Обсуждение технологии литья металлических порошков под давлением

Обсуждение технологии литья металлических порошков под давлением

Порошковое литье под давлением (PIM) состоит из литья под давлением металлического порошка (MIM) и литья под давлением керамического порошка (CIM) из двух частей, это новая технология подготовки металлических и керамических деталей, это технология литья пластмасс под давлением в области порошковой металлургии. и сформировали новую технологию обработки деталей.

Керамическое порошковое литье под давлением (CIM) представляет собой ветвь современной технологии порошкового литья под давлением (PIM), которая имеет много особых технических и технологических преимуществ: массовое производство может быть быстрым и автоматическим, а процесс можно точно контролировать; Из-за формы для наполнения потоком плотность сырца равномерна; Благодаря впрыску под высоким давлением содержание порошка в смеси значительно увеличивается, усадка спеченного продукта уменьшается, размер продукта является точным и контролируемым, допуск может достигать ±{{0}}.1 процент ~ 0,2 процента, и производительность выше; Отсутствие механической обработки или только микрообработка снижает стоимость подготовки; Он может иметь сложную форму, с поперечным отверстием, наклонным отверстием, вогнутой и выпуклой поверхностью, резьбой, тонкой стенкой, труднообрабатываемыми керамическими деталями специальной формы, имеет широкий спектр перспектив применения.

Во-первых, процесс литья под давлением порошка

определение

Литье металлического порошка под давлением заключается в выборе металлического порошка и смоляного связующего, которые соответствуют требованиям, и смешивании порошка и смолы в однородную гранулу для литья под давлением при определенной температуре. После грануляции полученная формовочная заготовка спекается и уплотняется после обработки обезжириванием, и получается конечный продукт.

Это сильно отличается от традиционного литья под давлением тем, что в качестве сырья используется металлический или керамический порошок. Из-за плохой текучести самого порошка необходимо добавлять большое количество связующего при определенной температуре, чтобы смешать его в однородную текучую подачу, а затем сделать частицы одинакового размера.

Характеристики применения

1, стоимость пресс-формы очень высока, особенно для массового производства, пресс-форма должна быть изготовлена ​​из высокопрочных износостойких материалов, а стоимость материала очень высока;

2, высокая стоимость ингредиентов, много этапов процесса, высокие требования к процессу;

3, в основном используется в виде сложных, трудно поддающихся обработке другими методами или даже не поддающихся обработке изделий.

Во-вторых, сравнение процессов

В-третьих, гранулированный материал

Подготовка пеллет включает

Порошок металлического порошка

Размер частиц металлического порошка, используемого в процессе MIM, обычно составляет 0,5~20 мкм; Теоретически, чем мельче частица, тем больше удельная поверхность, которую легче формировать и спекать. В традиционном процессе порошковой металлургии используется более крупный порошок размером более 40 мкм.

Органический клей

Роль органического клея заключается в том, чтобы связать частицы металлического порошка, чтобы смесь приобрела реологические свойства и смазывающую способность при нагревании в цилиндре литьевой машины, то есть носитель, который приводит в движение поток порошка. Поэтому выбор клея является носителем всего порошка. Таким образом, выбор адгезии является ключом ко всему литью порошков под давлением. Требования к органическим клеям:

1. Меньшая дозировка и меньшее количество клея могут улучшить реологические свойства смеси;

2. Отсутствие реакции, отсутствие химической реакции с металлическим порошком в процессе удаления клея;

3. Легко удаляется, в изделии нет нагара.

агрегат

Это указывает на сбалансированное соотношение между порошком и связующим, и правильная пропорция между ними является ключом к определению успеха или неудачи литья под давлением. Использование низкомолекулярных связующих снижает вязкость и легко формуется. Квалифицированные частицы должны представлять собой порошок, равномерно распределенный в связующем, не может агломерироваться или иметь поры; Неравномерное распределение порошка приведет к непостоянной вязкости частиц. Не способствует формованию и спеканию

(а) слишком много связующего, малая вязкость частиц, недостаточный контакт между металлическими частицами, серьезная деформация после обезжиривания и даже разрушение изделия;

(b) слишком мало связующего вещества, высокая вязкость частиц, очень трудная инжекция, легкое образование пор после обезжиривания, легкое растрескивание продукта после спекания;

в) дополнительные критерии: между частицами порошка происходит точечный контакт, частицы порошка склеиваются без внешнего давления, а зазор посередине заполняется клеем;

Четвертый, зернистый материал – смешивание

Смешивание – это процесс смешивания металлического порошка со связующим для получения однородных гранул. Поскольку свойства гранул определяют характеристики конечного продукта литья под давлением, этап смешивания очень важен.

Процесс смешивания

(а) Металлический или керамический порошок с обработанной поверхностью добавляют к связующему, и они равномерно смешиваются для получения композитной порошковой системы;

(b) композитный порошок нагревают, чтобы расплавить связующее;

(c) Жидкое связующее вещество проникает в агрегат частиц порошка за счет капиллярного действия, смазывает частицы порошка и агломерирует частицы под действием силы сдвига шнека для получения разложения удерживающего блока и поддерживает равномерное перемешивание.

