金属粉末射出成形技術のプロセスの特徴と応用

発売日：[2022/10/25]

1. 金属粉末射出成形技術のプロセス特性

金属粉末射出成形技術は、プラスチック成形技術、高分子化学、粉末冶金技術、金属材料科学を統合・融合させた技術であり、金型を使って金型ブランクを射出して焼結することで高密度・高精度の製品を迅速に製造します。、三次元の複雑な形状の構造部品は、設計アイデアを特定の構造的および機能的特性を持つ製品に迅速かつ正確に具体化でき、部品を直接量産できます。これは製造技術業界の新たな変化です。このプロセス技術は、工程が少ない、切断が不要または少ない、高い経済的利点などの従来の粉末冶金プロセスの利点を備えているだけでなく、不均一な材料、低い機械的特性、および加工の難しさなどの従来の粉末冶金製品の欠点も克服しています。薄肉や複雑な構造の形成が可能で、小型、複雑、特殊な金属部品の量産に特に適しています。

2. 金属粉末射出成形技術のプロセスフロー

バインダー→混合→射出成形→脱脂→焼結→後処理。

1.粉末金属粉末

MIM プロセスで使用される金属粉末の粒径は一般に >0.5 ～ 20>μ>m> であり、理論的には粉末粒子が細かいほど比表面積が大きくなり、成形や焼結が容易になります。従来の粉末冶金プロセスでは、40>μ>m> を超える粗い粉末が使用されます。 >

2. 有機接着剤

有機接着剤の機能は、射出成形機のバレル内で加熱されたときに混合物がレオロジーと潤滑性を有するように金属粉末粒子を結合することです。つまり、粉末を流動させるキャリアの役割を果たします。したがって、結合剤の選択は粉末全体のキャリアとなります。したがって、粘りのあるプルの選択が粉末射出成形全体の鍵となります。有機接着剤の要件:

1) 投与量が少なく、混合物は少ない接着剤でより優れたレオロジーを生み出すことができます。

2) 接着剤を除去するプロセス中に金属粉末との反応や化学反応がありません。

3) 除去が容易で、製品にカーボンが残りません。

3. 混合

金属粉末と有機バインダーを均一に混合し、さまざまな原料を射出成形混合物にします。混合物の均一性はその流動性に直接影響を与えるため、最終材料の密度やその他の特性だけでなく、射出成形プロセスのパラメーターにも影響を与えます。射出成形この工程プロセスは原理的にはプラスチック射出成形プロセスと一致しており、その装置条件は基本的に同じです。射出成形プロセスでは、混合材料が射出機のバレル内で加熱されてレオロジー特性を備えたプラスチック材料となり、適切な射出圧力下で金型に射出されてブランクが形成されます。焼結プロセス中に製品が均一に収縮するように、射出成形ブランクのミクロコスモスは均一である必要があります。

4. 抽出

焼結前にブランクに含まれる有機バインダーを除去する必要があり、このプロセスを抽出と呼びます。抽出プロセスでは、ブランクの強度を低下させることなく、粒子間の小さなチャネルに沿ってブランクのさまざまな部分からバインダーが徐々に排出されるようにする必要があります。結合剤の除去速度は一般に拡散方程式に従います。焼結焼結により、多孔質の脱脂ブランクが収縮して緻密になり、一定の組織と性能を備えた製品になります。製品の性能は焼結前の多くのプロセス要因に関連していますが、多くの場合、焼結プロセスは最終製品の金属組織や特性に大きな、あるいは決定的な影響を与えます。

5. 後処理

比較的正確なサイズ要件がある部品の場合は、必要な後処理が必要です。この工程は従来の金属製品の熱処理工程と同じです。

3. MIMプロセスの特徴

MIM技術と他の加工技術の比較

MIMで使用される原料金属粉末の粒径は>2-15>μ>m>ですが、従来の粉末冶金の原料金属粉末の粒径はほとんど>50-100>μ>m>です。 >MIM>プロセスの最終製品密度は、微粉末を使用するため高くなります。 >MIM>プロセスは、従来の粉末冶金プロセスの利点を備えており、形状の自由度の高さは従来の粉末冶金では及ばないものです。従来の粉末冶金は、金型の強度と充填密度に制限があり、その形状は主に 2 次元の円筒形でした。

伝統的な精密鋳造脱水工程は、複雑な形状の製品を作るのに非常に有効な技術であり、近年ではセラミック中子を使用してスリットや深穴などの完成品を完成させることも行われていますが、強度の限界により、セラミックコアの形状や鋳造液の流動性などにより、このプロセスには依然として技術的な困難が伴います。一般に、このプロセスは大型および中型の部品の製造に適しており、MIM> プロセスは小型で複雑な形状の部品の製造に適しています。比較プロジェクトの製造プロセス>MIM>プロセス従来の粉末冶金プロセス粉末粒子サイズ>(>μ>m)2-1550-100>相対密度>(%)95-9880-85>製品重量>(g)>以下または>400>グラム>10->数百に等しい製品の形状三次元の複雑な形状二次元の単純な形状機械的特性は良いか悪いか。

