ขั้นตอนพื้นฐานของการฉีดขึ้นรูปโลหะ

ขั้นตอนพื้นฐานของการฉีดขึ้นรูปโลหะ

ขั้นตอนกระบวนการพื้นฐานของการฉีดขึ้นรูปโลหะมีดังนี้: ขั้นแรก เลือกผงโลหะและสารยึดเกาะที่ตรงตามข้อกำหนดของ MIM จากนั้นผสมผงและสารยึดเกาะลงในฟีดที่สม่ำเสมอที่อุณหภูมิหนึ่งด้วยวิธีการที่เหมาะสม หลังจากแกรนูลแล้ว จะทำการฉีดขึ้นรูป ช่องว่างที่เกิดขึ้นจะถูกเผาและทำให้แน่นเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายหลังการขจัดคราบไขมัน

1. ผง MIM และเทคโนโลยีการกัด

MIM มีความต้องการสูงสำหรับผงดิบ และการเลือกผงควรเอื้อต่อการผสม การฉีดขึ้นรูป การล้างไขมัน และการเผา ซึ่งมักจะขัดแย้งกัน การศึกษาผงดิบ MIM ประกอบด้วย: รูปร่างผง ขนาดอนุภาคและองค์ประกอบของขนาดอนุภาค พื้นผิวจำเพาะ ฯลฯ ตารางที่ 1 แสดงรายการคุณสมบัติของผงดิบที่เหมาะสมสำหรับ MIM

เนื่องจากข้อกำหนดโดยละเอียดของผงดิบ MIM ราคาของผงดิบ MIM จึงสูงโดยทั่วไป ซึ่งบางราคาสูงกว่าผง PM แบบดั้งเดิมถึง 10 เท่า นี่เป็นปัจจัยสำคัญที่จำกัดการใช้เทคโนโลยี MIM อย่างกว้างๆ ในปัจจุบัน วิธีการหลักในการผลิตผงดิบสำหรับ MIM ได้แก่ วิธีคาร์บอนิล วิธีทำให้เป็นละอองน้ำแรงดันสูงพิเศษ วิธีทำให้เป็นละอองของก๊าซความดันสูง เป็นต้น

2. เครื่องผูก

Binder เป็นแกนหลักของเทคโนโลยี MIM ใน MIM สารยึดเกาะมีหน้าที่พื้นฐานสองประการ: เพิ่มความลื่นไหลเพื่อให้พอดีกับการฉีดขึ้นรูปและรักษารูปร่างของบล็อกสีเขียว นอกจากนี้ยังควรมีลักษณะที่กำจัดง่าย ไม่มีพิษ และมีราคาที่เหมาะสม ดังนั้นจึงเกิดสารยึดเกาะที่หลากหลายขึ้น ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ค่อยๆ เปลี่ยนจากการเลือกตามประสบการณ์เป็นข้อกำหนดสำหรับวิธีการขจัดคราบไขมันและการทำงานของสารยึดเกาะ ควรกำหนดเป้าหมายทิศทางการพัฒนาของระบบกาว

สารยึดเกาะโดยทั่วไปประกอบด้วยส่วนประกอบโมเลกุลต่ำและส่วนประกอบโมเลกุลสูง รวมทั้งสารเติมแต่งที่จำเป็นบางอย่าง ส่วนประกอบโมเลกุลต่ำมีความหนืดต่ำ ไหลได้ดี และกำจัดได้ง่าย ส่วนประกอบโพลิเมอร์มีความหนืดและความแข็งแรงสูงเพื่อรักษาความแข็งแรงของช่องว่างการขึ้นรูป ทั้งสองมีสัดส่วนที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ความสามารถในการบรรจุผงสูง และสุดท้ายจะได้ผลิตภัณฑ์ที่มีความแม่นยำสูงและมีความสม่ำเสมอสูง

3. การผสม

การผสมเป็นกระบวนการผสมผงโลหะและสารยึดเกาะเพื่อให้ได้ฟีดที่สม่ำเสมอ เนื่องจากลักษณะของฟีดจะเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ฉีดขึ้นรูปขั้นสุดท้าย กระบวนการผสมจึงมีความสำคัญมาก ซึ่งเกี่ยวข้องกับหลายปัจจัย เช่น วิธีและลำดับในการใส่สารยึดเกาะและผง อุณหภูมิในการผสม ลักษณะเฉพาะของอุปกรณ์ผสม เป็นต้น ปัจจุบันขั้นตอนของกระบวนการนี้ยังคงอยู่ในระดับที่ต้องอาศัยประสบการณ์ ตัวบ่งชี้ที่สำคัญสำหรับการประเมินขั้นสุดท้ายของกระบวนการผสมคือความสม่ำเสมอและความสม่ำเสมอของฟีด

