Thảo luận về công nghệ ép phun bột kim loại

Thảo luận về công nghệ ép phun bột kim loại

Ép phun bột (PIM) bao gồm hai phần ép phun bột kim loại (MIM) và ép phun bột gốm (CIM), nó là một công nghệ chuẩn bị các bộ phận gốm, kim loại mới, nó là công nghệ ép phun nhựa vào lĩnh vực luyện kim bột và hình thành một công nghệ xử lý phần mới.

Ép phun bột gốm (CIM) là một nhánh của công nghệ ép phun bột (PIM) hiện đại, có nhiều ưu điểm kỹ thuật và công nghệ đặc biệt: sản xuất hàng loạt có thể nhanh chóng và tự động, quy trình có thể được kiểm soát chính xác; Do khuôn rót dòng chảy nên mật độ xanh đồng đều; Do được phun áp suất cao nên hàm lượng bột trong hỗn hợp tăng lên rất nhiều, độ co ngót của sản phẩm thiêu kết giảm, kích thước sản phẩm chính xác và có thể kiểm soát được, dung sai có thể đạt tới ±{{0}}.1 phần trăm ~ 0,2 phần trăm và hiệu suất vượt trội; Không xử lý cơ học hoặc chỉ xử lý vi mô, giảm chi phí chuẩn bị; Nó có thể tạo thành hình dạng phức tạp, với lỗ chéo, lỗ xiên, bề mặt lõm và lồi, ren, tường mỏng, khó cắt các bộ phận có hình dạng đặc biệt bằng gốm, có nhiều triển vọng ứng dụng.

Đầu tiên, quy trình ép phun bột

sự định nghĩa

Ép phun bột kim loại là chọn bột kim loại và chất kết dính nhựa đáp ứng các yêu cầu, đồng thời trộn bột và nhựa thành một viên phun đồng nhất ở một nhiệt độ nhất định. Sau khi tạo hạt, phôi tạo thành thu được được thiêu kết và cô đặc sau khi xử lý tẩy dầu mỡ, và thu được sản phẩm cuối cùng.

Điều này rất khác so với ép phun truyền thống ở chỗ kim loại hoặc bột gốm được sử dụng làm nguyên liệu thô. Do tính lưu động của bột kém, cần phải thêm một lượng lớn chất kết dính ở một nhiệt độ nhất định để trộn thành một loại thức ăn chảy đồng nhất, sau đó tạo ra kích thước hạt đồng đều.

Đặc điểm ứng dụng

1, chi phí khuôn rất cao, đặc biệt là đối với sản xuất hàng loạt, khuôn cần được sản xuất bằng vật liệu chịu mài mòn cứng cao, và chi phí vật liệu rất cao;

2, chi phí nguyên liệu cao, nhiều bước quy trình, yêu cầu quy trình cao;

3, chủ yếu được sử dụng trong hình dạng phức tạp, khó xử lý bằng các phương pháp khác hoặc thậm chí không thể xử lý các sản phẩm.

Thứ hai, quá trình so sánh

Thứ ba, vật liệu dạng hạt

Chuẩn bị viên bao gồm

bột kim loại bột

Kích thước hạt của bột kim loại được sử dụng trong quy trình MIM thường là 0.5~20μm; Về lý thuyết, hạt càng mịn thì diện tích bề mặt riêng càng lớn, dễ hình thành và thiêu kết. Quá trình luyện kim bột truyền thống sử dụng bột thô lớn hơn 40μm.

chất kết dính hữu cơ

Vai trò của chất kết dính hữu cơ là liên kết các hạt bột kim loại, để hỗn hợp có đặc tính lưu biến và độ bôi trơn khi được nung nóng trong thùng máy phun, tức là chất mang điều khiển dòng bột. Do đó, việc lựa chọn chất kết dính là chất mang của toàn bộ bột. Do đó, việc lựa chọn độ bám dính là chìa khóa cho toàn bộ quá trình ép phun bột. Yêu cầu đối với chất kết dính hữu cơ:

