Применение порошка титанового сплава в области MIM литья металлов под давлением

Применение порошка титанового сплава в области MIM литья металлов под давлением

1: Исследование Zhongwei и Центрального Южного университета по литью титана под давлением

Титан и титановые сплавы обладают преимуществами низкой плотности, высокой удельной прочности, немагнетизма, коррозионной стойкости и хорошей биосовместимости. Это высококачественные металлические конструкционные материалы и функциональные материалы. Они широко используются в аэрокосмической, автомобильной, энергетической, биомедицинской и других областях и известны как «третий металл» и «стратегический металл» после стали и алюминия. Однако температура плавления и твердость титана и титановых сплавов высоки, а их технологические, формообразующие и режущие свойства плохи. Поэтому оборудование, использующее традиционные способы обработки, дорогое, неэффективное, затратное, а отходы материала большие, что сильно ограничивает область их применения. Литье металлов под давлением (mim) представляет собой процесс формования, близкий к сетке, образованный путем объединения технологии порошковой металлургии с технологией литья пластмасс под давлением. он имеет преимущества высокой степени использования сырья, гибкой настройки состава и низкой стоимости серийного производства. он может производить детали больших размеров и высокой точности и является идеальным методом для получения титана и титановых сплавов. Наиболее распространенный сплав ti-6a1-4v в титановых сплавах относится к плюс двухфазному мартенситному сплаву. Он содержит 6 процентов стабильного элемента алюминия. Улучшается фазовая прочность. Как ванадий стабилизатора, пониженный плюс А Температура перехода. Сплав Ti-6a1-4v был впервые разработан в США в 1954 году. Он широко используется в аэрокосмической промышленности и является основной основой американского титанового сплава. Позднее титановый сплав постепенно превратился в международный титановый сплав. в производстве и применении титановых сплавов в Китае важную роль также сыграл сплав ti-6a1-4v, получивший название tc4.

Технология литья титана под давлением для других методов производства:

Процесс mim титанового сплава TC4 в основном включает в себя подготовку порошка, смешивание, литье под давлением, обезжиривание, спекание и необходимую последующую обработку. Компания Qinhuangdao Zhongwei Precision Parts Co., Ltd. провела исследование в Центральном Южном университете в 2004 году и обнаружила, что на свойства деталей, полученных литьем под давлением из титанового сплава TC4, в основном влияют относительная плотность, содержание углерода и кислорода и микроструктура. Спекание, как последний процесс литья металлов под давлением, очень важно для конечных характеристик изделий. Параметры процесса спекания (такие как температура, время, атмосфера, скорость повышения и понижения температуры и т. д.) напрямую влияют на производительность и точность размеров изделий и реализуют количественное производство изделий.

2: Применение литья титана под давлением в различных областях.

1: Применение литья титана под давлением в часах

Наручные часы, как правило, изготавливаются из различных драгоценных металлов и очищенной стали. Драгоценные металлы, такие как золото, платина, лотерейное золото и т. д., обычно используются для изготовления сложных часов дорогих брендов; Рафинированная сталь - это в основном сталь 316L и запатентованная Rolex сталь 904L.

Однако с развитием науки и техники в производстве часов применяется все больше и больше высокотехнологичных материалов, включая керамику высокой плотности, углеродное волокно, сапфир и металлический титан. Сегодня я расскажу о применении титана в часах.

Из-за общего роста цен на стальные часы люди срочно хотят найти новый тип материала для замены материала из рафинированной стали. Многие сплавы либо не такие твердые и пластичные, как рафинированная сталь, либо их стоимость слишком высока. После ликвидации партий сплавов часовщики сосредоточились на специальном авиационном материале «титановый металл».

Что такое титан? Титан — металлический элемент, обнаруженный в земной коре. Это блестящий и блестящий металлический или серебристо-серый или темно-серый порошок. Его соединения встречаются практически во всех магматических породах и россыпных месторождениях титана. Сырья в изобилии, поэтому цена намного дешевле, чем у драгоценных металлов, которые широко используются в аэрокосмической, медицинской и промышленности.

