Proces formowania wtryskowego metalu

Proces formowania wtryskowego metalu (Metal Powder Injection Molding Technology, w skrócie MIM) to nowy rodzaj technologii formowania w kształcie zbliżonym do kształtu w metalurgii proszków, powstały poprzez wprowadzenie nowoczesnej technologii formowania wtryskowego tworzyw sztucznych w dziedzinie metalurgii proszków.

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. to kolekcja formowania wtryskowego metali ze stopów miedzi, formowania wtryskowego metali na bazie żelaza, formowania wtryskowego metali na bazie stali nierdzewnej, formowania wtryskowego metali ze stopów aluminium, formowania wtryskowego metali ze stopów niklu, wtrysku metali ze stopów kobaltu formowanie, formowanie wtryskowe metali ze stopów wolframu Kompleksowe przedsiębiorstwo high-tech integrujące badania i rozwój, produkcję i sprzedaż formowania wtryskowego, formowania wtryskowego metali z węglików spiekanych oraz elementów konstrukcyjnych z metalurgii proszków.

Opis produktuskrypcja

1. Standardy wdrażania: firma ściśle wdraża certyfikat ISO9001, ISO14001, IATF16949

Produkty przeszły certyfikację ROHS, FDA EU itp.

2. Standardy materiałów produktu: ISO, GB, ASTM, SAE, EN, DIN, BS, AMS, JIS, ASME, DMS, TOCT, GB

3. Główne procesy: formowanie wtryskowe metali MIM, metalurgia proszków PM, odlewanie inwestycyjne, odlewanie aluminium,

4. Dostępne materiały do ​​metalurgii proszków:

Stopy miedzi, stopy żelaza, stopy tytanu, bazy ze stali nierdzewnej, stopy aluminium, stopy niklu, stopy kobaltu, stopy wolframu, węgliki spiekane, stopy hydroksylowe, miękkie materiały magnetyczne i druk 3D można dostosować do wymagań klienta.

Technologia Rzemiosła

Podstawowy proces procesu formowania wtryskowego metali jest następujący: najpierw stały proszek i spoiwo organiczne są równomiernie mieszane, a po granulacji są wtryskiwane do gniazda formy za pomocą wtryskarki w stanie ogrzewania i uplastyczniania (~150 stopni C) zestalenie i uformowanie, a następnie zastosowanie Spoiwo w uformowanej półfabrykacie usuwa się przez rozkład chemiczny lub termiczny, a na koniec otrzymuje się produkt końcowy przez spiekanie i zagęszczanie. W porównaniu z tradycyjnymi procesami charakteryzuje się wysoką precyzją, jednolitą organizacją, doskonałą wydajnością i niskimi kosztami produkcji. Jej produkty są szeroko stosowane w elektronicznej inżynierii informacji, sprzęcie biomedycznym, sprzęcie biurowym, samochodach, maszynach, sprzęcie, sprzęcie sportowym, przemyśle zegarmistrzowskim, broni i przemyśle lotniczym. Dlatego powszechnie uważa się, że rozwój tej technologii doprowadzi do rewolucji w technologii formowania i obróbki części i jest znana jako „najpopularniejsza obecnie technologia formowania części” oraz „technologia formowania w XXI wieku”.

Historia i obecna sytuacja

Została wynaleziona przez firmę Parmatech w Kalifornii w 1973 roku. Na początku lat 80. wiele krajów w Europie i Japonii również zainwestowało dużo energii w badanie tej technologii i szybko ją promowano. Zwłaszcza w połowie-1980 ta technologia rozwinęła się skokowo od czasu uprzemysłowienia i każdego roku rośnie w zdumiewającym tempie. Do tej pory ponad 100 firm w ponad 10 krajach i regionach, takich jak Stany Zjednoczone, Europa Zachodnia i Japonia, zajmuje się rozwojem produktów, badaniami i sprzedażą tej technologii. Japonia jest bardzo aktywna w konkurencji i wyróżnia się znakomitymi wynikami. W promocję branży MIM brało udział wiele dużych korporacji, m.in. Pacific Metals, Mitsubishi Steel, Kawasaki Steel, Kobe Steel, Sumitomo Mining, Seiko-Epson, Datong special steel itp. Obecnie istnieje ponad 40 firm specjalizujących się w Przemysł MIM w Japonii, a całkowita wartość sprzedaży ich produktów przemysłowych MIM już przewyższyła Europę i dogania Stany Zjednoczone. Do tej pory w rozwój produktów, badania i sprzedaż tej technologii zaangażowało się ponad 100 firm na całym świecie. Technologia MIM stała się zatem najbardziej aktywną dziedziną technologii granicznych w nowej branży produkcyjnej. Jest reprezentowana przez pionierską technologię światowego przemysłu metalurgicznego. Technologia MIM to główny kierunek rozwoju technologii metalurgii proszków.

