[CNPIM] Инновационный процесс литья металлов под давлением и соответствующая технология пресс-форм

[CNPIM] Инновационный процесс литья металлов под давлением и соответствующая технология пресс-форм

Процессы, перечисленные в этой статье, не новы. В основном, у него есть очень зрелые приложения.

Эта статья относится к содержанию книг Хань Фэнлиня, целью которой является систематическая инвентаризация для запросов и рекомендаций нуждающихся друзей.

Процесс литья металлов под давлением представляет собой междисциплинарную технологию и один из передовых процессов точного литья металлических деталей.

Процесс литья металлов под давлением постепенно был признан, принят и оценен людьми. Для достижения более сложных требований к производству деталей в индустрию MIM были внедрены новейшие технологии во многих областях, которые были активно усовершенствованы. Таким образом, новые технологии и новые процессы литья металлов под давлением также появляются и применяются для разработки и производства.

Далее проведем инвентаризацию.

1. Технология микролитья под давлением (μ-MIM)

Микромеханические или микроэлектромеханические системы (МЭМС) — это новая междисциплинарная область, разработанная в конце 1980-х годов и признанная одной из ключевых дисциплин 21 века.

Практичность микромеханической или МЭМС зависит от развития технологии микрообработки. Технология микролитья металлов под давлением является наиболее эффективным методом массового производства высокоточных и высокопроизводительных микрометаллических или керамических деталей.

Технология микролитья металлов под давлением относится к технологическому процессу, в котором используется процесс MIM для производства металлических или керамических деталей микрометрового размера или микрометровой структуры. Обычно это относится к прецизионным деталям размером менее 1 мм или мелкой микрометровой структуры.

В настоящее время можно приготовить 25~50 с соответствующим мелкодисперсным порошком толщиной мкм, локальные структурные детали менее 5 мкм. Шероховатость поверхности металлических или керамических деталей составляет 2~3 мкм.

Размер металлических деталей для литья под давлением достиг двух крайностей. Прецизионные детали микронного размера обладают огромной емкостью рынка и потенциалом развития. Техническая добавленная стоимость этих мелких деталей очень высока, таких как металлическая втулка из оптического волокна, лазерный катетер, микродрель с печатной схемой, микроэлектронный привод и стоматологические медицинские детали, а цена составляет 4000–20000 долларов за килограмм.

Продукты микролитья под давлением имеют широкие перспективы применения в приводах, датчиках, карманных потребительских товарах, оружии, аэрокосмической промышленности, электронных сборочных инструментах, анализаторах кислорода, фильтрах и медицинском оборудовании.

Основными препятствиями, сдерживающими развитие технологии микролитья под давлением, являются изготовление прецизионных микроформ, заполнение узких зазоров и эксплуатация мелких деталей.

Пресс-формы, используемые для производства таких высокоточных микродеталей, намного точнее, чем обычные пресс-формы, и для точной технологии обработки, такой как фотолитография, гальванопластика, микрорезка, микроэрозионная обработка, требуются различные виды денежных средств. проблемы могут быть хорошо решены с помощью LIGA (немецкое производство пластин, электроформование и литье под давлением три аббревиатуры) и других процессов для производства пластиковых пресс-форм для потери пены.

Существует два способа изготовления пластиковой пресс-формы из пенопласта методом LIGA:

Один из процессов заключается в формовании сердечника пластиковой формы из ПММА, вставке сердечника пластиковой формы из ПММА в основание формы для прямого литья под давлением, сердечник пластиковой формы из ПММА и заготовка детали MIM отделяются от основания формы в целом, а MIM заготовка детали остается в сердечнике пластиковой формы для непосредственного обезжиривания и спекания, что становится одноэтапным процессом воспроизведения.

Другой процесс заключается в нанесении слоя металлического никеля на поверхность пластиковых деталей из ПММА с помощью процесса гальванопластики, а затем отслаивании пластика ПММА от никелевой оболочки, а затем вставке никелевой оболочки в металлическую форму процесса основания формы для формирования Часть MIM пуста. Это становится двухэтапным процессом репликации.

Точность деталей, сформированных с помощью одноэтапного процесса репликации, высока, а трудности с извлечением из формы и последующей эксплуатацией деталей решены, но стоимость высока; Точность деталей, формируемых двухстадийным тиражированием, снижается, что подходит для массового производства, но возникают трудности с распалубкой и последующей эксплуатацией деталей.

2. Технология литья под давлением многокомпонентных композитных материалов.

Детали, изготовленные из материалов одного химического состава, трудно удовлетворяют особые требования современной обрабатывающей промышленности к комплексной интеграции функций деталей. Различные части детали изготавливаются из разных материалов, и удовлетворение различных функциональных требований является тенденцией развития современного производства деталей.

[CMPIM] Инновационныйлитье металла под давлениемтехнологические процессы и связанные с ними технологии пресс-форм Технология литья под давлением из многокомпонентных материалов

Технология двухцветного (многоцветного) литья под давлением, широко используемая в пластмассовой промышленности, была внедрена в область литья металлов под давлением, что позволяет группировать и эффективно обрабатывать сложные металлические или керамические композиты.

