[CNPIM] Innowacyjny proces formowania wtryskowego metali i związana z nim technologia formowania

[CNPIM] Innowacyjny proces formowania wtryskowego metali i związana z nim technologia formowania

Procesy wymienione w tym artykule nie są nowe. Zasadniczo ma bardzo dojrzałe aplikacje.

Ten artykuł odnosi się do treści książek Hana Fenglina, których celem jest systematyczna inwentaryzacja w celu zapytania i odniesienia się do przyjaciół w potrzebie.

Proces formowania wtryskowego metali to multidyscyplinarna technologia i jeden z zaawansowanych procesów precyzyjnego formowania części metalowych.

Proces formowania wtryskowego metali został stopniowo rozpoznany, zaakceptowany i doceniony przez ludzi. Aby sprostać bardziej złożonym wymaganiom w zakresie produkcji części, do branży MIM wprowadzono najnowsze technologie z wielu dziedzin, które były intensywnie unowocześniane. W związku z tym pojawiają się również nowe technologie i nowe procesy procesu formowania wtryskowego metali, które są stosowane w rozwoju i produkcji.

Następnie zróbmy inwentaryzację.

1. Technologia mikrowtrysku metalu (μ-MIM)

Systemy mikromechaniczne lub mikroelektromechaniczne (MEMS) to nowa dyscyplina interdyscyplinarna, która powstała pod koniec lat 80. XX wieku i została uznana za jedną z kluczowych dyscyplin XXI wieku.

Praktyczność mikromechaniki lub MEMS zależy od postępu technologii mikroobróbki. Technologia mikrowtrysku metalu jest najskuteczniejszą metodą masowej produkcji precyzyjnych i wysokowydajnych części mikrometalowych lub ceramicznych.

Technologia mikrowtrysku metalu odnosi się do technologii procesowej, która wykorzystuje proces MIM do produkcji części metalowych lub ceramicznych o wielkości mikrometra lub strukturze mikrometra. Ogólnie odnosi się do precyzyjnych części o rozmiarze mniejszym niż 1 mm lub lokalnej drobnej strukturze mikrometra.

Obecnie 25 ~ 50 można przygotować z odpowiednim drobnym proszkiem o grubości μ M, lokalne szczegóły strukturalne mniejsze niż 5 μ M. Chropowatość powierzchni wynosi 2 ~ 3 μ M części metalowych lub ceramicznych.

Rozmiar metalowych części formowanych wtryskowo rozwinął się do dwóch skrajności. Precyzyjne części wielkości mikrona mają ogromny potencjał rynkowy i rozwojowy. Techniczna wartość dodana tych małych części jest bardzo wysoka, takich jak metalowa tuleja światłowodowa, cewnik laserowy, mikrowiertarka z obwodem drukowanym, mikroelektroniczny siłownik i dentystyczne części medyczne, a cena wynosi 4000 ~ 20000 dolarów za kilogram.

Produkty do formowania mikrowtryskowego mają szerokie perspektywy zastosowania w siłownikach, czujnikach, kieszonkowych towarach konsumpcyjnych, broni, lotnictwie, elektronicznych narzędziach montażowych, analizatorach tlenu, filtrach oraz sprzęcie medycznym i zdrowotnym.

Głównymi przeszkodami ograniczającymi rozwój technologii mikrowtrysku są wytwarzanie precyzyjnych mikroform, wypełnianie wąskich szczelin i eksploatacja małych części.

Formy używane do produkcji tak precyzyjnych mikroczęści są znacznie bardziej precyzyjne niż formy konwencjonalne, a różne rodzaje gotówki są potrzebne do precyzyjnej technologii przetwarzania, takiej jak fotolitografia, galwanoplastyka, mikrocięcie, mikroedm itp. problemy można dobrze rozwiązać za pomocą LIGA (niemiecki producent płyt, elektroformowanie i formowanie wtryskowe, trzy skróty) i innych procesów do produkcji plastikowych form piankowych.

Istnieją dwa sposoby wytwarzania plastikowej formy piankowej metodą LIGA:

Jednym z procesów jest uformowanie rdzenia formy z tworzywa sztucznego PMMA, włożenie rdzenia formy z tworzywa sztucznego PMMA do podstawy formy w celu bezpośredniego formowania wtryskowego metalu, rdzeń formy z tworzywa sztucznego PMMA i półfabrykat części MIM są oddzielone od podstawy formy jako całości, a MIM półfabrykat pozostaje w plastikowym rdzeniu formy do bezpośredniego odtłuszczania i spiekania, co staje się jednoetapowym procesem replikacji.