Многие характеристики титана делают его очень ценным в промышленности и торговле:

1. Твердость: твердость титана на 30 процентов выше, чем у стали;

2. Легкая текстура: титан весит 47,90 атомных весов, что почти на 50 процентов легче стали;

3. Коррозионная стойкость: когда титан подвергается воздействию воздуха, его поверхность образует плотную и прочную оксидную пленку, которая может противостоять коррозии других металлов различными веществами. Он особенно эффективен при эрозии соленой водой.

Титан как материал для часов имеет очень хорошие преимущества, такие как:

1. Часы из титанового сплава удобно носить, потому что они удивительно легкие;

2. Титан не вызывает аллергии, не содержит никеля, его очень удобно носить, даже когда кожа потеет;

3. Поскольку титан тверже стали, часы из титана более долговечны;

4. Устойчивость к коррозии делает титан особенно подходящим для часов для дайвинга;

Omega Haima выпустила множество титановых часов для дайвинга, и ее двойные достижения в водонепроницаемости и коррозионной стойкости также доказывают, что применение титана в водонепроницаемых часах имеет большой успех.

Благодаря дальнейшим исследованиям металлического титана все больше и больше часовых брендов могут в будущем выпускать часы из металлического титана. Неясно, смогут ли они заменить сталь в качестве основного материала для изготовления часов.

2: Применение литья под давлением из титанового металла в прецизионных аксессуарах для пистолетов.

Спусковой крючок пистолета из титана: титановые компоненты, отлитые под давлением, в настоящее время используются в высокопроизводительных приложениях, таких как производство спускового крючка пистолета (с точки зрения усталостных характеристик и легкости), в которых титан обеспечивает отличные характеристики. Из-за высокой стоимости материалов его применение пока ограничено. Ожидается, что по мере падения цен на титановый порошок рынок оборонных компонентов MIM будет быстро расти.

«Безопасные и вооруженные» роторы: военные «безопасные и вооруженные» роторы используются для взрывных устройств, используемых Министерством обороны США. Компоненты из нержавеющей стали 316L изготовлены методом литья под давлением с плотностью 7,6 г/см3. Он имеет предел прочности при растяжении 75000 фунтов на квадратный дюйм, предел текучести 25000 фунтов на квадратный дюйм, 50-процентное удлинение и твердость 67 HRB.

Предохранитель верхней рукоятки пистолета: Colt, США

Предохранительные элементы пистолета используются в пистолете 45 калибра производства ООО «Производственная компания». имеют различные функции, такие как предотвращение выстрела из спускового крючка, защита курка от повреждения руки стрелка при циклическом нажатии пистолета и взаимодействие с ладонью стрелка для удобства. Эта сложная деталь изготовлена ​​из нержавеющей стали MIM17-4PH плотностью 7,6 г/см3.

Он изготовлен методом традиционного литья по выплавляемым моделям и содержит предохранительные детали, которые потребуют значительной вторичной обработки. Помимо повышения производительности и производства более однородных деталей, процесс литья под давлением также снижает затраты и сокращает время доставки заказчику. Colt доказал это 10000 циклами, чтобы квалифицировать деталь.

3: Ортодонтическая скоба

Ортодонтический брекет из титанового сплава, изготовленный компанией Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd.

Технология деталей MIM была впервые использована в медицине для изготовления некоторых стоматологических ортопедических приспособлений. Эти прецизионные продукты очень малы по размеру и обладают хорошей биосовместимостью и коррозионной стойкостью. В качестве основного материала используется нержавеющая сталь 316L. Сейчас многие предприятия переходят на производство титановых сплавов. Титановый сплав имеет преимущества хорошей плотности, меньшего веса и лучшей биологической совместимости. Ортодонтические брекеты по-прежнему являются основным продуктом в индустрии MIM.