Принцип технологии комбинированного литья под давлением заключается в том, что машина для литья под давлением оснащена двумя или более наборами цилиндров одновременно, а инъекционные материалы в каждом наборе цилиндров одинаковы. Неподвижная форма многогнездной формы может вращаться вокруг вращающегося вала, и различные материалы для литья под давлением впрыскиваются в разные полости в каждом положении. Первоначальная литьевая заготовка остается самой внутренней, и форма открывается после охлаждения, но не сразу извлекается из формы. После поворота неподвижной формы на определенный угол неподвижная форма закрывается, и вся полость расширяется наружу относительно первой литьевой заготовки, а затем осуществляется второе литье под давлением из различных литьевых материалов. Каждая часть формируется путем многократного впрыска и, наконец, выбрасывается.

Внедрение технологии многокомпонентного композитного литья под давлением может удовлетворить требования функциональной и функциональной интеграции отдельных деталей, экономии ценного сырья и снижения затрат.

Композитная технология имеет широкие перспективы применения во многих областях, таких как твердосплавные или керамические режущие инструменты из закаленной стали, сопла из дисперсионно-упрочненной нержавеющей стали из железо-алюминиевого сплава, магнитные и немагнитные электронные компоненты и так далее.

Для первой и второй статей, пожалуйста, обратитесь к более подробному введению: [Технология] Новая технология литья металлов под давлением: μ-Введение в процесс MIM и 2C-MIM

3. Технология формования с помощью газа (жидкости)

Принцип работы формования с помощью газа (жидкости) заключается во впрыскивании определенного количества расплавленного инжектируемого материала (объемная доля 50-80 процентов) в полость формы, а затем впрыскивании сжатого газа или воды из расплава, чтобы сделать изделие полым. . Расплавленный инжектируемый материал расширяется и полностью сливается с внутренней стенкой полости формы. Поскольку сердцевина более толстой части изделия окончательно затвердевает, эта часть, скорее всего, будет образовывать пустотелую.

[CMPIM] Схематическая диаграмма инновационного процесса литья металлов под давлением и связанной с ним технологии пресс-форм с газовым формовочным оборудованием

Поскольку объем изменяется с давлением, что делает газ намного меньше, легче контролировать поток воды и образование полой стенки. Благодаря процессу формования тела с помощью газа (жидкости) свобода проектирования увеличивается, а изделия с большой разницей в толщине стенок легко формуются; Давление впрыска можно уменьшить, а распределение внутреннего давления продукта станет более равномерным; Продукт участвует в снижении напряжения, коробления, разрушения и качества поверхности; Это может сократить время обезжиривания, уменьшить расход материала и уменьшить вес деталей.

Технология формования с помощью газа (жидкости) успешно применялась для изготовления головок для гольфа, дверных ручек, изделий ручной работы и т. д. с замечательными результатами.

4. Технология обработки и сборки литьевой заготовки

Хотя прочность литьевой заготовки до обезжиривания намного ниже, чем у спеченных металлических деталей, она все же обладает определенной прочностью при обработке и обрезке.

Технология обработки добавления и вычитания материалов может быть реализована для изменения размера и формы заготовки. Заготовка для литья под давлением перед обезжириванием может быть обработана путем резки ворот, обработки линии разъема, сверления, снятия фаски и удаления другого материала.

Поскольку заготовка мягкая, износ инструмента значительно снижается. Прочность бланка слабая и легко повреждается. Требуется высокая скорость резания и низкая скорость подачи, чтобы обеспечить точность обработки конечных размеров.

Традиционный процесс сборки заключается в соединении спеченных деталей, кроме того, перед обезжириванием можно объединить заготовки для литья под давлением. В настоящее время существует три метода процесса сборки: во-первых, начальная формовочная заготовка используется в качестве вставки для второго литья под давлением; Второй – композиционное литье из многокомпонентных материалов; В-третьих, перед обезжириванием соберите заготовку для одной инъекции в единое целое.

Если все заготовки изготовлены методом литья под давлением из идентичных материалов для литья под давлением, соответствующие свойства усадки при обезжиривании и спекании могут обеспечить их хорошее сочетание; Если каждая заготовка инжектируется разными инжекционными материалами, необходимо принять меры для предотвращения растрескивания и деформации.

Использование этой технологии может упростить структуру пресс-формы и снизить стоимость пресс-формы; Детали более сложной формы и трудно поддающиеся обработке по традиционной технологии; Изготовление композитных деталей с различными эксплуатационными и функциональными требованиями или экономия ценного сырья.

5. Горячеканальная технология

Горячеканальная пресс-форма для литья под давлением представляет собой настоящую форму для литья под давлением без литника, а горячеканальная технология представляет собой передовую технологию в процессе литья под давлением.