MIM法と従来の粉末冶金法との比較ダイカスト法は、アルミニウムや亜鉛合金など、融点が低く、鋳造液の流動性が良い材料に使用されます。材料の限界により、このプロセスの製品の強度、耐摩耗性、耐食性には限界があります。 >MIM> テクノロジーにより、より多くの原材料を処理できます。

近年、製品の精度や複雑さは向上していますが、精密鋳造法は脱脂法やMIM>法に比べて劣っており、粉末鍛造法は重要な発展であり、コンロッドの量産製造に適しています。しかし、一般に、鍛造プロジェクトにおける熱処理コストと金型の寿命には依然として問題があり、さらに解決する必要があります。

従来の機械加工方法は、最近では処理能力を向上させるために自動化に依存しており、効果と精度において大きな進歩を遂げていますが、基本的な手順は依然として段階的な加工（> 旋削、平削り、フライス加工、研削、穴あけ、研磨）と切り離すことができません。など>) パーツの形状を完成させます。機械加工法は他の加工法に比べて加工精度が格段に優れていますが、材料の有効利用率が低く、設備や工具によって形状の完成度が制限されるため、機械加工では完成できない部品もあります。それに対し、MIMは小型で形状の難しい精密部品の製造において、材料を制限なく有効活用することができます。 MIMプロセスは機械加工に比べて低コストかつ高効率であり、高い競争力を持っています。

MIM テクノロジーは従来の加工方法と競合するものではありませんが、従来の加工方法では生成できない技術的欠陥や欠陥を補います。 >MIM>技術は、伝統的な加工方法で作られる部品の分野で専門知識を発揮することができ、部品製造におけるMIM技術の技術的利点は、非常に複雑な構造の構造部品を形成することができます。

射出成形技術では、射出機を使用して成形品のブランクを射出して、材料が金型キャビティに完全に充填されるようにし、非常に複雑な部品構造を確実に実現します。これまでの従来の加工技術では、個々の部品を作ってから部品を組み立てていましたが、MIM技術を使用すると、完全な単一部品に統合されているとみなすことができるため、工程が大幅に削減され、加工手順が簡素化されます。 MIMと他の金属加工法の比較製品の寸法精度が高く、二次加工が不要、または仕上げ加工が少なくて済みます。

射出成形プロセスでは、薄肉で複雑な構造の部品を直接成形でき、製品の形状は最終製品の要件に近く、部品の寸法公差は通常、約 ±0.1->±>0.3> に維持されます。特に加工が難しい超硬合金の加工コストの低減や、貴金属の加工ロスを低減することが重要です。この製品は均一な微細構造、高密度、優れた性能を備えています。

プレスプロセス中、金型の壁と粉末、粉末と粉末の間の摩擦により、プレス圧力の分布は非常に不均一になり、その結果、プレスされたブランクの微細構造が不均一になり、プレスされた粉末冶金部品に歪みが生じます。焼結プロセス中の収縮は不均一であるため、この影響を軽減するには焼結温度を下げる必要があります。その結果、気孔率が大きくなり、材料の緻密性が低下し、製品の密度が低くなり、製品の機械的特性に重大な影響を及ぼします。これに対し、射出成形プロセスは流動成形プロセスであり、バインダーの存在により粉末が均一に分散され、ブランクの不均一な微細構造が排除され、焼結製品の密度が理論密度に達することができます。素材。一般に、プレス製品の密度は理論密度の 85% までしか到達できません。製品の高い緻密性により、強度が向上し、靱性が強化され、延性、電気伝導性および熱伝導性が向上し、磁気特性が向上します。高効率で大量生産・大量生産が容易に実現できます。

MIM技術で使用される金型は、エンジニアリングプラスチックの射出成形金型と同等の寿命を誇ります。金型を使用するため、部品の大量生産に適しています。射出成形機を使用して製品ブランクを成形することにより、生産効率が大幅に向上し、生産コストが削減されるだけでなく、射出成形された製品は一貫性と再現性が優れているため、大量かつ大規模な工業生産が保証されます。幅広い適用材質と幅広い応用分野（>鉄基、低合金、高速度鋼、ステンレス鋼、グラムバルブ合金、超硬合金>）。

射出成形に使用できる材料は幅広く、難加工材料や高融点材料など、高温で流し込める粉体材料であれば基本的にMIMプロセスで部品を成形できます。伝統的な製造プロセスのポイント。さらに、MIM はユーザーの要求に応じて材料配合の研究を行い、合金材料を任意に組み合わせて製造し、複合材料を部品に成形することもできます。射出成形製品の応用分野は国民経済のあらゆる分野に広がり、幅広い市場の見通しを持っています。