(d) Если порошок сплава окисляется, что приводит к нарушению смешивания.

(e) Чтобы гарантировать, что частицы однородны, частицы порошка должны быть маленькими или неправильной формы, и время смешивания должно быть соответственно увеличено для достижения однородного смешивания. Время смешивания увеличивается, однородность смеси увеличивается, но смола легко окисляется и разлагается, а время смешивания сокращается, насколько это возможно, при предпосылке некоторых металлов или однородности.

(f) Гранулы после смешивания перерабатываются дробилкой или гранулятором (обычно превращаются в частицы размером около 3 мм) в сырье для литья под давлением.

Пять, литье под давлением

Литье под давлением происходит под определенным давлением и температурой, через плунжер или шнековый толкатель, подача и температурная однородность гранулированного расплава в заполненную полость формы, расплав затвердевает и охлаждается в контролируемых условиях до тех пор, пока литьевая заготовка не выйдет из полости формы в образуют объемную сложную форму и структуру. Этот этап полностью отличается от штамповки в традиционной металлургии и подобен процессу формовки в пластмассовой промышленности.

1. При впрыскивании сопло находится близко к пути потока, шнек продвигается вперед, подающий цилиндр выдавливается после давления, и полость формы заполняется; Когда подачи достаточно для заполнения полости пресс-формы, шнек перестает вращаться. Идеальным заполнением формы является постепенное заполнение полости формы вдоль стенки формы, причем толстая заготовка требует более быстрого продвижения шнека, а тонкая часть — наоборот.

>Скорость заполнения слишком велика, что приводит к впрыску, пузырькам, следам припоя или неполному заполнению (воздух не может выйти). (Большое давление впрыска и скорость заполнения формы, низкая вязкость сырья - все это причины впрыска)

>Слишком низкая скорость наполнения приведет к преждевременному охлаждению подачи, что приведет к неполному наполнению и короткому выстрелу. (Это явление также может быть вызвано неправильным контролем температуры впрыска гранул)

2. Когда шнек достигает верхнего сопла, процесс подачи под давлением является процессом поддержания давления. · Литье под давлением заканчивается извлечением формовочной заготовки из формы.

>Температура открытия формы должна быть ниже критической температуры, необходимой для сохранения формы заготовки при ее извлечении из формы.

>Давление открытия должно быть меньше, чем большое давление, необходимое для того, чтобы формовочная заготовка высвободилась без прилипания.

>Давление и температура открытия пресс-формы должны иметь определенный диапазон, не могут вызывать деформацию продукта, прилипание формы, царапины или образование усадочных отверстий или углублений на поверхности продукта.

Шесть, обезжиривание

Обезжиривание – это уникальный этап литья под давлением металлического порошка, который требует удаления примерно 30 процентов -50 процентов (объемной доли) связующего вещества из заготовки, что полностью отличается от удаления небольшого количества поверхностно-активных веществ в традиционном порошке. металлургия.

Два основных процесса

(1) Термическое разложение → процесс химической реакции связующего;

(2) Переход газа разложения на поверхность плиты во внешнюю атмосферу → физический процесс тепломассопереноса.
7. Спекание

Традиционная прессованная порошковая металлургия обычно имеет относительную плотность более 90 процентов перед спеканием, и полное уплотнение необходимо только для устранения около 10 процентов пор. После обезжиривания относительная плотность порошковой заготовки для литья под давлением составляет всего 60 процентов перед спеканием, а ее характер спекания представляет собой спекание рыхлого порошка, что увеличивает сложность. Критерии успеха спекания продукта для литья под давлением металлического порошка: обеспечить точность и производительность продукта с управляемостью и повторяемостью помещения, чтобы его плотность соответствовала требованиям.

При спекании происходит большая усадка, и хотя эта усадка является основной целью спекания, она также приводит к деформации. → Процесс формирования спекания для обеспечения точности продукта

◆ Контроль скорости нагрева может способствовать компактным деталям.

1) Медленный нагрев приводит к преобладанию поверхностной диффузии на стадии низкотемпературного спекания, но трудно уплотнить заготовку, потребляя движущую силу спекания.

2) Быстрый нагрев до определенного диапазона температур, в котором активизируется объемная диффузия, а быстрый нагрев может контролировать рост зерен, а поры также развиваются и сужаются.

◆ Жидкая фаза образуется при спекании, что способствует уплотнению заготовок.

1) Жидкая фаза увеличивает скорость переноса материала, что приводит к более быстрому спеканию;

2) жидкая фаза действует на частицы капиллярной силы, равносильной большому внешнему давлению;

3) Желаемая жидкая фаза может быть образована путем плавления одного из компонентов.

◆ Процесс спекания

1) Начальная стадия: образование и рост шейки спекания;

2) Промежуточная стадия: шейка спекания растет, образуя связанную сеть пор по границам зерен;

3) Заключительный этап: геометрия пор становится цилиндрической, оставляя лишь несколько мелких пор на границе зерен.