosos e aço refinado. Os metais preciosos são geralmente usados ​​para relógios sofisticados de marcas de alta qualidade, como ouro, platina, ouro de loteria, etc; O aço refinado é principalmente aço 316L e aço 904L patenteado pela Rolex.

No entanto, com o progresso da ciência e da tecnologia, cada vez mais materiais de alta tecnologia têm sido aplicados na fabricação de relógios, incluindo cerâmica de alta densidade, fibra de carbono, safira e titânio metálico. Hoje, falarei sobre a aplicação do titânio em relógios.

Devido ao aumento geral do preço dos relógios de aço, as pessoas querem urgentemente encontrar um novo tipo de material para substituir o material de aço refinado. Muitas ligas não são tão duras e plásticas quanto o aço refinado, ou o custo é muito alto. Depois de eliminar lotes de ligas, os relojoeiros começaram a se concentrar no material especial de aviação "metal de titânio".

O que é titânio? O titânio é um elemento metálico encontrado na crosta terrestre. É um metal brilhante e brilhante ou cinza prateado ou cinza escuro. Seus compostos podem ser encontrados em quase todas as rochas ígneas e depósitos de titânio. As matérias-primas são abundantes, por isso o preço é muito mais barato que o dos metais preciosos, que são amplamente utilizados na indústria aeroespacial, médica e industrial.

Muitas características do titânio o tornam muito valioso na indústria e no comércio:

1. Dureza: a dureza do titânio é 30% maior que a do aço;

2. Textura leve: o titânio pesa 47,90 escalas atômicas, quase 50% mais leve que o aço;

3. Resistência à corrosão: quando o titânio é exposto ao ar, sua superfície formará um filme de óxido firme e forte, que pode resistir à corrosão de outros metais por diferentes substâncias. É particularmente eficaz para a erosão da água salgada.

O titânio como material de relógio tem vantagens muito boas, como:

1. Os relógios de liga de titânio são confortáveis ​​de usar porque são surpreendentemente leves;

2. O titânio é antialérgico, não contém níquel e é muito confortável de usar mesmo quando a pele está suando;

3. Como o titânio é mais duro que o aço, os relógios de titânio são mais duráveis;

4. A resistência à corrosão torna o titânio particularmente adequado para relógios de mergulho;

A Omega Haima lançou uma variedade de relógios de mergulho de titânio, e suas conquistas duplas em resistência à água e resistência à corrosão também provam que a aplicação de titânio em relógios à prova d'água é um grande sucesso.

Com mais pesquisas sobre titânio metálico, mais e mais marcas de relógios podem lançar relógios feitos de titânio metálico no futuro. Não está claro se eles podem substituir o aço como a primeira escolha de materiais para relógios.

2: Aplicação de moldagem por injeção de metal de titânio em acessórios de precisão de pistola

Gatilho de pistola de titânio: os componentes de titânio moldados por injeção de metal são atualmente utilizados em aplicações de alto desempenho, como a fabricação de gatilho de pistola (em termos de desempenho à fadiga e leveza), em que o titânio apresenta excelente desempenho. Devido ao alto custo dos materiais, seu uso ainda é limitado. À medida que o preço do pó de titânio cai, espera-se que o mercado de componentes MIM de defesa cresça rapidamente.

Rotores de "segurança e armados": Rotores militares de "segurança e armados" são usados ​​para dispositivos explosivos usados ​​pelo Departamento de Defesa dos EUA. Os componentes de aço inoxidável 316L são feitos de moldagem por injeção de metal, com densidade de 7,6 g/cm3. Tem uma resistência à tração final de 75.000 psi, um limite de elasticidade de 25.000 psi, um alongamento de 50 por cento e uma dureza de 67 HRB.

Parte de segurança do punho de varredura no topo da pistola: Colt, EUA

As peças de segurança da pistola usada na pistola calibre 45 fabricada pela Manufacturing Company, LLC. têm várias funções, como impedir o disparo do gatilho, proteger o martelo de ferir a mão do atirador quando a pistola é ligada e interagir com a palma da mão do atirador para maior conforto. Esta peça complexa é feita de aço inoxidável MIM17-4PH com densidade de 7,6gcm3

É feito por microfusão tradicional e contém as peças de segurança, o que exigirá muito processamento secundário. Além de melhorar a produtividade e produzir peças mais uniformes, o processo de moldagem por injeção de metal também economiza custos e reduz o tempo de entrega ao cliente. A Colt provou isso por 10.000 ciclos para qualificar a peça.