การผสมฟีด MIM เสร็จสมบูรณ์ภายใต้การทำงานร่วมกันของผลกระทบจากความร้อนและแรงเฉือน อุณหภูมิในการผสมไม่ควรสูงเกินไป มิฉะนั้น สารยึดเกาะอาจสลายตัวหรือผงและสารยึดเกาะอาจแยกออกจากกันเนื่องจากความหนืดต่ำ แรงเฉือนจะแตกต่างกันไปตามวิธีการผสม อุปกรณ์ผสมทั่วไปของ MIM ได้แก่ เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ เครื่องผสมใบพัดรูปตัว Z เครื่องอัดรีดแบบสกรูเดี่ยว เครื่องอัดรีดแบบลูกสูบ เครื่องผสมดาวเคราะห์คู่ เครื่องผสมแบบแคมคู่ ฯลฯ อุปกรณ์ผสมเหล่านี้เหมาะสำหรับการเตรียมส่วนผสมที่มีความหนืดในช่วง {{1 }}ป่า · s.

วิธีการผสมโดยทั่วไปคือการเพิ่มส่วนประกอบที่มีจุดหลอมเหลวสูงสำหรับการหลอม จากนั้นทำให้เย็นลง เพิ่มส่วนประกอบที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ แล้วจึงเติมผงโลหะเป็นชุด สิ่งนี้สามารถป้องกันการเกิดแก๊สหรือการสลายตัวของส่วนประกอบที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ การเติมผงโลหะเป็นชุดสามารถป้องกันแรงบิดที่เพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันซึ่งเกิดจากการเย็นตัวเร็วเกินไป และลดการสูญเสียอุปกรณ์

สำหรับวิธีการป้อนแป้งที่มีขนาดอนุภาคต่างกัน สิทธิบัตรของญี่ปุ่นแนะนำ: ขั้นแรกให้เติมผง 15-40um ที่มีอะตอมในน้ำที่หนาขึ้นลงในสารยึดเกาะ จากนั้นเติม 5-15um powder แล้วเติมผงด้วย ขนาดผงน้อยกว่าหรือเท่ากับ 5um เพื่อให้การหดตัวของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจะเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย ในการเคลือบชั้นกาวรอบๆ ผงแป้งให้เท่ากัน ผงโลหะยังสามารถเพิ่มโดยตรงไปยังส่วนประกอบที่มีจุดหลอมเหลวสูง แล้วจึงเพิ่มลงในส่วนประกอบที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ แล้วจึงไล่อากาศออกได้ ตัวอย่างเช่น Anwar เติมสารแขวนลอย PMMA โดยตรงลงในผงเหล็กกล้าไร้สนิมแล้วผสม จากนั้นเติมสารละลายในน้ำ PEG ทำให้แห้ง และไล่อากาศออกขณะกวน O'Connor ใช้ตัวทำละลายในการผสม ขั้นแรกให้ผสม SA แบบแห้งกับผง จากนั้นเติมตัวทำละลายเตตระไฮโดรฟิวแรน แล้วจึงเติมโพลิเมอร์ หลังจากที่เตตระไฮโดรฟิวแรนหลุดออกจากความร้อนแล้ว ให้เติมผงแป้งลงไปผสมเพื่อให้ได้ฟีดที่สม่ำเสมอ