Charakterystyka procesu

Technologia procesu formowania wtryskowego metalu to produkt, który integruje technologię formowania tworzyw sztucznych, chemię polimerów, technologię metalurgii proszków oraz naukę o materiałach metalowych i inne dyscypliny. , Trójwymiarowe części konstrukcyjne o skomplikowanych kształtach mogą szybko i dokładnie urzeczywistniać pomysły projektowe w produktach o określonych cechach konstrukcyjnych i funkcjonalnych oraz mogą bezpośrednio produkować części, co stanowi nową rewolucję w branży technologii wytwarzania. Ta technologia procesowa ma nie tylko zalety mniej konwencjonalnego procesu metalurgii proszków, brak cięcia lub mniejsze cięcie, wysokie korzyści ekonomiczne, ale także przezwycięża wady tradycyjnych produktów metalurgii proszków, nierówne materiały, niskie właściwości mechaniczne, trudne do formowania cienkie ścianki i złożone struktury. Szczególnie nadaje się do masowej produkcji małych, złożonych i metalowych części o specjalnych wymaganiach. Proces technologiczny to spoiwo → mieszanie → wtrysk → odtłuszczanie → spiekanie → obróbka końcowa.

Przygotowanie surowca: Pierwszym krokiem jest przygotowanie mieszanki proszku metalu i polimeru. Zastosowany tu proszek jest znacznie lepszy niż proszek stosowany w tradycyjnych procesach metalurgii proszków (zwykle poniżej 20 mikronów). Proszek metalowy jest mieszany z gorącym spoiwem termoplastycznym, chłodzony, a następnie granulowany w jednorodny surowiec w postaci granulek. Otrzymany surowiec składa się zazwyczaj w 60% objętościowo z metalu i w 40% z polimeru.

Formowanie wtryskowe: Surowce proszkowe są formowane przy użyciu tego samego sprzętu i form, co formowanie wtryskowe tworzyw sztucznych. Jednak gniazdo formy jest zaprojektowane tak, aby było około 20 procent wyższe, aby uwzględnić kurczenie się części podczas spiekania. W cyklu formowania wtryskowego surowiec jest topiony i wtryskiwany do gniazda formy, gdzie stygnie i zestala się w kształt części. Uformowana „zielona” część jest wybijana, a następnie czyszczona w celu usunięcia całego brokatu.

Odtłuszczanie rozpuszczalnikiem: Ten etap usuwa spoiwo polimerowe z metalu. W niektórych przypadkach najpierw wykonuje się odtłuszczanie rozpuszczalnikiem, gdzie „zieloną” część umieszcza się w kąpieli wodnej lub chemicznej w celu rozpuszczenia większości kleju. Po tym etapie (w miejsce) przeprowadza się odklejanie termiczne lub wstępne spiekanie. „Zieloną” część ogrzewano w piecu niskotemperaturowym w celu usunięcia spoiwa polimerowego przez odparowanie. W rezultacie pozostałe „brązowe” metalowe części będą zajmowały około 40 procent przestrzeni.

• Spiekanie:Ostatnim krokiem jest spiekanie „brązowej” części w piecu wysokotemperaturowym (do 2500*F) w celu zmniejszenia pustej przestrzeni do około 1-5 procent, co daje wysoką gęstość (95-99 procent) część metalowa. Piec wykorzystuje gaz obojętny o temperaturze zbliżonej do 85 procent temperatury topnienia metalu. Ta metoda usuwa pory z materiału, zmniejszając część do 75-85 procenta jej rozmiaru po uformowaniu. Jednak skurcz ten zachodzi jednorodnie i można go dokładnie przewidzieć. Powstała część zachowuje pierwotny uformowany kształt z wysokimi tolerancjami, ale jest teraz gęstsza.

