Discussão sobre a tecnologia de moldagem por injeção de pó metálico

Discussão sobre a tecnologia de moldagem por injeção de pó metálico

A moldagem por injeção de pó (PIM) é composta de moldagem por injeção de pó de metal (MIM) e moldagem por injeção de pó de cerâmica (CIM) duas partes, é um novo metal, tecnologia de preparação de peças de cerâmica, é a tecnologia de moldagem por injeção de plástico no campo da metalurgia do pó e formou uma nova tecnologia de processamento de peças.

A moldagem por injeção de pó de cerâmica (CIM) é um ramo da moderna tecnologia de moldagem por injeção de pó (PIM), que tem muitas vantagens técnicas e tecnológicas especiais: a produção em massa pode ser rápida e automática, e o processo pode ser controlado com precisão; Por causa do molde de enchimento de fluxo, a densidade verde é uniforme; Devido à injeção de alta pressão, o teor de pó na mistura é bastante aumentado, o encolhimento do produto sinterizado é reduzido, o tamanho do produto é preciso e controlável, a tolerância pode atingir ±{{0}}.1 por cento ~ 0,2 por cento, e o desempenho é superior; Nenhum processamento mecânico ou apenas microprocessamento, reduz o custo de preparação; Pode formar uma forma complexa, com furo cruzado, furo oblíquo, superfície côncava e convexa, rosca, parede fina, difícil de cortar as peças de cerâmica com formato especial, tem uma ampla gama de perspectivas de aplicação.

Primeiro, processo de moldagem por injeção de pó

definição

A moldagem por injeção de pó de metal é para selecionar o pó de metal e o aglutinante de resina que atendem aos requisitos e misturar o pó e a resina em um pellet de injeção uniforme a uma determinada temperatura. Após a granulação, o blank de conformação obtido é sinterizado e densificado após tratamento desengordurante, obtendo-se o produto final.

Isso é muito diferente da moldagem por injeção tradicional, pois o pó de metal ou cerâmica é usado como matéria-prima. Devido à baixa fluidez do próprio pó, é necessário adicionar uma grande quantidade de aglutinante a uma determinada temperatura para misturar em uma alimentação uniforme e fluida e, em seguida, obter um tamanho uniforme da partícula.

Características do aplicativo

1, o custo do molde é muito alto, especialmente para produção em massa, o molde precisa ser fabricado com materiais de alta resistência ao desgaste e o custo do material é muito alto;

2, alto custo dos ingredientes, muitas etapas do processo, altos requisitos do processo;

3, usado principalmente na forma de produtos complexos, difíceis de processar com outros métodos ou mesmo não podem ser processados.

Em segundo lugar, a comparação do processo

Terceiro, material granular

A preparação de pellets inclui

Pó de metal em pó

O tamanho de partícula do pó de metal usado no processo MIM é geralmente 0.5~20μm; Em teoria, quanto mais fina a partícula, maior a área de superfície específica, que é fácil de formar e sinterizar. O processo tradicional de metalurgia do pó usa um pó mais grosso maior que 40μm.

adesivo orgânico

A função do adesivo orgânico é unir partículas de pó metálico, de forma que a mistura tenha propriedades reológicas e lubricidade quando aquecida no tambor da máquina injetora, ou seja, o carreador que impulsiona o fluxo do pó. Portanto, a escolha do adesivo é o portador de todo o pó. Portanto, a seleção de adesão é a chave para toda a moldagem por injeção de pó. Requisitos para adesivos orgânicos:

1. Menos dosagem e menos adesivo podem fazer com que a mistura produza melhor reologia;

2. Nenhuma reação, nenhuma reação química com pó de metal no processo de remoção do adesivo;

3. Fácil de remover, sem resíduos de carbono no produto.

agregar

Indica uma relação equilibrada entre o pó e o aglutinante, e a proporção adequada entre os dois é a chave para determinar o sucesso ou o fracasso da moldagem por injeção. O uso de aglutinantes de baixo peso molecular reduz a viscosidade e é fácil de formar. Partículas qualificadas devem ser pó distribuído uniformemente no aglutinante, não podem aglomerar ou ter poros; A distribuição irregular do pó levará a uma viscosidade inconsistente das partículas. Não propício para formar e sinterizar

(a) muito aglutinante, viscosidade de partículas pequenas, contato insuficiente entre as partículas de metal, deformação grave após o desengorduramento e até mesmo levar ao colapso do produto;

(b) muito pouco aglutinante, alta viscosidade de partícula, muito difícil de injetar, fácil de formar poros após o desengorduramento, fácil de levar a rachaduras do produto após a sinterização;

(c) Adicionando critérios: ponto de contato ocorre entre as partículas de pó, as partículas de pó são coladas sem pressão externa e a lacuna no meio é preenchida com adesivo;

Quarto, material granular - mistura

A mistura é o processo de misturar pó de metal com aglutinante para obter grânulos uniformes. Como as propriedades do pellet determinam o desempenho do produto final de moldagem por injeção, a etapa de mistura é muito importante.

processo de mistura

(a) O pó de metal ou cerâmica com superfície tratada é adicionado ao aglutinante e os dois são misturados uniformemente para obter um sistema de pó composto;

(b) O pó composto é aquecido para derreter o aglutinante;

(c) O aglutinante líquido entra no agregado de partículas de pó através da ação capilar, lubrifica as partículas de pó e aglomera as partículas sob a ação da força de cisalhamento do parafuso para obter a decomposição do bloco de retenção e mantém a mistura uniforme.