Innym procesem jest osadzanie warstwy metalicznego niklu na powierzchni części z tworzywa sztucznego PMMA w procesie elektroformowania, a następnie oderwanie tworzywa PMMA od powłoki niklowej, a następnie włożenie powłoki niklowej do metalowej formy procesu podstawy formy w celu uformowania Pusta część MIM. Staje się to dwuetapowym procesem replikacji.

Precyzja części utworzonych w jednoetapowym procesie replikacji jest wysoka, a trudności związane z wyjmowaniem z formy i późniejszą eksploatacją części zostały rozwiązane, ale koszt jest wysoki; Precyzja części formowanych w dwuetapowym procesie replikacji jest zmniejszona, co jest odpowiednie dla produkcji masowej, ale występują trudności w wyjęciu z formy i późniejszej eksploatacji części.

2. Technologia formowania wtryskowego kompozytów wieloskładnikowych

Częściom wykonanym z materiałów o jednym składzie chemicznym trudno jest sprostać specjalnym wymaganiom nowoczesnego przemysłu wytwórczego w zakresie złożonej integracji funkcji części. Różne części części są wykonane z różnych materiałów, a spełnianie różnych wymagań funkcjonalnych jest trendem rozwojowym nowoczesnej produkcji części.

[CMPIM] Innowacyjnyformowanie wtryskowe metaliproces i powiązana technologia form Technologia formowania wtryskowego kompozytów wieloskładnikowych

Technologia dwukolorowego (wielokolorowego) formowania wtryskowego, szeroko stosowana w przemyśle tworzyw sztucznych, została wprowadzona do dziedziny formowania wtryskowego metali, umożliwiając grupowanie i wydajną obróbkę złożonych kompozytów metalowych lub ceramicznych.

Zasada technologii formowania wtryskowego złożonego polega na tym, że wtryskarka jest wyposażona w dwa lub więcej zestawów beczek jednocześnie, a materiały wtryskowe w każdym zestawie beczek są takie same. Stała forma formy z wieloma wnękami może obracać się wokół obracającego się wału, a różne materiały wtryskowe są wtryskiwane do różnych wnęk w każdej pozycji. Wstępny półwyrób wtryskowy pozostawia się w najgłębszym miejscu, a formę otwiera się po schłodzeniu, ale nie jest ona natychmiast wyjmowana z formy. Po obróceniu stałej formy o określony kąt, stała forma jest zamykana, a cała wnęka rozszerza się na zewnątrz względem pierwszego półwyrobu wtryskowego, a następnie przeprowadzane jest drugie formowanie wtryskowe różnych materiałów wtryskowych. Każda część jest formowana przez wielokrotne wtryskiwanie i ostatecznie wyrzucana.

Wprowadzenie wieloskładnikowej technologii formowania wtryskowego kompozytów może spełnić wymagania integracji funkcjonalnej i wydajnościowej pojedynczych części, oszczędzając cenne surowce i redukując koszty.

Technologia kompozytowa ma szerokie perspektywy zastosowania w wielu dziedzinach, takich jak utwardzane stalowo węglikowe lub ceramiczne narzędzia skrawające, utwardzana wydzieleniowo dysza ze stopu żelaza i aluminium ze stali nierdzewnej, magnetyczne i niemagnetyczne elementy elektroniczne i tak dalej.

Aby zapoznać się z pierwszym i drugim artykułem, zapoznaj się z bardziej szczegółowym wprowadzeniem: [Technologia] Nowa technologia formowania wtryskowego metali: μ- Wprowadzenie do procesu MIM i 2C-MIM

3. Technologia formowania wspomaganego gazem (cieczą).

Zasada działania formowania wspomaganego gazem (cieczem) polega na wstrzyknięciu pewnej ilości stopionego materiału wtryskowego (ułamek objętościowy 50% ~ 80%) do wnęki formy, a następnie wtryskiwaniu gazu lub wody pod ciśnieniem ze stopu, aby wydrążyć produkt . Stopiony materiał wtryskowy rozszerza się i całkowicie dopasowuje do wewnętrznej ściany gniazda formy. Ponieważ rdzeń grubszej części produktu jest ostatecznie zestalony, najprawdopodobniej w tej części uformuje się pustka.