Po procesie spiekania nie są wymagane żadne dodatkowe operacje w celu poprawy tolerancji lub wykończenia powierzchni. Jednak, podobnie jak w przypadku odlewanych części metalowych, można wykonać wiele operacji drugorzędnych w celu dodania elementów, poprawy właściwości materiału lub złożenia innych części. Na przykład metalowe części formowane wtryskowo można obrabiać mechanicznie, poddawać obróbce cieplnej lub spawać.

Większość zasad projektowania formowania wtryskowego nadal obowiązuje podczas projektowania części, które mają być wytwarzane przy użyciu formowania wtryskowego metalu. Istnieją jednak pewne wyjątki lub dodatki, takie jak:

Grubość ścianki: Podobnie jak w przypadku formowania wtryskowego tworzyw sztucznych, grubość ścianki należy zminimalizować i zachować jednolitą przez cały czas. Warto zauważyć, że w procesie formowania wtryskowego metalu minimalizacja grubości ścianki nie tylko zmniejsza objętość materiału i czas cyklu, ale także skraca czas odśluzowywania i spiekania.

W przeciwieństwie do formowania wtryskowego tworzyw sztucznych, wiele metalowych części formowanych wtryskowo wykorzystuje spoiwa polimerowe do materiałów sproszkowanych, które są łatwiejsze do uwolnienia niż formy. Ponadto metalowe części formowane wtryskowo są wyrzucane, zanim w pełni ostygną i obkurczają się w formie, ponieważ proszek metalowy w mieszance potrzebuje więcej czasu na schłodzenie.

• Wsparcie spiekania:Podczas procesu spiekania metalowe elementy formowane wtryskowo muszą być odpowiednio podparte, w przeciwnym razie mogą się skręcać podczas kurczenia. Standardowe tace płaskie mogą być używane poprzez projektowanie części o płaskich powierzchniach na tej samej płaszczyźnie. W przeciwnym razie może być wymagane droższe wsparcie niestandardowe.

• Przetwarzanie końcowe:W przypadku części o bardziej precyzyjnych wymaganiach dotyczących rozmiaru wymagana jest niezbędna obróbka końcowa. Proces ten jest taki sam jak proces obróbki cieplnej konwencjonalnych wyrobów metalowych.

• Cechy procesu MIM:

Porównanie procesu MIM i innych procesów przetwarzania

Wielkość cząstek surowego proszku używanego w MIM wynosi 2-15 μm, podczas gdy wielkość cząstek surowego proszku tradycyjnej metalurgii proszków wynosi głównie 50-100 μm. Gotowy produkt procesu MIM ma wysoką gęstość dzięki zastosowaniu drobnych proszków. Proces MIM ma zalety tradycyjnego procesu metalurgii proszków, a wysoki stopień swobody kształtu nie może być osiągnięty w tradycyjnym procesie metalurgii proszków. Tradycyjna metalurgia proszków ogranicza się do wytrzymałości i gęstości wypełnienia formy, a kształt jest przeważnie dwuwymiarowy cylindryczny.

Tradycyjny, precyzyjny proces suszenia odlewów to niezwykle skuteczna technologia wytwarzania produktów o skomplikowanych kształtach. W ostatnich latach zastosowanie rdzeni ceramicznych można wykorzystać do uzupełnienia gotowych produktów ze szczelinami i głębokimi otworami. Jednak ze względu na wytrzymałość rdzenia ceramicznego i ograniczenie płynności roztworu odlewniczego, proces ten nadal ma pewne trudności techniczne. Ogólnie rzecz biorąc, proces ten jest bardziej odpowiedni do wytwarzania części o dużych i średnich rozmiarach, a proces MIM jest bardziej odpowiedni dla części o małych i skomplikowanych kształtach. Pozycje porównawcze Proces produkcyjny Proces MIM Tradycyjny proces metalurgii proszków Wielkość cząstek proszku (μm) 2-1550-100 Gęstość względna (%) 95-9880-85 Masa produktu (g) ​​Nie więcej niż 400 gramów 10-setek Produktu kształt Trójwymiarowy złożony kształt Dwuwymiarowy prosty kształt właściwości mechaniczne plusy i minusy.

