Prozesseigenschaften und Anwendung der Metallpulver-Spritzgusstechnologie

1. Prozesseigenschaften der Metallpulver-Spritzgusstechnologie

Die Metallpulver-Spritzgusstechnologie ist das Produkt der Integration und Schnittstelle von Kunststoffformtechnologie, Polymerchemie, Pulvermetallurgietechnologie und Metallmaterialwissenschaft. Es verwendet Formen, um Formrohlinge zu spritzen und durch Sintern schnell hochdichte und hochpräzise Produkte herzustellen. , dreidimensionale, komplex geformte Strukturteile, die Designideen schnell und präzise in Produkte mit bestimmten strukturellen und funktionalen Eigenschaften umsetzen und Teile direkt in Massenproduktion herstellen können, was eine neue Veränderung in der Fertigungstechnologiebranche darstellt. Diese Prozesstechnologie bietet nicht nur die Vorteile herkömmlicher Pulvermetallurgieprozesse wie weniger Schritte, kein oder weniger Schneiden und hohe wirtschaftliche Vorteile, sondern überwindet auch die Nachteile traditioneller Pulvermetallurgieprodukte wie ungleichmäßige Materialien, schlechte mechanische Eigenschaften und Schwierigkeiten bei der Herstellung Es entstehen dünne Wände und komplexe Strukturen. Es eignet sich besonders für die Massenproduktion kleiner, komplexer und spezieller Metallteile.

2. Prozessablauf der Metallpulver-Spritzgusstechnologie

Bindemittel → Mischen → Spritzgießen → Entfetten → Sintern → Nachbearbeitung.

1. Pulvermetallpulver

Die Partikelgröße des im MIM-Verfahren verwendeten Metallpulvers beträgt im Allgemeinen >0,5 bis 20 μm. Theoretisch gilt: Je feiner die Pulverpartikel sind, desto größer ist die spezifische Oberfläche, was das Formen und Sintern erleichtert. Beim traditionellen Pulvermetallurgieverfahren werden gröbere Pulver verwendet, die größer als >40 μm sind. >

2. Organischer Klebstoff

Die Funktion des organischen Klebstoffs besteht darin, die Metallpulverpartikel so zu verbinden, dass die Mischung beim Erhitzen im Zylinder der Spritzgießmaschine Rheologie und Schmierfähigkeit aufweist, d. h. er ist ein Träger, der das Pulver zum Fließen bringt. Daher ist die Wahl des Bindemittels der Träger des gesamten Pulvers. Daher ist die Auswahl des klebrigen Zugs der Schlüssel zum gesamten Pulverspritzgießen. Anforderungen an organische Klebstoffe:

1) Die Dosierung ist gering und die Mischung kann eine bessere Rheologie mit weniger Klebstoff erzeugen.

2) Keine Reaktion, keine chemische Reaktion mit Metallpulver während des Entfernungsprozesses des Klebstoffs;

3) Leicht zu entfernen, es verbleibt kein Kohlenstoff im Produkt.

3. Mischen

Mischen Sie Metallpulver und organisches Bindemittel gleichmäßig, um verschiedene Rohstoffe zu einer Spritzgussmischung zu verarbeiten. Die Gleichmäßigkeit der Mischung wirkt sich direkt auf ihre Fließfähigkeit aus und beeinflusst somit die Parameter des Spritzgussprozesses sowie die Dichte und andere Eigenschaften des Endmaterials. Spritzgießen Dieser Schrittprozess entspricht im Prinzip dem Kunststoffspritzgussverfahren und seine Ausrüstungsbedingungen sind grundsätzlich gleich. Beim Spritzgießvorgang wird das gemischte Material im Zylinder der Spritzmaschine zu einem Kunststoff mit rheologischen Eigenschaften erhitzt und unter entsprechendem Spritzdruck in die Form zu einem Rohling eingespritzt. Der Mikrokosmos des Spritzgussrohlings sollte gleichmäßig sein, damit das Produkt beim Sinterprozess gleichmäßig schrumpft.

4. Extraktion

Der im Rohling enthaltene organische Binder muss vor dem Sintern entfernt werden. Dieser Vorgang wird Extraktion genannt. Der Extraktionsprozess muss sicherstellen, dass der Klebstoff entlang der winzigen Kanäle zwischen den Partikeln nach und nach aus verschiedenen Teilen des Rohlings austritt, ohne die Festigkeit des Rohlings zu verringern. Die Geschwindigkeit der Bindemittelentfernung folgt im Allgemeinen der Diffusionsgleichung. Sintern Durch Sintern kann der poröse Entfettungsrohling schrumpfen und verdichten, sodass Produkte mit bestimmter Struktur und Eigenschaften entstehen. Obwohl die Leistung von Produkten vor dem Sintern von vielen Prozessfaktoren abhängt, hat der Sinterprozess in vielen Fällen einen großen oder sogar entscheidenden Einfluss auf die metallografische Struktur und die Eigenschaften des Endprodukts.