1. Liều lượng ít hơn và ít chất kết dính hơn có thể làm cho hỗn hợp tạo ra tính lưu biến tốt hơn;

2. Không gây phản ứng, phản ứng hóa học với bột kim loại trong quá trình tẩy keo;

3. Dễ dàng loại bỏ, không có cặn carbon trong sản phẩm.

tổng hợp

Nó chỉ ra mối quan hệ cân bằng giữa bột và chất kết dính, và tỷ lệ thích hợp giữa hai loại là chìa khóa quyết định sự thành công hay thất bại của quá trình ép phun. Việc sử dụng chất kết dính có khối lượng phân tử thấp làm giảm độ nhớt và dễ tạo hình. Các hạt đủ tiêu chuẩn phải là bột phân bố đều trong chất kết dính, không thể kết tụ hoặc có lỗ rỗng; Phân phối bột không đồng đều sẽ dẫn đến độ nhớt của các hạt không đồng nhất. Không có lợi cho việc hình thành và thiêu kết

(a) quá nhiều chất kết dính, độ nhớt hạt nhỏ, không đủ tiếp xúc giữa các hạt kim loại, biến dạng nghiêm trọng sau khi tẩy dầu mỡ, thậm chí dẫn đến sản phẩm bị xẹp;

(b) quá ít chất kết dính, độ nhớt hạt cao, rất khó tiêm, dễ hình thành lỗ chân lông sau khi tẩy dầu mỡ, dễ dẫn đến nứt sản phẩm sau khi thiêu kết;

(c) Bổ sung tiêu chí: giữa các hạt bột xảy ra tiếp xúc điểm, các hạt bột dính vào nhau mà không cần áp lực bên ngoài và khoảng trống ở giữa được lấp đầy bằng chất kết dính;

Thứ tư, vật liệu dạng hạt - trộn

Trộn là quá trình trộn bột kim loại với chất kết dính để thu được các hạt đồng nhất. Do đặc tính của viên nén quyết định hiệu suất của sản phẩm ép phun cuối cùng nên bước trộn là rất quan trọng.

quá trình trộn

(a) Kim loại hoặc bột gốm được xử lý bề mặt được thêm vào chất kết dính, và cả hai được trộn đều để thu được hệ thống bột tổng hợp;

(b) Bột composite được gia nhiệt để làm tan chảy chất kết dính;

(c) Chất kết dính lỏng đi vào cốt liệu hạt bột thông qua tác động mao dẫn, bôi trơn các hạt bột và kết tụ các hạt dưới tác động của lực cắt trục vít để thu được sự phân hủy khối giữ và duy trì sự trộn đều.

(d) Nếu bột hợp kim bị oxy hóa, dẫn đến trộn không thành công.

(e) Để đảm bảo các hạt đều nhau, các hạt bột có hình dạng nhỏ hoặc không đều, thời gian trộn cần tăng lên tương ứng để đạt được sự trộn đều. Thời gian trộn tăng lên, độ đồng đều của hỗn hợp tăng lên, nhưng nhựa dễ bị oxy hóa và phân hủy, và thời gian trộn được rút ngắn càng nhiều càng tốt dưới tiền đề của một số kim loại hoặc tính đồng nhất.

(f) Các viên sau khi trộn được xử lý bằng máy nghiền hoặc máy tạo hạt (thường được tạo thành các hạt khoảng 3 mm) vào nguyên liệu ép phun.

Năm, ép phun

Ép phun dưới một áp suất và nhiệt độ nhất định, thông qua pít tông hoặc đẩy vít, dòng chảy và nhiệt độ đồng nhất của hạt tan chảy vào khoang khuôn được lấp đầy, tan chảy đông đặc và làm mát trong điều kiện được kiểm soát cho đến khi phôi phun ra khỏi khoang khuôn. tạo thành một hình dạng và cấu trúc phức hợp ba chiều. Công đoạn này hoàn toàn khác với công đoạn ép tạo hình trong luyện kim truyền thống và tương tự như công đoạn tạo hình trong ngành nhựa.

1. Khi tiêm, vòi gần với đường dẫn dòng chảy, vít được đẩy về phía trước, xi lanh cấp liệu được ép đùn sau áp suất và khoang khuôn được lấp đầy; Khi có đủ nguồn cấp dữ liệu để lấp đầy khoang khuôn, vít ngừng quay. Việc đổ đầy khuôn lý tưởng là lấp đầy dần lòng khuôn dọc theo thành khuôn, phôi dày yêu cầu vít tiến nhanh hơn, phôi mỏng thì ngược lại.