Благодаря точному дизайну, технологии производства и контроля, инъекционный материал во всем проточном канале всегда поддерживается в расплавленном состоянии, без образования конденсата в проточном канале, слюноотделения и перегрева, разделения или разрушения инжектируемого материала.

Конструкция горячеканальной системы в основном состоит из сопла основного литника, пластины литника, сопла, элементов нагрева и измерения температуры, монтажных и крепежных деталей.

[CMPIM] Инновационный процесс литья металлов под давлением и связанная с ним технология пресс-формы - горячеканальная конструкция

Из-за высокой технической сложности вся горячеканальная система обычно разрабатывается и производится профессиональными компаниями. Полный набор сложных горячеканальных пресс-форм совместно разработан и изготовлен опытными предприятиями по производству литьевых форм и компаниями по производству горячеканального оборудования для обеспечения плавного литья под давлением.

Конструкция пресс-формы горячеканальной системы сложна, а стоимость высока, что подходит для массового непрерывного производства:

- Весь процесс впрыска легче реализовать автоматическим управлением, используя горячеканальную систему без бегунка для процесса извлечения из формы;

- В желобе не происходит смешивания переработанных материалов, что повышает стабильность производственного процесса и постоянство качества продукции, выпускаемой в больших количествах;

-Когда потеря давления в канале потока уменьшается, давление впрыска может быть уменьшено, что снижает тенденцию к разделению и деградации впрыскиваемого материала, снижает остаточное напряжение продукта и уменьшает деформацию;

-Время выдержки больше и эффективнее, что снижает усадку инъекционной части, а плотность каждой части более равномерна;

- Он может производить изделия большего размера, с меньшей толщиной стенки, более сложной формой и более высокой точностью;

-В сочетании со скрытым затвором, который нельзя использовать в пресс-форме MIM, эффективность производства может быть повышена за счет сокращения обработки пустого затвора;

-Энергосбережение и массовое производство могут снизить затраты.

6. Технология быстрой оснастки

Стоимость изготовления обычных производственных форм обычно высока. Во многих случаях необходимо изготовить экспериментальные формы для выявления проблем, с которыми можно столкнуться в течение всего процесса проверки проектирования и производства, и конечная форма должна быть изменена. Чтобы адаптироваться к этой ситуации, появилось много технологий быстрой или мягкой формы для производства экспериментальных форм, которые могут удовлетворить пробное производство сотен деталей.

В настоящее время для изготовления пресс-форм для литья под давлением из мягких металлов используются алюминиевый сплав, эпоксидная смола, армированная частицами, бериллиевая медь, низкоуглеродистая сталь, нержавеющая сталь и кобальтовый сплав. Из-за легкости формования цинковые, алюминиевые и висмутовые сплавы иногда используются для изготовления тестовых форм и прототипов образцов.

Однако из-за легкого царапания и повреждений в окончательной производственной форме будут использоваться твердые материалы.

Это относительно новая технология изготовления пресс-форм для литья под давлением MIM с ограниченным сроком службы, основанная на принципе процесса пресс-формы из силиконовой резины. Залейте расплавленным пластиком полость материнской формы. После застывания и затвердевания разрежьте пластик и выньте материнскую форму. Впрессованная в ограниченное основание пресс-формы, такая пластиковая форма может выдерживать сотни испытаний на впрыск под низким давлением.

Технология быстрого лазерного прототипирования — это очень простой метод изготовления пресс-форм или прототипов. Он использует лазерное сканирование интегрального накопления пластикового или металлического порошка для непосредственного изготовления полости пресс-формы. Другой процесс изготовления пресс-формы в технологии лазерного быстрого прототипирования заключается в использовании сложенной модели из смолы или бумаги для изготовления полости пресс-формы путем точного литья или гальванопластики.

Поверхность пресс-формы, изготовленной этими методами, относительно шероховатая, а точность низкая, что не может удовлетворить строгие требования к производственной пресс-форме.

Полость пресс-формы или ее компоненты, используемые в очень крупносерийном производстве, легко изнашиваются. Технология быстрой оснастки будет очень эффективным технологическим средством.

7. Технология формирования плавких сердечников

Для деталей со сложным сердечником или специальной структурой, которые трудно извлечь из формы обычными методами, технология формирования плавких стержней может решить проблему формования таких деталей.

Основная идея технологии формования плавких стержней состоит в том, чтобы сделать структуру сердечника частью сложной или трудной для извлечения детали во вставку из смолы, бумаги, металла с низкой температурой плавления и других материалов. После формовки и распалубки вставка остается в литьевой заготовке и сразу не выходит. Затем вставки, оставшиеся в литьевой заготовке, удаляют перед спеканием плавлением, крекингом, растворением в растворителе и другими способами.

Используя этот метод, легко осуществлять массовое производство деталей, которые трудно или невозможно изготовить напрямую с помощью обычного литья под давлением, таких как окружающая внутренняя вогнутость, мелкая резьба и мелкая резьба.