5. Nachbearbeitung

Für Teile mit präziseren Größenanforderungen ist eine notwendige Nachbearbeitung erforderlich. Dieser Prozess ist derselbe wie der Wärmebehandlungsprozess herkömmlicher Metallprodukte.

3. Merkmale des MIM-Prozesses

Vergleich zwischen MIM-Technologie und anderen Verarbeitungstechnologien

Die Partikelgröße des in der MIM verwendeten Rohmetallpulvers beträgt >2–15 μm, während die Partikelgröße des in der traditionellen Pulvermetallurgie verwendeten Rohmetallpulvers meist >50–100 μm beträgt. Das Endprodukt des >MIM>-Verfahrens weist durch die Verwendung von feinem Pulver eine hohe Dichte auf. Das >MIM>-Verfahren verfügt über die Vorteile des herkömmlichen Pulvermetallurgieverfahrens, der hohe Formfreiheitsgrad kann jedoch durch die herkömmliche Pulvermetallurgie nicht erreicht werden. Die traditionelle Pulvermetallurgie ist auf die Festigkeit und Fülldichte der Form beschränkt und die Form ist meist zweidimensional zylindrisch.

Das traditionelle Präzisionsguss-Dehydrierungsverfahren ist eine sehr effektive Technologie zur Herstellung von Produkten mit komplexen Formen. In den letzten Jahren wurden Keramikkerne verwendet, um die Fertigstellung fertiger Produkte mit Schlitzen und tiefen Löchern zu unterstützen. WieAllerdings weist das Verfahren aufgrund der Einschränkungen der Festigkeit der Keramikkerne und der Fließfähigkeit der Gießflüssigkeit noch gewisse technische Schwierigkeiten auf. Im Allgemeinen eignet sich dieses Verfahren besser für die Herstellung großer und mittelgroßer Teile, während das MIM>-Verfahren eher für kleine und komplex geformte Teile geeignet ist. Vergleichsprojekt Herstellungsprozess>MIM>Prozess Traditioneller Pulvermetallurgieprozess Pulverpartikelgröße>(>μ>m)2-1550-100>Relative Dichte>(%)95-9880-85>Produktgewicht>(g)>Weniger als oder entspricht >400>g>10->Hunderten von Produktformen, dreidimensionalen komplexen Formen, zweidimensionalen einfachen Formen, mechanischen Eigenschaften.

Vergleich zwischen dem MIM-Verfahren und der traditionellen Pulvermetallurgie. Das Druckgussverfahren wird bei Materialien mit niedrigem Schmelzpunkt und guter Fließfähigkeit der Gusslösung, wie etwa Aluminium- und Zinklegierungen, eingesetzt. Aufgrund von Materialbeschränkungen weisen die mit diesem Verfahren hergestellten Produkte eine begrenzte Festigkeit, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf. >MIM>-Technologie kann mehr Rohstoffe verarbeiten.

Obwohl sich die Präzision und Komplexität seiner Produkte in den letzten Jahren verbessert hat, ist das Präzisionsgussverfahren dem Entparaffinierungsverfahren und dem MIM>-Verfahren immer noch unterlegen. Das Pulverschmieden ist eine wichtige Entwicklung und eignet sich für die Massenproduktion von Pleueln. Generell gibt es jedoch immer noch Probleme mit den Kosten der Wärmebehandlung und der Lebensdauer der Form bei Schmiedeprojekten, die noch weiter gelöst werden müssen.

Herkömmliche Bearbeitungsmethoden, die in jüngster Zeit auf Automatisierung setzen, um ihre Bearbeitungsfähigkeiten zu verbessern, haben hinsichtlich Wirkung und Genauigkeit große Fortschritte gemacht, aber die grundlegenden Verfahren sind immer noch untrennbar mit der schrittweisen Bearbeitung verbunden (> Drehen, Hobeln, Fräsen, Schleifen, Bohren, Polieren). usw.>), um die Form des Teils zu vervollständigen. Die Bearbeitungsgenauigkeit mechanischer Bearbeitungsmethoden ist weitaus besser als bei anderen Bearbeitungsmethoden. Da jedoch die effektive Materialausnutzungsrate gering ist und die Vervollständigung ihrer Form durch Geräte und Werkzeuge begrenzt ist, können einige Teile nicht durch mechanische Bearbeitung fertiggestellt werden. Im Gegenteil, MIM kann Materialien ohne Einschränkungen effektiv für die Herstellung kleiner Präzisionsteile mit schwierigen Formen nutzen. Im Vergleich zur mechanischen Bearbeitung ist das MIM-Verfahren kostengünstiger und effizienter, was es äußerst wettbewerbsfähig macht.