3: Braquete ortodôntico

Suporte ortodôntico de moldagem por injeção de metal de liga de titânio produzido pela Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd

A tecnologia de peças MIM foi usada pela primeira vez no tratamento médico para fazer alguns aparelhos ortopédicos odontológicos. Esses produtos de precisão são muito pequenos em tamanho e possuem boa biocompatibilidade e resistência à corrosão. O principal material utilizado é o aço inoxidável 316L. Agora, muitas empresas estão migrando para o campo de ligas de titânio. A liga de titânio tem as vantagens de boa densidade, peso mais leve e melhor compatibilidade biológica. Os braquetes ortodônticos ainda são os principais produtos da indústria MIM.

A Forestadent Company da Alemanha produziu um bráquete ortodôntico com gancho bidirecional com tecnologia MIM. A força de retenção mecânica pode ser aumentada em 30%. O polimento com MIM após a formação única pode reduzir bastante o atrito entre o braquete e o arco. Este produto foi confirmado por BjornLudwig como tendo um papel positivo na cirurgia ortodôntica.

4: Partes do implante de joelho

Peças de implante de joelho de moldagem por injeção de metal de liga de titânio produzidas pela Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd

O avanço da tecnologia de peças MIM no campo da implantação humana é relativamente lento, principalmente porque a certificação e aceitação dos produtos necessitam de um longo período.

Atualmente, a tecnologia MIM pode ser usada para produzir peças que substituem parcialmente ossos e articulações, e os materiais metálicos utilizados são principalmente ligas de Ti.

Em termos de biocompatibilidade, o titânio poroso com 60 por cento de porosidade foi preparado pela tecnologia MIM, e as microesferas de liberação sustentada de gelatina foram preparadas pelo método de reticulação de polimerização por condensação aprimorado e revestidas na superfície de titânio poroso.

Os resultados mostraram que as microesferas de gelatina de liberação sustentada revestidas de titânio poroso não apresentaram citotoxicidade e podem ser utilizadas como um bom material para implantes médicos.

A Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. usou com sucesso Ti-6Al-4V para produzir peças de amostra de joelho para implante humano. O implante suporta principalmente pressão depois de entrar no corpo humano e tem boa biocompatibilidade. Após a formação do MIM, é realizada a prensagem isostática a quente, seguida de shot peening, polimento e anodização para obter melhor desempenho da superfície, reduzir o atrito com o corpo humano e melhorar a compatibilidade e a vida útil.

5: âncora de parafuso de sutura

A micro moldagem por injeção de metal, μ MIM) é uma tecnologia de conformação desenvolvida pelo IFAM Research Institute na Alemanha, que consiste em aplicar organicamente a tecnologia MIM na preparação de peças com dimensões até o nível micrométrico.

De um modo geral, o μ MIM pode ser usado para produzir dois tipos de produtos:

① Peças com tamanho de micrômetro e massa de vários miligramas;

② O tamanho da aparência da peça é semelhante ao tamanho da peça de moldagem por injeção tradicional, mas o tamanho da estrutura local é até o nível do micrômetro.

Nos últimos anos, a micro moldagem por injeção tornou-se um ponto de acesso de pesquisa no campo da moldagem por injeção. Com o desenvolvimento de máquinas modernas para a miniaturização, a aplicação da micro moldagem por injeção será cada vez mais extensa.

Atualmente, a Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. e o Centro de Pesquisa da Central South University têm a tecnologia μ MIM aplicada com sucesso na produção de micropeças de dispositivos médicos, como espectrômetro, placa de titulação, etc. O tamanho da estrutura do produto atingiu o nível de mícron, e a espessura mínima da parede é de 50 μ m.

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd μ A âncora de sutura produzida pela tecnologia MIM para operação cirúrgica é apenas do tamanho da cabeça de fósforo.

6: Cabeça de golfe

Para mais detalhes, clique no site da empresa:https://www.zw-metalware.com/injection-molded-parts/titanium-alloy-golf-head-metal-injection.html

7: Tubo acústico do aparelho auditivo

A tecnologia MIM também pode ser usada para produzir peças de vários dispositivos médicos.

A Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. usa a tecnologia MIM para produzir um tubo de som para aparelhos auditivos para uma empresa alemã, que tem o efeito de melhorar a taxa de som e promover a audição.

Este tipo de tubo de som para aparelhos auditivos com formato complexo pode ser obtido por sinterização após a formação de MIM. Para tornar a superfície do tubo de som lisa, só é necessário passar por um processo de jateamento de areia com contas de vidro posteriormente.