Porównanie procesu MIM i tradycyjnego odlewania ciśnieniowego metalurgii proszków jest stosowane dla materiałów o niskiej temperaturze topnienia i dobrej płynności cieczy odlewniczej, takich jak stopy aluminium i cynku. Produkty tego procesu mają ograniczoną wytrzymałość, odporność na zużycie i odporność na korozję ze względu na ograniczenia materiałowe. Proces MIM może przetwarzać więcej surowców.

Proces odlewania precyzyjnego, chociaż precyzja i złożoność jego produktów poprawiła się w ostatnich latach, nadal jest gorszy od procesu usuwania wosku i procesu MIM. Kucie proszkowe jest ważnym osiągnięciem i zostało zastosowane do masowej produkcji korbowodów. Jednak ogólnie rzecz biorąc, koszt obróbki cieplnej i żywotność matrycy w projekcie kucia nadal są problematyczne, co nadal wymaga dalszego rozwiązania.

Tradycyjna metoda obróbki i niedawna poprawa jej zdolności przetwarzania poprzez automatyzację poczyniły ogromny postęp w zakresie skuteczności i dokładności, ale podstawowe procedury są nadal nieodłączne od obróbki krok po kroku (toczenie, struganie, frezowanie, szlifowanie, wiercenie, polerowanie, itp. ), aby uzupełnić kształt części. Dokładność obróbki metody obróbki jest znacznie lepsza niż innych metod obróbki, ale ponieważ efektywne wykorzystanie materiałów jest niskie, a wykonanie jej kształtu jest ograniczone sprzętem i narzędziami, niektóre części nie mogą być obrabiane. Wręcz przeciwnie, MIM może efektywnie wykorzystywać materiały bez ograniczeń. W przypadku wytwarzania małych precyzyjnych części o trudnym kształcie, proces MIM ma niższy koszt i wyższą wydajność niż obróbka mechaniczna i jest wysoce konkurencyjny.

Technologia MIM nie ma konkurować z tradycyjnymi metodami przetwarzania, ale uzupełnia braki techniczne tradycyjnych metod przetwarzania lub wady, których nie można wytworzyć. Technologia MIM może odgrywać swoje mocne strony w zakresie części wykonywanych tradycyjnymi metodami obróbki skrawaniem. Techniczne zalety procesu MIM w produkcji części mogą tworzyć części konstrukcyjne o bardzo złożonych strukturach.

Technologia formowania wtryskowego wykorzystuje wtryskarkę do wtryskiwania półfabrykatu produktu, aby zapewnić pełne wypełnienie materiału wnęką formy, co zapewnia również realizację bardzo złożonej struktury części. W przeszłości w tradycyjnej technologii obróbki najpierw wytwarzano poszczególne elementy, a następnie składano je w elementy. W przypadku korzystania z technologii MIM można rozważyć integrację w kompletną pojedynczą część, co znacznie skraca etapy i upraszcza procedurę przetwarzania. W porównaniu z innymi metodami obróbki metali, MIM charakteryzuje się dużą dokładnością wymiarową i nie wymaga obróbki wtórnej ani niewielkiej ilości obróbki wykańczającej.

Proces formowania wtryskowego może bezpośrednio formować cienkościenne i złożone części konstrukcyjne, kształt produktu jest zbliżony do wymagań produktu końcowego, a tolerancja wymiarowa części jest zwykle utrzymywana na poziomie około ±0.{ {2}}±0.3. Zwłaszcza dla obniżenia kosztów obróbki stopów twardych, które są trudne do obróbki, duże znaczenie ma zmniejszenie strat obróbki metali szlachetnych. Produkt posiada jednolitą mikrostrukturę, wysoką gęstość i dobre parametry użytkowe.