[CMPIM] Schemat ideowy innowacyjnego procesu formowania wtryskowego metali i związanej z nim technologii formowania urządzeń do formowania wspomaganego gazem

Ponieważ objętość zmienia się wraz z ciśnieniem, co powoduje, że gaz jest znacznie mniejszy, przepływ wody i tworzenie pustych ścian są łatwiejsze do kontrolowania. Dzięki procesowi formowania wspomaganego gazem (płynem) zwiększa się swoboda projektowania, a produkty o dużych różnicach grubości ścianek są łatwe do formowania; Ciśnienie wtrysku można zmniejszyć, a wewnętrzny rozkład ciśnienia produktu jest bardziej równomierny; Produkt uczestniczy w redukcji naprężeń, wypaczeń, załamań i jakości powierzchni; Może skrócić czas odtłuszczania, zmniejszyć zużycie materiału i zmniejszyć wagę części.

Technologia formowania wspomaganego gazem (cieczą) została z powodzeniem zastosowana w dziedzinie główek golfowych, klamek do drzwi, rękodzieła itp., Uzyskując niezwykłe wyniki.

4. Technologia obróbki i montażu półwyrobu wtryskowego

Chociaż wytrzymałość półwyrobu wtryskowego przed odtłuszczeniem jest znacznie niższa niż w przypadku spiekanych części metalowych, nadal ma on pewną wytrzymałość do obróbki i przycinania.

Technologia przetwarzania polegająca na dodawaniu i odejmowaniu materiałów może zostać wdrożona w celu zmiany rozmiaru i kształtu półwyrobu. Półwyrób wtryskowy przed odtłuszczeniem można poddać obróbce przez cięcie bramowe, obróbkę linii podziału, wiercenie, fazowanie i inne usuwanie materiału.

Ponieważ półfabrykat jest miękki, zużycie narzędzia jest znacznie zmniejszone. Siła blanku jest słaba i łatwa do uszkodzenia. Wymaga dużej prędkości skrawania i niskiego posuwu, aby osiągnąć dokładność obróbki wymiarów końcowych.

Tradycyjny proces montażu polega na łączeniu spiekanych części, możliwe jest również łączenie półwyrobów wtryskowych przed odtłuszczeniem. Obecnie istnieją trzy metody procesu montażu: po pierwsze, początkowy półfabrykat jest używany jako wkładka do drugiego formowania wtryskowego; Drugi to formowanie kompozytowe z materiałów wieloskładnikowych; Po trzecie, przed odtłuszczeniem złóż pojedynczy półwyrób wtryskowy w całość.

Jeśli wszystkie puste części są formowane przez formowanie wtryskowe z identycznych materiałów wtryskowych, odpowiednia właściwość skurczu podczas spiekania po odtłuszczeniu może zapewnić ich dobre połączenie; Jeśli każdy półfabrykat jest wtryskiwany z różnych materiałów wtryskowych, należy podjąć środki zapobiegające pękaniu i deformacji.

Korzystanie z tej technologii może uprościć strukturę formy i obniżyć koszty formy; Części o bardziej skomplikowanym kształcie i trudne do obróbki tradycyjną technologią; Formowanie części kompozytowych o różnych wymaganiach wydajnościowych i funkcjonalnych lub oszczędzanie cennych surowców.

5. Technologia gorących kanałów

Forma wtryskowa z gorącym kanałem jest prawdziwą formą wtryskową ze krzepnięciem bez kanału, a technologia gorących kanałów jest zaawansowaną technologią w procesie wtrysku.

Dzięki precyzyjnemu projektowi, produkcji i technologii kontroli materiał wtryskowy w całym kanale przepływowym jest zawsze utrzymywany w stanie stopionym, bez wytwarzania kondensatu w kanale przepływowym, wydzielania śliny i przegrzania, separacji lub degradacji materiału wtryskowego.

Struktura gorącego kanału składa się głównie z dyszy głównego kanału, płyty prowadzącej, dyszy, elementów grzejnych i pomiaru temperatury, elementów montażowych i mocujących.

[CMPIM] Innowacyjny proces formowania wtryskowego metali i związana z nim technologia formowania - struktura gorącokanałowa

Ze względu na duże trudności techniczne cały system gorącokanałowy jest na ogół projektowany i produkowany przez profesjonalne firmy. Kompletny zestaw złożonych form gorącokanałowych jest wspólnie projektowany i produkowany przez doświadczone przedsiębiorstwa produkujące formy wtryskowe i firmy produkujące urządzenia gorącokanałowe, aby zapewnić płynne formowanie wtryskowe.