A densidade do tubo acústico é superior a 7,65 g/cm3, a resistência máxima à tração pode atingir 480 MPa, a resistência ao escoamento 150 MPa, o alongamento 45 por cento e a dureza superficial máxima 100 HRB. A tecnologia MIM pode reduzir o custo em 20% em comparação com o processo de produção tradicional anterior.

A tecnologia MIM também pode ser usada para produzir muitos produtos em tratamento médico, incluindo stents de terapia intervencionista, blindagem contra radiação de seringas de liga de tungstênio de alta densidade, manipuladores microcirúrgicos, peças de endoscópio de microbomba, inaladores de drogas, etc.

8: Ferramentas cirúrgicas

As ferramentas cirúrgicas devem ter alta resistência, baixa poluição do sangue e serem capazes de realizar procedimentos agressivos de desinfecção. A flexibilidade de design da tecnologia MIM pode atender à aplicação da maioria das ferramentas cirúrgicas. Ao mesmo tempo, também tem as vantagens da tecnologia. Pode fabricar vários produtos metálicos a baixo custo. Está gradualmente substituindo a tecnologia de produção tradicional como o principal método de fabricação.

A Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. desenvolveu uma garra de liga de titânio usando a tecnologia MIM. É produzido pelo processo de moldagem por injeção de liga de titânio, com densidade superior a 8,5g/cm3. Ele pode ser usado para agarrar objetos no corpo humano durante a cirurgia, e tem a função de pinça. Seu design é bastante complexo e requer alta precisão de produção.

A sinterização após a conformação com a tecnologia MIM pode atingir um alto nível de tolerância e não requer um grande número de processos de tratamento subsequentes para evitar danos à forma linear e geométrica da garra.

É difícil produzir esse tipo de garra de aço inoxidável com formato complexo por fundição ou usinagem, o que exige um ciclo de produção longo e alto custo. O uso da tecnologia MIM para fabricá-lo pode economizar 60% do custo.

Ferramentas cirúrgicas descartáveis ​​precisam desenvolver um processo que possa ser produzido em massa a baixo custo. A Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. usa a tecnologia MIM para produzir um conjunto de eixo, que é usado em um novo tipo de instrumentos cirúrgicos descartáveis. O custo é de apenas 1/4 a 1/5 do custo de uma máquina-ferramenta CNC suíça, a densidade é de 7,5 g/cm3, a resistência à tração final é de 1190MPa, o limite de elasticidade é de 1090MPa, o alongamento é 6,0 por cento, e a dureza máxima é de 33 HRC.

O processo de fabricação deste produto é o seguinte: primeiro, duas peças de eixo de 178 mm de comprimento são formadas pela tecnologia MIM, depois duas peças são soldadas a laser e, em seguida, são realizadas a usinagem e o tratamento térmico subsequentes. Para atender aos requisitos de boa tolerância, também são necessários shot peening e passivação.

Observações finais

A moldagem por injeção de metal (Co MIM), originada na década de 1990, é uma tecnologia de moldagem por injeção de pó tipo sanduíche.

Este processo consiste em injetar simultaneamente ou em lotes dois materiais com características diferentes em um molde para moldagem por injeção de compósito. Pode combinar materiais metálicos e um material com propriedades completamente diferentes na mesma peça.

A estrutura núcleo/casca com funcionalidade e forma complexa pode ser obtida por este método, não sendo necessários processos subsequentes como revestimento, tratamento térmico e montagem de produtos. Finalmente, um processo pode ser realizado para preparar materiais com gradiente funcional, o que reduz muito o processo e reduz o custo.

A tecnologia Co MIM fornece uma nova ideia para o desenvolvimento e design de peças funcionais. A Zhongwei Precision propôs uma nova estrutura de implante biológico usando a tecnologia Co MIM, que é amplamente utilizada em estruturas ósseas corticais densas e estruturas ósseas esponjosas com poros externos e internos.

Esta estrutura é propícia à transmissão de tensão de interface entre o osso do implante e a estrutura óssea circundante. A razão de volume de porosidade da estrutura porosa externa é de 5 por cento ~ 60 por cento, e o maior poro é de 400 μ m.

No futuro, com o desenvolvimento da economia nacional e a melhoria do padrão de vida das pessoas, a tendência de envelhecimento da população se tornará cada vez mais proeminente, e as doenças e lesões acidentais aumentarão ano a ano. Como um importante ramo de regeneração de tecidos e órgãos humanos e materiais de reparo, os materiais biomédicos de liga de titânio têm uma enorme perspectiva de mercado e desenvolvimento da indústria.

O acima é sobre a aplicação de pó de liga de titânio no campo MIM de moldagem por injeção de metal

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