Podczas procesu prasowania, na skutek tarcia pomiędzy ścianką matrycy a proszkiem oraz pomiędzy proszkiem a proszkiem, rozkład nacisku prasowania jest bardzo nierównomierny, co prowadzi do nierównej mikrostruktury prasowanego półfabrykatu, co powoduje prasowanie metalurgii proszków części, które mają być skurczone podczas procesu spiekania jest nierównomierne, dlatego temperatura spiekania musi być obniżona, aby zmniejszyć ten efekt, co skutkuje dużą porowatością, słabą zwartością materiału i niską gęstością, co poważnie wpływa na właściwości mechaniczne produktu. Wręcz przeciwnie, proces formowania wtryskowego jest procesem formowania płynnego. Istnienie spoiwa zapewnia równomierne rozprowadzenie proszku, co może zniwelować nierównomierność mikrostruktury półfabrykatu, a następnie doprowadzić do gęstości spiekanego wyrobu do gęstości teoretycznej materiału. Ogólnie gęstość prasowanego produktu może osiągnąć tylko 85 procent gęstości teoretycznej. Wysoka gęstość produktu może zwiększyć wytrzymałość, wzmocnić wytrzymałość, poprawić ciągliwość, przewodność elektryczną i cieplną oraz poprawić właściwości magnetyczne. Wysoka wydajność, łatwa do osiągnięcia produkcja na dużą i dużą skalę.

Forma metalowa zastosowana w technologii MIM ma żywotność porównywalną z żywotnością form wtryskowych do tworzyw konstrukcyjnych. MIM nadaje się do masowej produkcji części dzięki zastosowaniu form metalowych. Ponieważ półfabrykat produktu jest formowany przez wtryskarkę, wydajność produkcji jest znacznie poprawiona, koszty produkcji są zmniejszone, a konsystencja i powtarzalność produktu formowanego wtryskowo są dobre, co daje gwarancję na dużą i dużą skalę przemysłową produkcja. Szeroka gama odpowiednich materiałów i szerokie obszary zastosowań (na bazie żelaza, niskostopowa, szybkotnąca stal, stal nierdzewna, stop zaworu gramowego, węglik spiekany).

Materiały, które można wykorzystać do formowania wtryskowego są bardzo szerokie. W zasadzie każdy materiał proszkowy, który można wylewać w wysokiej temperaturze, można formować w części w procesie MIM, w tym materiały trudne do obróbki i materiały wysokotopliwe w tradycyjnych procesach produkcyjnych. Ponadto MIM może również prowadzić badania składu materiałów zgodnie z wymaganiami użytkownika, wytwarzać materiały stopowe w dowolnej kombinacji i formować materiały kompozytowe w części. Obszary zastosowania produktów do formowania wtryskowego rozprzestrzeniły się na wszystkie dziedziny gospodarki narodowej i mają szerokie perspektywy rynkowe.

Proces po odlewaniu

1. Obróbka cieplna: wyżarzanie, karbonizacja, odpuszczanie, hartowanie, normalizacja, odpuszczanie powierzchni

2. Sprzęt do przetwarzania: CNC, WEDM, tokarka, frezarka, wiertarka, szlifierka itp.;

3. Obróbka powierzchni: natryskiwanie proszkowe, chromowanie, malowanie, piaskowanie, niklowanie, cynkowanie, czernienie, polerowanie, niebieszczenie itp.

Formy i urządzenia kontrolne

1. Żywotność formy: zwykle półtrwała. (z wyjątkiem zagubionej piany)

2. Czas dostawy formy: 10-25 dni (w zależności od struktury produktu i wielkości produktu).

3. Konserwacja narzędzi i form: Zhongwei jest odpowiedzialny za precyzyjne części.

Kontrola jakości

1. Kontrola jakości: wskaźnik wadliwości wynosi mniej niż 0,1 procent .

2. Próbki i przebieg próbny zostaną w 100 procentach sprawdzone podczas produkcji i przed wysyłką, kontrola próbki do produkcji masowej zgodnie ze standardami ISDO lub wymaganiami klienta

3. Sprzęt badawczy: defektoskop, analizator widma, analizator złotego obrazu, maszyna do pomiaru trzech współrzędnych, sprzęt do badania twardości, maszyna do prób rozciągania.

