Основные этапы литья металла под давлением

Основные этапы литья металла под давлением

Основные технологические этапылитье металла под давлениемзаключаются в следующем: сначала выбирают металлический порошок и связующее, отвечающие требованиям MIM, а затем смешивают порошок и связующее в однородную подачу при определенной температуре соответствующими методами. После гранулирования осуществляется литье под давлением. Сформированная заготовка спекается и уплотняется в конечный продукт после обезжиривания.

1. Порошок МИМ и технология измельчения

MIM предъявляет высокие требования к необработанному порошку, и выбор порошка должен способствовать смешиванию, литью под давлением, обезжириванию и спеканию, что часто противоречит друг другу. Исследование исходного порошка МИМ включает: форму порошка, размер частиц и гранулометрический состав, удельную поверхность и т. д. В таблице 1 перечислены свойства исходного порошка, пригодного для МИМ.

Из-за высоких требований к сырому порошку MIM цена исходного порошка MIM, как правило, высока, некоторые из них даже в 10 раз превышают цену традиционного порошка PM. Это ключевой фактор, ограничивающий широкое применение технологии MIM. В настоящее время основными методами получения сырьевого порошка для МИМ являются карбонильный метод, метод распыления водой сверхвысокого давления, метод распыления газом высокого давления и т. д.

2. Связующее

Связующее является ядром технологии MIM. В MIM связующее выполняет две основные функции: повышение текучести, подходящее для литья под давлением, и поддержание формы сырого блока. Кроме того, он также должен иметь характеристики легкого удаления, нетоксичности и разумной стоимости. Поэтому появилось множество связующих. В последние годы постепенно происходит переход от выбора, основанного на опыте, к требованиям к методам обезжиривания и функциям связующего. Направление развития клеевой системы должно быть целевым.

Связующее обычно состоит из низкомолекулярного и высокомолекулярного компонентов, а также некоторых необходимых добавок. Низкомолекулярный компонент обладает низкой вязкостью, хорошей текучестью и легко удаляется; Полимерный компонент обладает высокой вязкостью и прочностью для поддержания прочности формовочной заготовки. Эти два продукта правильно подобраны для получения высокой емкости загрузки порошка, и, наконец, будет получен продукт с высокой точностью и высокой однородностью.

3. Смешивание

Смешивание – это процесс смешивания металлического порошка и связующего вещества для получения однородного сырья. Поскольку характер сырья определяет характеристики конечного продукта литья под давлением, процесс смешивания очень важен. Это включает в себя множество факторов, таких как способ и последовательность добавления связующего и порошка, температура смешивания, характеристики смесительного устройства и т. д. В настоящее время этот этап процесса остается на уровне, основанном на опыте. Важным показателем для окончательной оценки процесса смешивания является однородность и консистенция корма.

Перемешивание сырья МИМ завершается под действием комбинированного действия теплового эффекта и силы сдвига. Температура смешивания не должна быть слишком высокой, иначе связующее может разложиться или порошок и связующее могут быть разделены из-за низкой вязкости. Сила сдвига будет варьироваться в зависимости от метода смешивания. Обычные смесительные устройства MIM включают двухшнековый экструдер, смеситель с Z-образным ротором, одношнековый экструдер, плунжерный экструдер, двойной планетарный смеситель, двухкулачковый смеситель и т. д. Эти смесительные устройства подходят для приготовления смесей с вязкостью в диапазоне {{1 }}Па · с.

Метод смешивания обычно заключается в добавлении компонентов с высокой температурой плавления для плавления, затем охлаждении, добавлении компонентов с низкой температурой плавления, а затем добавлении металлического порошка порциями. Это может предотвратить газификацию или разложение низкоплавких компонентов. Добавление металлического порошка партиями может предотвратить внезапное увеличение крутящего момента, вызванное слишком быстрым охлаждением, и уменьшить потери оборудования.

Для метода подачи порошка с разным размером частиц в японском патенте вводится следующее: сначала добавьте более густой 15-40мкм порошок, распыленный водой, в связующее, затем добавьте 5-15мкм порошок, а затем добавьте порошок с размер порошка меньше или равен 5 мкм, так что усадка конечного продукта мало изменится. Чтобы равномерно покрыть слой клея вокруг порошка, металлический порошок также может быть непосредственно добавлен к компоненту с высокой температурой плавления, а затем добавлен к компоненту с низкой температурой плавления, а затем воздух может быть удален. Например, Анвар непосредственно добавлял суспензию ПММА к порошку нержавеющей стали и перемешивал ее, затем добавлял водный раствор ПЭГ, сушил его и удалял воздух при перемешивании. О'Коннор использует растворитель для смешивания, сначала сухую смесь SA с порошком, затем добавляет растворитель тетрагидрофуран, а затем добавляет полимер. После того, как тетрагидрофуран улетучится в тепло, затем добавьте порошок в смесь, чтобы получить однородную подачу.

4. Литье под давлением

Целью литья под давлением является получение желаемой формы неспеченного тела МИМ без дефектов и с однородными частицами. Как показано на рис. 1, гранулированный исходный материал сначала нагревают до определенной высокой температуры, чтобы он стал текучим, затем вводят его в полость формы для охлаждения, чтобы получить требуемую форму твердого тела, а затем вынимают его из формы для получить формовочную заготовку MIM. Этот процесс аналогичен традиционному процессу литья пластмасс под давлением, но из-за высокого содержания порошка в сырье MIM существуют большие различия в параметрах процесса и других аспектах процесса литья под давлением. Неправильный контроль легко приведет к различным дефектам.

5. Обезжиривание

С момента появления технологии MIM с различными связующими системами были сформированы различные технологические пути MIM и методы обезжиривания. Время обезжиривания сократилось с нескольких дней в начале до нескольких часов. С точки зрения этапов обезжиривания все методы обезжиривания можно условно разделить на две категории: один из них — двухэтапный метод обезжиривания. Двухэтапный метод обезжиривания включает сольвентное обезжиривание плюс термическое обезжиривание, сифонное обезжиривание - термическое обезжиривание и т. д. Одноэтапный метод обезжиривания в основном представляет собой одноэтапный метод термического обезжиривания. В настоящее время передовым методом является метод аметамолда. Ниже приведены несколько репрезентативных методов обезжиривания MIM.

6. Спекание

Спекание является следующим шагом в процессе MIM. Спекание устраняет поры между частицами порошка и делает продукт MIM полностью или почти полностью плотным. Из-за использования большого количества связующих в технологии литья металлов под давлением усадка при спекании очень велика, а скорость ее линейной усадки обычно достигает 13 процентов - 25 процентов, поэтому возникает проблема контроля деформации и контроль точности размеров. Эта проблема становится все более и более заметной, особенно потому, что продукты MIM представляют собой в основном фасонные детали сложной формы. Равномерная подача является ключевым фактором для точности размеров и контроля деформации конечных спеченных изделий. Высокая плотность уплотнения порошка может уменьшить усадку при спекании, а также способствует процессу спекания и контролю точности размеров. Для продуктов на основе железа и нержавеющей стали также существует проблема контроля углеродного потенциала при спекании. Из-за высокой цены на мелкодисперсный порошок в настоящее время важным способом снижения производственных затрат на литье порошка является изучение технологии упрочняющего спекания заготовок из грубого порошка. Эта технология в настоящее время является важным исследовательским аспектом литья металлического порошка под давлением.