Struktura formy systemu gorących kanałów jest złożona, a koszt jest wysoki, co jest odpowiednie do masowej produkcji ciągłej:

-Cały proces wtrysku jest łatwiejszy do zrealizowania automatycznego sterowania dzięki zastosowaniu systemu gorących kanałów bez kanału w procesie wyjmowania z formy;

-w prowadnicy nie ma mieszania materiałów pochodzących z recyklingu, co poprawia stabilność procesu produkcyjnego i spójność jakościową produktów wytwarzanych w dużych ilościach;

- Gdy spadek ciśnienia w kanale przepływowym jest zmniejszony, można zmniejszyć ciśnienie wtrysku, co zmniejsza tendencję do rozdzielania i degradacji materiału wtryskowego, zmniejsza naprężenia szczątkowe produktu i zmniejsza odkształcenie;

-Czas trzymania jest dłuższy i skuteczny, zmniejszając skurcz części wtryskowej, a gęstość każdej części jest bardziej jednolita;

-Może wytwarzać produkty o większym rozmiarze, cieńszej grubości ścianki, bardziej złożonym kształcie i większej precyzji;

- W połączeniu z ukrytą bramą, której nie można użyć w formie MIM, wydajność produkcji można poprawić, zmniejszając przetwarzanie pustej bramki;

- Oszczędność energii i masowa produkcja mogą obniżyć koszty.

6. Szybka technologia narzędziowa

Koszt produkcji normalnych form produkcyjnych jest zwykle wysoki. W wielu przypadkach konieczne jest wykonanie form eksperymentalnych, aby znaleźć problemy, które mogą wystąpić podczas całego procesu weryfikacji projektu i produkcji, a ostateczna forma musi zostać zmodyfikowana. Aby dostosować się do tej sytuacji, pojawiło się wiele technologii szybkich lub miękkich form do produkcji form eksperymentalnych, które mogą sprostać próbnej produkcji setek części.

Obecnie stop aluminium, żywica epoksydowa wzmocniona cząstkami, miedź berylowa, stal niskowęglowa, stal nierdzewna i stop kobaltu są używane do produkcji form wtryskowych z miękkiego metalu. Ze względu na łatwość formowania stopy cynku, aluminium i bizmutu są czasami używane do produkcji form testowych i prototypów próbek.

Jednak ze względu na łatwe zarysowania i uszkodzenia, ostateczna forma produkcyjna będzie wykorzystywać twarde materiały.

Jest to stosunkowo nowa technologia formowania form wtryskowych z tworzywa sztucznego MIM o ograniczonej żywotności w oparciu o zasadę procesu formy z gumy silikonowej. Wlej stopiony plastik wokół wnęki formy macierzystej. Po zestaleniu i stwardnieniu odetnij plastik i wyjmij formę macierzystą. Wciśnięta w ograniczoną podstawę formy, taka plastikowa forma może wytrzymać setki testów wtrysku pod niskim ciśnieniem.

Technologia szybkiego prototypowania laserowego to bardzo prosta metoda wytwarzania form lub prototypów. Wykorzystuje integralną akumulację proszku z tworzywa sztucznego lub metalu do skanowania laserowego do bezpośredniego wytwarzania wnęki formy. Innym procesem wytwarzania form w technologii laserowego szybkiego prototypowania jest wykorzystanie ułożonego w stos modelu z żywicy lub papieru do wytworzenia wnęki formy poprzez precyzyjne odlewanie lub elektroformowanie.

Powierzchnia formy wytwarzanej tymi metodami jest stosunkowo chropowata, a precyzja niewielka, co nie może sprostać rygorystycznym wymaganiom formy produkcyjnej.

Wnęka formy lub jej elementy stosowane w produkcji bardzo dużych partii są łatwe do zużycia. Technologia szybkiego oprzyrządowania będzie bardzo skutecznym środkiem technologicznym.

7. Technologia formowania topliwego rdzenia

W przypadku części o złożonym rdzeniu lub specjalnej strukturze, które są trudne do wyjęcia z formy konwencjonalnymi metodami, technologia formowania topliwego rdzenia może rozwiązać problem formowania takich części.

Podstawową ideą technologii formowania topliwego rdzenia jest uczynienie struktury rdzenia częścią części, która jest złożona lub trudna do wyjęcia z formy do wkładki z żywicą, papierem, metalem o niskiej temperaturze topnienia i innymi materiałami. Po uformowaniu i wyjęciu z formy wkładka pozostaje w wykroju wtryskowym i nie wychodzi od razu. Następnie wkładki pozostawione w półfabrykacie wtryskowym są usuwane przed spiekaniem poprzez topienie, pękanie, rozpuszczanie w rozpuszczalniku i innymi metodami.

Korzystając z tej metody, łatwo jest przeprowadzić masową produkcję części, które są trudne lub niemożliwe do bezpośredniego wytworzenia za pomocą konwencjonalnego formowania wtryskowego metali, takich jak otaczające wewnętrzne wklęsłe, drobny gwint i mały gwint