Немецкая компания Forestadent изготовила ортодонтический брекет с двусторонним крючком по технологии MIM. Механическая удерживающая сила может быть увеличена на 30 процентов. Полировка MIM после однократного формования может значительно уменьшить трение между брекетом и дугой. BjornLudwig подтвердил, что этот продукт играет положительную роль в ортодонтической хирургии.

4: Детали коленного имплантата

Детали коленного имплантата для литья под давлением из титанового сплава производства Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd.

Прогресс технологии деталей MIM в области имплантации человеку идет относительно медленно, главным образом потому, что сертификация и приемка продуктов требуют длительного периода.

В настоящее время технология MIM может использоваться для производства деталей, частично заменяющих кости и суставы, а используемые металлические материалы в основном представляют собой сплавы Ti.

С точки зрения биосовместимости, пористый титан с 60-процентной пористостью был приготовлен по технологии MIM, а желатиновые микросферы с замедленным высвобождением были приготовлены с помощью улучшенного метода конденсационной полимеризации сшивания и нанесены на поверхность пористого титана.

Результаты показали, что желатиновые микросферы замедленного высвобождения, покрытые пористым титаном, не обладают цитотоксичностью и могут быть использованы в качестве хорошего материала для медицинских имплантатов.

Компания Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. успешно использовала Ti-6Al-4V для производства образцов коленного сустава для человеческого имплантата. Имплантат в основном выдерживает давление после попадания в организм человека и обладает хорошей биосовместимостью. После MIM-формования выполняется горячее изостатическое прессование с последующей дробеструйной обработкой, полировкой и анодированием для получения лучших характеристик поверхности, уменьшения трения с человеческим телом, а также улучшения совместимости и срока службы.

5: Анкер шовного винта

Металлическое микролитье под давлением, μ MIM) — это технология формования, разработанная исследовательским институтом IFAM в Германии, которая должна органично применять технологию MIM для подготовки деталей с размерами до микрометрового уровня.

Вообще говоря, μ MIM можно использовать для производства двух видов продукции:

① Детали размером в микрометр и массой в несколько миллиграммов;

② Внешний вид детали аналогичен размеру традиционной детали для литья под давлением, но размер локальной структуры составляет микрометр.

В последние годы микролитье под давлением стало центром исследований в области литья под давлением. С развитием современного оборудования в направлении миниатюризации применение микролитья под давлением будет становиться все более и более широким.

В настоящее время Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. и Исследовательский центр Центрального Южного университета успешно применяют технологию μ MIM для производства микродеталей медицинских устройств, таких как спектрометр, титрационный планшет и т. д. Размер структуры изделия достигла микронного уровня, а минимальная толщина стенки составляет 50 мкм.

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd μ Шовный анкер, изготовленный по технологии MIM для хирургических операций, имеет размер всего лишь спичечной головки.

6: голова для гольфа

Подробности на сайте компании:https://www.zw-metalware.com/injection-molded-parts/titanium-alloy-golf-head-metal-injection.html

7: Акустическая трубка слухового аппарата

Технология MIM также может быть использована для производства деталей различных медицинских устройств.

Компания Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. использует технологию MIM для производства звуковой трубки слухового аппарата для немецкой компании, которая улучшает скорость звука и улучшает слух.

Этот тип звуковой трубки для слухового аппарата сложной формы может быть получен путем спекания после формования MIM. Чтобы сделать поверхность звуковой трубки гладкой, необходимо лишь позже пройти процесс пескоструйной обработки стеклянными шариками.

Плотность акустической трубки превышает 7,65 г/см3, максимальный предел прочности при растяжении может достигать 480 МПа, предел текучести 150 МПа, относительное удлинение 45 процентов и максимальная твердость поверхности 100 HRB. Технология MIM может снизить стоимость на 20 процентов по сравнению с традиционным производственным процессом.

Технология MIM также может использоваться для производства многих продуктов для лечения, включая стенты для интервенционной терапии, радиационную защиту шприцев из вольфрамового сплава высокой плотности, микрохирургические манипуляторы, детали микронасосов для эндоскопов, лекарственные ингаляторы и т. д.

