Этапы и правила проектирования процесса литья металлов под давлением

Этапы и правила проектирования процесса литья металлов под давлением

Литье металлов под давлениемэто традиционное литье под давлением, которое изменяет производство цельнометаллических деталей с использованием технологии литья под давлением. В этом процессе сырьем является порошковая смесь металла и полимера. По этой причине MIM иногда называют литьем под давлением порошка (PIM). С помощью стандартной машины для литья под давлением порошок расплавляется и впрыскивается в форму, где он охлаждается и затвердевает, принимая форму желаемой детали. Последующий процесс нагревания удаляет нежелательный полимер и производит металлическую деталь высокой плотности. Литье металлов под давлением подходит для производства небольших металлических деталей в больших количествах. В отличие от литья под давлением эти детали могут быть геометрически сложными, иметь тонкие стенки и детали. Использование металлического порошка позволяет использовать различные железные и нежелезные сплавы, а свойства материала (прочность, твердость, износостойкость, коррозионная стойкость и т. д.) приблизить к свойствам кованого металла. Кроме того, поскольку металл не плавится в процессе MIM (включая процесс литья металла), суперсплав можно использовать в течение срока службы инструмента без какого-либо отрицательного воздействия. Металлы, обычно используемые в MIM, включают следующее:

Низколегированная сталь;

нержавеющая сталь;

Быстрорежущей стали;

Железный столб;

кобальтовый сплав;

медный сплав;

никелевый сплав;

вольфрамовый сплав;

Титановый сплав.

Металлические детали, изготовленные методом MIM, используются во многих отраслях, включая аэрокосмическую, автомобильную, производство потребительских товаров, медицинскую стоматологию и телекоммуникации. Компоненты MIM можно найти в аксессуарах для мобильных телефонов, спортивных товарах, электроинструментах, хирургических инструментах и ​​различных электронных и оптических устройствах.

Электронные аксессуары для литья металлов под давлением включают следующие этапы:

Подготовка сырья МИМ

Подготовка сырья – на первом этапе производится порошковая смесь металла и полимера. Используемый здесь порошковый металл более мелкий (обычно 20 микрон), чем используемый в традиционных методах порошковой металлургии. Металлический порошок смешивают с горячим термопластичным связующим, охлаждают, а затем гранулируют для получения однородного сырья. Полученное сырье обычно состоит из 60 процентов металла и 40 процентов полимера (по объему).

Литье под давлением МИМ

Литье под давлением. Для получения необработанного порошка используется то же оборудование и инструменты, которые используются для литья пластмасс под давлением. Таким образом, конструкция спекаемой части полости формы примерно на 20 процентов больше с учетом усадки. В цикле литья под давлением сырье расплавляется и впрыскивается в полость формы, где оно охлаждается и затвердевает в форме деталей. Часть формованной «зелени» выбрасывается, а затем очищается, чтобы удалить всю флеш-память.

обезжиривание МИМ

Обезжиривание. На этом этапе удаляется металлополимерный клей. В некоторых случаях «зеленую» часть первого обезжиривающего растворителя помещают в водную или химическую ванну для растворения большей части клея. После (вместо 1) на этом этапе выполняется термическое обезжиривание или предварительное спекание. Часть «зелени» нагревают в низкотемпературной печи для удаления полимерного клея путем испарения. В результате оставшаяся «коричневая» металлическая часть будет содержать около 40 процентов пустого пространства по объему.

МИМ спекание

Шагом после спекания является спекание для уменьшения пустого пространства примерно на 1-5 процентов, чтобы получить металлическую деталь с высокой плотностью в «коричневой» части (95-99 процентов) высокотемпературной печи ( до 2500 градусов по Фаренгейту). Печь использует атмосферу инертного газа и показывает температуру, близкую к 85 процентам точки плавления металла. Это технологическое отверстие удаляется из материала, что приводит к уменьшению детали до 75-85 процентов ее формовочного размера. Однако эта усадка равномерна и может быть точно предсказана. Полученная деталь сохраняет высокие допуски исходной формованной формы, но плотность теперь значительно выше.

После завершения процесса спекания необходимая вторичная операция может улучшить допуск или чистоту поверхности. Однако, как и в случае с литым металлом, некоторые вторичные процессы могут быть выполнены для добавления новых функций, улучшения свойств материала или других компонентов. Например, деталь MIM можно подвергать механической обработке, термообработке или сварке.

Правила проектирования литья под давлением (MIM):

Когда деталь дизайна создается с помощью MIM, большинство правил проектирования для литья под давлением по-прежнему применяются. Однако есть некоторые исключения или дополнения, например:

Толщина стенки - точно так же, как при литье пластмасс под давлением, толщина стенки не должна быть минимизирована, а вся деталь должна быть однородной. Стоит отметить, что в процессе MIM уменьшение толщины стенки не только уменьшает количество материала и время цикла, но также сокращает время обезжиривания и спекания.

Тяга - Существует литье пластмасс под давлением, и многим предприятиям МИМ не нужна тяга. В версии с порошковым материалом легче использовать полимерные клеи из форм, чем большинство полимеров для литья под давлением. Кроме того, детали MIM полностью охлаждаются и сжимаются вокруг формовочного элемента, прежде чем они будут распылены, потому что смеси металлического порошка требуется больше времени для охлаждения.

Поддержка спекания. Во время спекания компоненты MIM должны поддерживаться надлежащим образом или скручиваться, так как они могут сжиматься. Разработав плоскую поверхность деталей на одной плоскости, можно использовать стандартный плоский опорный лоток. В противном случае могут потребоваться более дорогие индивидуальные кронштейны.