4. การฉีดขึ้นรูป

วัตถุประสงค์ของการฉีดขึ้นรูปคือเพื่อให้ได้รูปร่างที่ต้องการของตัวเครื่องสีเขียว MIM โดยไม่มีข้อบกพร่องและมีอนุภาคที่สม่ำเสมอ ดังที่แสดงในรูปที่ 1 ขั้นแรกให้ความร้อนฟีดเม็ดให้มีอุณหภูมิสูงเพื่อให้ไหลได้ จากนั้นฉีดเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์เพื่อทำให้เย็นลงเพื่อให้ได้รูปร่างที่ต้องการของร่างกายที่แข็ง จากนั้นจึงนำออกจากแม่พิมพ์เพื่อ ขอรับ MIM ที่ว่างเปล่า กระบวนการนี้เหมือนกับกระบวนการฉีดขึ้นรูปพลาสติกแบบดั้งเดิม แต่เนื่องจากฟีด MIM มีปริมาณผงสูง จึงมีความแตกต่างอย่างมากในพารามิเตอร์กระบวนการและลักษณะอื่นๆ ของกระบวนการฉีดขึ้นรูป การควบคุมที่ไม่เหมาะสมจะนำไปสู่ข้อบกพร่องต่างๆ ได้ง่าย

5. ล้างไขมัน

ตั้งแต่การเกิดขึ้นของเทคโนโลยี MIM ด้วยระบบสารยึดเกาะที่แตกต่างกัน เส้นทางกระบวนการ MIM และวิธีการขจัดคราบไขมันที่หลากหลายได้ถูกสร้างขึ้น ระยะเวลาการขจัดคราบไขมันลดลงจากสองสามวันในช่วงแรกเป็นไม่กี่ชั่วโมงในปัจจุบัน ในแง่ของขั้นตอนการล้างไขมัน วิธีการล้างไขมันทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทอย่างคร่าว ๆ หนึ่งคือวิธีการล้างไขมันแบบสองขั้นตอน วิธีการล้างไขมันแบบสองขั้นตอนประกอบด้วยการล้างไขมันด้วยตัวทำละลายบวกกับการล้างไขมันด้วยความร้อน การล้างไขมันแบบกาลักน้ำ - การล้างไขมันด้วยความร้อน เป็นต้น วิธีการล้างไขมันแบบขั้นตอนเดียวส่วนใหญ่เป็นวิธีการล้างไขมันด้วยความร้อนแบบขั้นตอนเดียว ปัจจุบันวิธีขั้นสูงคือวิธีอะแมทาโมลด์ ด้านล่างนี้คือวิธีการขจัดคราบไขมัน MIM ที่เป็นตัวแทนหลายวิธี

6. การเผา

การเผาเป็นขั้นตอนต่อไปในกระบวนการ MIM การเผาผนึกช่วยขจัดรูพรุนระหว่างอนุภาคแป้ง และทำให้ผลิตภัณฑ์ MIM มีความหนาแน่นเต็มที่หรือเกือบหนาแน่นเต็มที่ เนื่องจากมีการใช้สารประสานจำนวนมากในเทคโนโลยีการฉีดขึ้นรูปโลหะ การหดตัวระหว่างการเผาผนึกจึงมีมาก และโดยทั่วไปแล้วอัตราการหดตัวเชิงเส้นจะสูงถึง 13 เปอร์เซ็นต์ - 25 เปอร์เซ็นต์ ดังนั้นจึงมีปัญหาในการควบคุมการเสียรูปและ การควบคุมความแม่นยำของมิติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากผลิตภัณฑ์ MIM ส่วนใหญ่เป็นชิ้นส่วนที่มีรูปร่างซับซ้อน ปัญหานี้จึงเด่นชัดมากขึ้นเรื่อยๆ การป้อนที่สม่ำเสมอเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับความแม่นยำของมิติและการควบคุมการเสียรูปของผลิตภัณฑ์ซินเตอร์ขั้นสุดท้าย ความหนาแน่นของการบดอัดผงสูงสามารถลดการหดตัวจากการเผาผนึก และยังเอื้อต่อกระบวนการเผาผนึกและการควบคุมความแม่นยำของมิติ สำหรับผลิตภัณฑ์เหล็กและเหล็กกล้าไร้สนิม ยังมีปัญหาเรื่องการควบคุมศักยภาพคาร์บอนในการเผาผนึก เนื่องจากผงละเอียดมีราคาสูงในปัจจุบัน จึงเป็นวิธีที่สำคัญในการลดต้นทุนการผลิตของการฉีดขึ้นรูปด้วยผงเพื่อศึกษาเทคโนโลยีการเผาผนึกที่เสริมความแข็งแกร่งของแท่งผงหยาบ เทคโนโลยีนี้เป็นงานวิจัยที่สำคัญของการฉีดขึ้นรูปผงโลหะในปัจจุบัน