>Tỷ lệ làm đầy quá lớn, dẫn đến phun, bong bóng, vết hàn hoặc làm đầy không đầy đủ (không thể thoát khí). (Áp suất phun lớn và tỷ lệ điền đầy khuôn, độ nhớt nạp liệu thấp đều là nguyên nhân gây ra hiện tượng phun)

>Tốc độ làm đầy quá chậm sẽ dẫn đến việc làm mát cấp liệu sớm, dẫn đến làm đầy không đầy đủ và bắn ngắn. (Kiểm soát nhiệt độ ép viên không đúng cách cũng có thể gây ra hiện tượng này)

2. Khi vít đạt đến đầu vòi, quá trình tạo áp suất cấp liệu là quá trình duy trì áp suất. · Quá trình ép phun kết thúc khi phôi tạo hình được lấy ra khỏi khuôn.

>Nhiệt độ mở khuôn phải thấp hơn nhiệt độ tới hạn cần thiết để duy trì hình dạng của phôi khi tháo khuôn.

>Áp suất mở phải nhỏ hơn áp suất lớn cần thiết để phôi tạo hình thoát ra mà không bị dính.

>Áp suất và nhiệt độ mở khuôn phải có một phạm vi nhất định, không thể làm biến dạng sản phẩm, dính khuôn, trầy xước khuôn hoặc tạo thành các lỗ co ngót hoặc vết lõm trên bề mặt sản phẩm.

Sáu, tẩy nhờn

Tẩy dầu mỡ là một bước độc đáo trong quá trình ép phun bột kim loại, yêu cầu loại bỏ khoảng 30 phần trăm -50 phần trăm (phần thể tích) chất kết dính khỏi phôi, hoàn toàn khác với việc loại bỏ một lượng nhỏ chất hoạt động bề mặt trong bột truyền thống luyện kim.

Hai quá trình cơ bản

(1) Phân hủy nhiệt → quá trình phản ứng hóa học của chất kết dính;

(2) Sự truyền khí phân hủy trên bề mặt tấm ra khí quyển bên ngoài → quá trình truyền nhiệt vật chất và truyền khối.
7. Thiêu kết

Nén luyện kim bột truyền thống thường có mật độ tương đối hơn 90 phần trăm trước khi thiêu kết và quá trình cô đặc hoàn toàn chỉ cần loại bỏ khoảng 10 phần trăm lỗ chân lông. Sau khi tẩy dầu mỡ, mật độ tương đối của phôi khuôn phun bột chỉ bằng 60% trước khi thiêu kết, và bản chất thiêu kết của nó là thiêu kết bột rời, làm tăng độ khó. Tiêu chí thành công của quá trình thiêu kết sản phẩm ép phun bột kim loại: để đảm bảo tính chính xác và hiệu suất của sản phẩm với khả năng kiểm soát và độ lặp lại của tiền đề, để mật độ của nó đáp ứng yêu cầu.

Sự co ngót lớn xảy ra trong quá trình thiêu kết, và mặc dù sự co ngót này là mục đích chính của quá trình thiêu kết, nhưng nó cũng dẫn đến biến dạng. → Quá trình tạo hình thiêu kết để đảm bảo độ chính xác của sản phẩm

◆ Kiểm soát tốc độ gia nhiệt có thể thúc đẩy các bộ phận nhỏ gọn.

1) Quá trình gia nhiệt chậm làm cho sự khuếch tán bề mặt chiếm ưu thế trong giai đoạn thiêu kết ở nhiệt độ thấp, nhưng rất khó để làm cứng phôi trong khi tiêu thụ động lực thiêu kết.

2) Gia nhiệt nhanh đến một phạm vi nhiệt độ nhất định, trong đó quá trình khuếch tán thể tích hoạt động và gia nhiệt nhanh có thể kiểm soát sự phát triển của hạt, đồng thời các lỗ chân lông cũng đang phát triển và co lại.

◆ Pha lỏng được tạo ra trong quá trình thiêu kết để góp phần làm cứng phôi.

1) Pha lỏng làm tăng tốc độ truyền vật liệu, dẫn đến quá trình thiêu kết nhanh hơn;

2) Pha lỏng tác dụng lực mao dẫn lên các hạt, tương đương với áp suất bên ngoài lớn;

3) Pha lỏng mong muốn có thể được hình thành bằng cách nấu chảy một trong các thành phần.

◆ Quá trình thiêu kết

1) Giai đoạn ban đầu: hình thành và phát triển cổ thiêu kết;

2) Giai đoạn trung gian: cổ thiêu kết phát triển, hình thành mạng lưới lỗ rỗng liên kết ranh giới hạt;

3) Giai đoạn cuối: hình học lỗ rỗng trở thành hình trụ, chỉ còn lại một số lỗ nhỏ trên ranh giới hạt.