Aplikacja

(1) Komputer i jego urządzenia pomocnicze: takie jak części drukarki, rdzenie magnetyczne, bolce uderzające, części napędowe itp.;

(2) Narzędzia: takie jak wiertła, głowice tnące, dysze, wiertła do pistoletów, frezy spiralne, stemple, gniazda, klucze, narzędzia elektryczne, narzędzia ręczne itp.;

(3) urządzenia gospodarstwa domowego: takie jak etui na zegarki, łańcuszki do zegarków, elektryczne szczoteczki do zębów, nożyczki, wentylatory, główki golfowe, linki do biżuterii, zaciski do długopisów, wiertła do narzędzi tnących i inne części;

(4) Części do maszyn medycznych: takie jak rama ortodontyczna, nożyczki, pęseta itp.;

(5) Części wojskowe: ogon pocisku, części broni, głowice, osłona na leki, części zapalników itp.;

(6) Części elektryczne: opakowania elektroniczne, mikrosilniki, części elektroniczne, urządzenia czujnikowe itp.;

(7) Części mechaniczne: takie jak maszyna do rozluźniania bawełny, maszyna tekstylna, maszyna do zaciskania, maszyny biurowe itp .;

(8) Części samochodowe i morskie: takie jak pierścień wewnętrzny sprzęgła, tuleja widelca, tuleja rozdzielacza, prowadnica zaworu, piasta synchroniczna, części poduszek powietrznych itp.

W zastosowaniu plastikowych kół zębatych do elektrycznych szlifierek do stóp, specjalne tworzywa konstrukcyjne Suzhou Wintone Engineering Plastics WintoneZ33 do odpornych na zużycie i cichych kół zębatych mogą pomóc rozwiązać problemy związane z niewystarczającą odpornością na zużycie i zmęczenie oraz stosunkowo głośnym hałasem konwencjonalnych POM i nylonu materiały przekładni.

Jako wytrzymałe i odporne na zużycie tworzywo konstrukcyjne, WintoneZ33 ma najbardziej godne uwagi cechy w zastosowaniach przekładniowych: odporne na zużycie, ciche, odporne na korozję, wytrzymałe i odporne na wilgoć.

W porównaniu z tradycyjnymi POM i PA66, WintoneZ33 ma zalety miniaturowej przekładni redukcyjnej, elektrycznego popychacza, przekładni EPS samochodowego układu kierowniczego, przekładni do masażu, krzywki silnika benzynowego, przekładni silnikowej montowanej na środku roweru elektrycznego itp. Lepsza odporność na zużycie, cisza, elastyczność, odporność na zmęczenie i odporność na odkształcenia, Z33 dodatkowo poprawia elastyczność i wytrzymałość przy zachowaniu dobrej sztywności (ta doskonała mechaniczna wydajność jest przy -40 stopniach Celsjusza, 0 stopniach i może być utrzymywana i odbijana przy 80 stopniach) , co może pomóc rozwiązać problem złamanych zębów przekładni, a jednocześnie znacznie zmniejszyć hałas tarcia. Po nałożeniu WintoneZ33 jest również lepszy niż wiele odpornych na zużycie zmodyfikowanych POM i PA66 (takich jak PTFE). , modyfikowany silikonem lub dwusiarczkiem molibdenu).

W zastosowaniu odpornych na zużycie i cichych kół zębatych miniaturowych przekładni redukcyjnych, Z33 ma lepszą odporność na zużycie i zmęczenie niż tradycyjne PA12 i TPEE (materiał Hai Cui), a także może pomóc rozwiązać problem czasami niewystarczającego momentu obrotowego PA12 i TPEE . A Z33 ma lepszą przewagę kosztową.

Ponadto Z33 ma dobrą odporność na korozję i może być z powodzeniem stosowany w trudnych warunkach narażonych na działanie różnych chemikaliów w wielu sytuacjach, takich jak koła zębate sprzętu PCB, koła zębate w maszynach do drukowania i farbowania tekstyliów, pierścienie ustalające i pierścienie uszczelniające do układów hydraulicznych itp. zastąpić drogie PEEK, PA12, PVDF, PTFE, PA46, niektóre obszary zastosowań TPEE. Ponadto Z33 ma niewielką absorpcję wilgoci, a wilgoć ma niewielki wpływ na ogólną wydajność. Całe opakowanie Wintone Z33 nie musi być wypiekane przed formowaniem wtryskowym i może być bezpośrednio wtryskiwane, a po formowaniu wtryskowym nie jest wymagane uzdatnianie wody.