Các bước cơ bản của ép phun kim loại

Các bước cơ bản của ép phun kim loại

Các bước quy trình cơ bản củaép phun kim loạinhư sau: đầu tiên, chọn bột kim loại và chất kết dính đáp ứng các yêu cầu của MIM, sau đó trộn bột và chất kết dính thành một loại nguyên liệu đồng nhất ở nhiệt độ nhất định bằng các phương pháp thích hợp. Sau khi tạo hạt, quá trình ép phun được thực hiện. Mẫu trắng hình thành được thiêu kết và cô đặc thành sản phẩm cuối cùng sau khi xử lý tẩy dầu mỡ.

1. Công nghệ nghiền bột MIM

MIM có yêu cầu cao đối với bột thô, và việc lựa chọn bột phải thuận lợi cho việc trộn, ép phun, tẩy dầu mỡ và thiêu kết, điều này thường trái ngược nhau. Nghiên cứu về bột thô MIM bao gồm: hình dạng bột, kích thước hạt và thành phần kích thước hạt, bề mặt riêng, v.v. Bảng 1 liệt kê các tính chất của bột thô phù hợp với MIM.

Do yêu cầu về độ mịn của bột thô MIM nên giá bột thô MIM nhìn chung cao, một số loại thậm chí gấp 10 lần giá bột PM truyền thống. Đây là yếu tố chính hạn chế việc ứng dụng rộng rãi công nghệ MIM. Hiện tại, các phương pháp chính để sản xuất bột thô cho MIM bao gồm phương pháp carbonyl, phương pháp nguyên tử hóa nước siêu cao áp, phương pháp nguyên tử hóa khí áp suất cao, v.v.

2. Chất kết dính

Chất kết dính là cốt lõi của công nghệ MIM. Trong MIM, chất kết dính có hai chức năng cơ bản: tăng cường tính lưu động để phù hợp với quá trình ép phun và duy trì hình dạng của khối màu xanh lá cây. Ngoài ra, nó cũng phải có các đặc tính dễ loại bỏ, không độc hại và chi phí hợp lý. Do đó, một loạt các chất kết dính đã xuất hiện. Trong những năm gần đây, nó đang dần thay đổi từ việc lựa chọn dựa trên kinh nghiệm sang các yêu cầu đối với phương pháp tẩy dầu mỡ và chức năng của chất kết dính, Hướng phát triển của hệ thống chất kết dính nên được nhắm mục tiêu.

Chất kết dính thường bao gồm thành phần phân tử thấp và thành phần phân tử cao cộng với một số chất phụ gia cần thiết. Thành phần phân tử thấp có độ nhớt thấp, tính lưu động tốt và dễ dàng loại bỏ; Thành phần polyme có độ nhớt và độ bền cao để duy trì độ bền của phôi tạo hình. Cả hai được cân đối phù hợp để có được khả năng tải bột cao, và cuối cùng sẽ thu được sản phẩm có độ chính xác cao và độ đồng đều cao.

3. Trộn

Trộn là quá trình trộn bột kim loại và chất kết dính để có được nguồn cấp dữ liệu đồng nhất. Bởi vì bản chất của nguồn cấp dữ liệu quyết định hiệu suất của sản phẩm ép phun cuối cùng, nên quá trình trộn là rất quan trọng. Điều này liên quan đến nhiều yếu tố như cách thức và trình tự thêm chất kết dính và bột, nhiệt độ trộn, đặc điểm của thiết bị trộn, v.v. Hiện tại, bước quy trình này vẫn ở mức dựa vào kinh nghiệm. Một chỉ số quan trọng để đánh giá cuối cùng của quá trình trộn là tính đồng nhất và nhất quán của nguồn cấp dữ liệu.

Việc trộn thức ăn MIM được hoàn thành dưới tác động kết hợp của hiệu ứng nhiệt và lực cắt. Nhiệt độ trộn không được quá cao, nếu không chất kết dính có thể bị phân hủy hoặc bột và chất kết dính có thể bị tách ra do độ nhớt thấp. Lực cắt sẽ thay đổi tùy theo phương pháp trộn. Các thiết bị trộn phổ biến của MIM bao gồm máy đùn trục vít đôi, máy trộn cánh quạt hình chữ Z, máy đùn trục vít đơn, máy đùn trục vít, máy trộn hành tinh kép, máy trộn cam kép, v.v. Các thiết bị trộn này phù hợp để chuẩn bị hỗn hợp có độ nhớt trong khoảng {{1 }}Pa · s.

Phương pháp trộn nói chung là thêm các thành phần có điểm nóng chảy cao để nấu chảy, sau đó làm nguội, thêm các thành phần có điểm nóng chảy thấp, sau đó thêm bột kim loại theo từng đợt. Điều này có thể ngăn cản quá trình khí hóa hoặc phân hủy các thành phần có điểm nóng chảy thấp. Thêm bột kim loại theo mẻ có thể ngăn chặn sự gia tăng đột ngột của mô-men xoắn do làm mát quá nhanh và giảm tổn thất thiết bị.