Die MIM-Technologie konkurriert nicht mit herkömmlichen Verarbeitungsmethoden, sondern gleicht die technischen Mängel oder die Unfähigkeit zur Erzeugung von Mängeln traditioneller Verarbeitungsmethoden aus. Die >MIM>-Technologie kann ihr Fachwissen im Bereich der mit traditionellen Bearbeitungsmethoden hergestellten Teile einbringen. Durch die technischen Vorteile der MIM-Technologie in der Teilefertigung können Strukturbauteile mit hochkomplexen Strukturen entstehen.

Bei der Spritzgusstechnik werden geformte Produktrohlinge mithilfe einer Spritzmaschine eingespritzt, um sicherzustellen, dass das Material den Formhohlraum vollständig ausfüllt und so die Realisierung hochkomplexer Teilestrukturen gewährleistet ist. In der traditionellen Verarbeitungstechnik wurden früher zunächst einzelne Bauteile hergestellt und anschließend zu Bauteilen zusammengefügt. Beim Einsatz der MIM-Technologie kann von einer Integration in ein komplettes Einzelteil ausgegangen werden, was die Arbeitsschritte deutlich reduziert und die Bearbeitungsabläufe vereinfacht. Im Vergleich zu MIM und anderen Metallverarbeitungsmethoden weist das Produkt eine hohe Maßhaltigkeit auf und erfordert keine Nachbearbeitung oder nur einen geringen Nachbearbeitungsaufwand.

Durch den Spritzgussprozess können dünnwandige und komplexe Strukturteile direkt geformt werden. Die Form des Produkts kommt den Endproduktanforderungen nahe. Die Maßtoleranz der Teile wird im Allgemeinen bei etwa ±0,1 ± 0,3 gehalten. Besonders wichtig ist es, die Verarbeitungskosten schwer zerspanbarer Hartlegierungen zu senken und die Verarbeitungsverluste von Edelmetallen zu reduzieren. Das Produkt weist eine gleichmäßige Mikrostruktur, eine hohe Dichte und eine gute Leistung auf.

Während des Pressvorgangs ist die Pressdruckverteilung aufgrund der Reibung zwischen der Formwand und dem Pulver sowie dem Pulver und dem Pulver sehr ungleichmäßig, was zu einer ungleichmäßigen Mikrostruktur des gepressten Rohlings führt, was dazu führt, dass die gepressten pulvermetallurgischen Teile beschädigt werden Die Schrumpfung während des Sinterprozesses ist ungleichmäßig, daher muss die Sintertemperatur gesenkt werden, um diesen Effekt zu reduzieren, was zu großer Porosität, schlechter Materialkompaktheit und geringer Dichte des Produkts führt, was die mechanischen Eigenschaften des Produkts ernsthaft beeinträchtigt. Im Gegensatz dazu handelt es sich beim Spritzgussverfahren um ein Fluid-Molding-Verfahren. Das Vorhandensein des Bindemittels sorgt für eine gleichmäßige Verteilung des Pulvers und beseitigt dadurch die ungleichmäßige Mikrostruktur des Rohlings, sodass die Dichte des gesinterten Produkts die theoretische Dichte des Materials erreichen kann. Unter normalen Umständen kann die Dichte gepresster Produkte maximal 85 % der theoretischen Dichte erreichen. Die hohe DichteDie Festigkeit des Produkts kann die Festigkeit und Zähigkeit erhöhen, die Duktilität, die elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie die magnetischen Eigenschaften verbessern. Hohe Effizienz, einfach zu erreichende Massenproduktion und Großserienfertigung.

Die in der MIM-Technologie verwendete Metallform hat eine Lebensdauer, die der von technischen Kunststoffspritzgussformen entspricht. Aufgrund der Verwendung von Metallformen ist es für die Massenproduktion von Teilen geeignet. Der Einsatz von Spritzgussmaschinen zum Formen von Produktrohlingen verbessert die Produktionseffizienz erheblich und senkt die Produktionskosten. Darüber hinaus weisen spritzgegossene Produkte eine gute Konsistenz und Wiederholbarkeit auf und bieten so eine Garantie für die industrielle Produktion großer Stückzahlen und großen Maßstabs. Es verfügt über eine breite Palette anwendbarer Materialien und breite Anwendungsbereiche (>Eisenbasis, niedriglegierter Stahl, Schnellarbeitsstahl, Edelstahl, Grammventillegierung, Hartmetall>).

Es gibt eine große Auswahl an Materialien, die für das Spritzgießen verwendet werden können. Im Prinzip kann jedes Pulvermaterial, das bei hohen Temperaturen gegossen werden kann, mit dem MIM-Verfahren zu Teilen verarbeitet werden, einschließlich schwer zu verarbeitender Materialien und Materialien mit hohen Schmelzpunkten in herkömmlichen Herstellungsverfahren. Darüber hinaus kann MIM auch Materialformeln entsprechend den Benutzeranforderungen erforschen, beliebige Kombinationen von Legierungsmaterialien herstellen und Verbundmaterialien zu Teilen formen. Die Anwendungsgebiete von Spritzgussprodukten erstrecken sich über alle Bereiche der Volkswirtschaft und bieten breite Marktaussichten.