8: Хирургические инструменты

Хирургические инструменты должны иметь высокую прочность, низкое загрязнение крови и возможность проведения агрессивных процедур дезинфекции. Гибкость дизайна технологии MIM позволяет использовать большинство хирургических инструментов. В то же время он также имеет преимущества технологии. Он может производить различные металлические изделия по низкой цене. Он постепенно заменяет традиционную технологию производства в качестве основного метода производства.

Компания Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. разработала захват из титанового сплава с использованием технологии MIM. Он производится методом литья под давлением из титанового сплава с плотностью более 8,5 г/см3. Его можно использовать для захвата предметов в человеческом теле во время операции, и он выполняет функцию пинцета. Его конструкция достаточно сложна и требует высокой точности изготовления.

Спекание после формовки по технологии MIM может достигать высокого уровня допуска и не требует большого количества последующих процессов обработки во избежание повреждения линейной и геометрической формы когтя.

Изготовить такой захват сложной формы из нержавеющей стали путем литья или механической обработки сложно, что требует длительного производственного цикла и высокой стоимости. Использование технологии MIM для его производства может сэкономить 60 процентов стоимости.

Одноразовые хирургические инструменты нуждаются в разработке процесса, который можно было бы производить массово с низкой стоимостью. Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. использует технологию MIM для производства узла стержня, который используется в одноразовых хирургических инструментах нового типа. Стоимость составляет от 1/4 до 1/5 стоимости швейцарского станка с ЧПУ, плотность 7,5 г/см3, предел прочности при растяжении 1190МПа, предел текучести 1090МПа, удлинение 6,0 процентов, а максимальная твердость составляет 33 HRC.

Процесс изготовления данного изделия выглядит следующим образом: сначала по МИМ-технологии формируются две детали вала длиной 178 мм, затем две детали свариваются лазером, после чего осуществляется последующая механическая и термообработка. Чтобы соответствовать требованиям хорошей устойчивости, также требуется дробеструйная обработка и пассивация.

Заключительные замечания

Литье металлов под давлением (Co MIM), зародившееся в 1990-х годах, представляет собой технологию литья под давлением порошка сэндвич-типа.

Этот процесс заключается в одновременном или пакетном впрыскивании двух материалов с разными характеристиками в форму для литья под давлением композита. Он может сочетать в одной детали металлические материалы и материал с совершенно разными свойствами.

Этим методом можно получить структуру сердцевина/оболочка с функциональностью и сложной формой, и не требуются последующие процессы, такие как покрытие, термообработка и сборка изделий. Наконец, можно реализовать процесс приготовления материалов с функциональным градиентом, что значительно упрощает процесс и снижает стоимость.

Технология Co MIM дает новую идею для разработки и проектирования функциональных частей. Компания Zhongwei Precision предложила новую структуру биологического имплантата с использованием технологии Co MIM, которая широко используется в плотных кортикальных структурах кости и губчатых структурах кости с внешними и внутренними порами.

Эта структура способствует передаче напряжения на поверхности раздела между костью имплантата и окружающей костной структурой. Отношение пористости к объему внешней пористой структуры составляет 5 ~ 60 процентов, а самая большая пора составляет 400 мкм.

В дальнейшем, с развитием народного хозяйства и повышением уровня жизни людей, тенденция старения населения будет становиться все более заметной, а заболеваемость и несчастные случаи будут увеличиваться из года в год. Как важная отрасль материалов для регенерации и восстановления тканей и органов человека, материалы из биомедицинских сплавов титана имеют огромные рыночные перспективы и развитие отрасли.

Вышеизложенное касается применения порошка титанового сплава в области MIM литья металлов под давлением.

Мы надеемся, что сможем помочь вам, представив эти советы. Если у вас есть другие вопросы, обратитесь к нашей команде специалистов по точным технологиям!