Bằng sáng chế của Nhật Bản giới thiệu phương pháp cho ăn phù hợp với kích thước hạt bột khác nhau: trước tiên, thêm bột nguyên tử nước 15-40um dày hơn vào chất kết dính, sau đó thêm bột 5-15um, sau đó thêm bột với kích thước bột Nhỏ hơn hoặc bằng 5um, do đó độ co ngót của sản phẩm cuối cùng sẽ thay đổi rất ít. Để phủ đều một lớp keo xung quanh bột, bột kim loại cũng có thể được thêm trực tiếp vào thành phần có điểm nóng chảy cao, sau đó thêm vào thành phần có điểm nóng chảy thấp, sau đó có thể loại bỏ không khí. Ví dụ, Anwar trực tiếp thêm huyền phù PMMA vào bột thép không gỉ và trộn đều, sau đó thêm dung dịch nước PEG, sấy khô và loại bỏ không khí trong khi khuấy. O'Connor sử dụng dung môi để trộn, đầu tiên trộn khô SA với bột, sau đó thêm dung môi tetrahydrofuran, sau đó thêm polymer. Sau khi tetrahydrofuran thoát ra ngoài trong nhiệt, sau đó thêm bột để trộn, để có được thức ăn đồng nhất.

4. ép phun

Mục đích của việc ép phun là để có được hình dạng mong muốn của phần thân xanh MIM không có khuyết tật và có các hạt đồng nhất. Như thể hiện trong Hình 1, trước tiên, làm nóng thức ăn dạng hạt đến một nhiệt độ cao nhất định để làm cho nó có thể chảy được, sau đó bơm nó vào khoang khuôn để làm nguội để thu được hình dạng yêu cầu của vật thể cứng, sau đó lấy nó ra khỏi khuôn để thu được mẫu trắng tạo hình MIM. Quy trình này giống như quy trình ép phun nhựa truyền thống, nhưng do hàm lượng bột cao trong nguồn cấp dữ liệu MIM, nên có sự khác biệt lớn về thông số quy trình và các khía cạnh khác của quy trình ép phun. Kiểm soát không đúng cách sẽ dễ dàng dẫn đến các khiếm khuyết khác nhau.

5. Tẩy dầu mỡ

Kể từ khi công nghệ MIM xuất hiện, với các hệ thống chất kết dính khác nhau, nhiều lộ trình quy trình MIM và phương pháp tẩy dầu mỡ đã được hình thành. Thời gian tẩy dầu mỡ đã được rút ngắn từ vài ngày ban đầu xuống còn vài giờ. Về các bước tẩy dầu mỡ, tất cả các phương pháp tẩy dầu mỡ có thể được chia thành hai loại: một là phương pháp tẩy dầu mỡ hai bước. Phương pháp tẩy dầu mỡ hai bước bao gồm tẩy dầu mỡ bằng dung môi cộng với tẩy dầu mỡ nhiệt, tẩy dầu mỡ siphon - tẩy dầu mỡ nhiệt, v.v. Phương pháp tẩy dầu mỡ một bước chủ yếu là phương pháp tẩy dầu mỡ nhiệt một bước. Hiện nay, phương pháp tiên tiến là phương pháp amaetamold. Dưới đây là một số phương pháp tẩy dầu mỡ MIM tiêu biểu.

6. Thiêu kết

Thiêu kết là bước tiếp theo trong quy trình MIM. Quá trình thiêu kết giúp loại bỏ các lỗ chân lông giữa các hạt bột và làm cho sản phẩm MIM đậm đặc hoàn toàn hoặc gần như đặc hoàn toàn. Do sử dụng một số lượng lớn chất kết dính trong công nghệ ép phun kim loại, độ co ngót trong quá trình thiêu kết là rất lớn và tốc độ co ngót tuyến tính của nó thường đạt 13 phần trăm - 25 phần trăm, do đó có vấn đề về kiểm soát biến dạng và kiểm soát độ chính xác kích thước. Đặc biệt là do các sản phẩm MIM chủ yếu là các bộ phận có hình dạng phức tạp, vấn đề này càng trở nên nổi bật. Cấp liệu đồng đều là yếu tố chính để kiểm soát độ chính xác về kích thước và biến dạng của các sản phẩm thiêu kết cuối cùng. Mật độ nén bột cao có thể làm giảm co ngót thiêu kết, và cũng có lợi cho quá trình thiêu kết và kiểm soát độ chính xác kích thước. Đối với các sản phẩm làm từ sắt và thép không gỉ, cũng có vấn đề về kiểm soát tiềm năng carbon trong quá trình thiêu kết. Do giá bột mịn hiện nay cao, nên nghiên cứu công nghệ thiêu kết tăng cường phôi bột thô là một cách quan trọng để giảm chi phí sản xuất khuôn phun bột. Công nghệ này là một khía cạnh nghiên cứu quan trọng của ép phun bột kim loại hiện nay.