(d) Se o pó da liga oxidar, resultando em falha na mistura.

(e) Para garantir que as partículas sejam uniformes, as partículas de pó são pequenas ou de forma irregular e o tempo de mistura precisa ser aumentado de acordo para obter uma mistura uniforme. O tempo de mistura aumenta, a uniformidade da mistura aumenta, mas a resina é fácil de oxidar e decompor, e o tempo de mistura é reduzido o máximo possível sob a premissa de alguns metais ou uniformidade.

(f) As pelotas após a mistura são processadas pelo triturador ou pela máquina de granulação (geralmente transformada em partículas de cerca de 3 mm) na alimentação de moldagem por injeção.

Cinco, moldagem por injeção

A moldagem por injeção está sob uma certa pressão e temperatura, através do êmbolo ou parafuso, o fluxo e a uniformidade da temperatura do derretimento granular na cavidade do molde preenchida, o derretimento solidificado e resfriado sob condições controladas até que o tarugo de injeção saia da cavidade do molde para formam uma forma e estrutura tridimensionais complexas. Esta etapa é completamente diferente da prensagem na metalurgia tradicional e é semelhante ao processo de conformação na indústria de plásticos.

1. Ao injetar, o bico está próximo ao caminho do fluxo, o parafuso é empurrado para frente, o cilindro de alimentação é extrudado após a pressão e a cavidade do molde é preenchida; Quando houver alimentação suficiente para preencher a cavidade do molde, a rosca para de girar. O preenchimento ideal do molde é preencher gradativamente a cavidade do molde ao longo da parede do molde, sendo que o tarugo grosso exige que o parafuso avance mais rápido, e a parte fina é vice-versa.

>A taxa de enchimento é muito grande, resultando em injeção, bolhas, marcas de solda ou enchimento incompleto (o ar não pode escapar). (Grande pressão de injeção e taxa de enchimento do molde, baixa viscosidade de alimentação são todas as causas de injeção)

>Velocidade de enchimento muito lenta levará ao resfriamento prematuro da alimentação, resultando em enchimento incompleto e tiro curto. (O controle inadequado da temperatura de injeção do pellet também pode causar esse fenômeno)

2. Quando a rosca atinge o bocal superior, o processo de pressurização da alimentação é o processo de manutenção da pressão. · A moldagem por injeção termina com o blank de formação sendo removido do molde.

>A temperatura de abertura do molde deve ser inferior à temperatura crítica necessária para manter a forma da peça bruta quando ela é desmoldada.

>A pressão de abertura deve ser menor do que a grande pressão necessária para que o molde se solte sem grudar.

>A pressão e a temperatura de abertura do molde devem ter uma certa faixa, não podem deformar o produto, furar o molde, arranhar o molde ou formar orifícios de encolhimento ou depressões na superfície do produto.

Seis, desengordurante

O desengorduramento é uma etapa única na moldagem por injeção de pó metálico, que requer a remoção de cerca de 30 por cento -50 por cento (fração de volume) do aglutinante do tarugo, completamente diferente da remoção de uma pequena quantidade de surfactantes no pó tradicional metalurgia.

Dois processos básicos

(1) Decomposição térmica → processo de reação química do aglutinante;

(2) Transferência de gás de decomposição para a superfície da laje para a atmosfera externa → calor físico e processo de transferência de massa.
7. Sinterização

O compacto de metalurgia do pó tradicional geralmente tem uma densidade relativa de mais de 90 por cento antes da sinterização, e a densificação completa só precisa eliminar cerca de 10 por cento dos poros. Após o desengorduramento, a densidade relativa do tarugo de moldagem por injeção de pó é de apenas 60% antes da sinterização, e sua natureza de sinterização é a sinterização de pó solto, o que aumenta a dificuldade. Critérios de sucesso de sinterização de produto de moldagem por injeção de pó de metal: para garantir a precisão e o desempenho do produto com controlabilidade e repetibilidade da premissa, de modo que sua densidade atenda aos requisitos.

Grande retração ocorre na sinterização e, embora essa retração seja o objetivo principal da sinterização, ela também leva à deformação. → Processo de modelagem de sinterização para garantir a precisão do produto

◆ Controle a velocidade de aquecimento pode promover as peças compactas.

1) O aquecimento lento faz com que a difusão superficial domine no estágio de sinterização de baixa temperatura, mas é difícil densificar o tarugo enquanto consome a força motriz de sinterização.

2) Aquecimento rápido até uma determinada faixa de temperatura, na qual a difusão volumétrica se torna ativa, e o aquecimento rápido pode controlar o crescimento do grão, enquanto os poros também vão evoluindo e encolhendo.

◆ A fase líquida é produzida na sinterização para contribuir com a densificação dos tarugos.

1) A fase líquida aumenta a taxa de transferência de material, resultando em sinterização mais rápida;

2) A fase líquida exerce uma força capilar sobre as partículas, que é o mesmo que uma grande pressão externa;

3) A fase líquida desejada pode ser formada pela fusão de um dos componentes.

◆ Processo de sinterização

1) Estágio inicial: formação e crescimento do pescoço de sinterização;

2) Estágio intermediário: o pescoço de sinterização cresce, formando uma rede de poros conectada por contorno de grão;

3) Etapa final: a geometria dos poros torna-se cilíndrica, deixando apenas alguns pequenos poros no contorno de grão.