Các bước và quy tắc thiết kế của quá trình ép phun kim loại

Các bước và quy tắc thiết kế của quá trình ép phun kim loại

ép phun kim loạilà phương pháp ép phun truyền thống, thay đổi việc sản xuất các bộ phận kim loại rắn bằng công nghệ ép phun. Trong quy trình này, nguyên liệu thô là hỗn hợp bột kim loại và polymer. Vì lý do này, MIM đôi khi được gọi là ép phun bột (PIM). Sử dụng một máy ép phun tiêu chuẩn, bột được nấu chảy và bơm vào khuôn, ở đó bột được làm nguội và hóa rắn thành hình dạng của bộ phận mong muốn. Quá trình gia nhiệt tiếp theo sẽ loại bỏ polyme không mong muốn và tạo ra một bộ phận kim loại có mật độ cao. Ép phun kim loại phù hợp để sản xuất các bộ phận kim loại nhỏ với số lượng lớn. Không giống như ép phun, các bộ phận này có thể phức tạp về mặt hình học và có các thành và chi tiết mỏng. Việc sử dụng bột kim loại cho phép sử dụng nhiều loại hợp kim sắt và phi sắt và các tính chất vật liệu (độ bền, độ cứng, khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn, v.v.) gần giống với các tính chất làm bằng kim loại rèn. Ngoài ra, do kim loại không bị nóng chảy trong quy trình MIM (bao gồm cả quy trình đúc kim loại), siêu hợp kim có thể được sử dụng cho tuổi thọ của dụng cụ mà không có bất kỳ tác động tiêu cực nào. Các kim loại thường được sử dụng trong MIM bao gồm:

Thép hợp kim thấp;

thép không gỉ;

Thép tốc độ cao;

Trụ sắt;

hợp kim coban;

hợp kim đồng;

Hợp kim niken;

Hợp kim vonfram;

Hợp kim titan.

Các bộ phận kim loại được sản xuất từ ​​quy trình MIM được tìm thấy trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm hàng không vũ trụ, ô tô, hàng tiêu dùng, nha khoa y tế và viễn thông. Các thành phần MIM có thể được tìm thấy trong các phụ kiện điện thoại di động, đồ thể thao, dụng cụ điện, dụng cụ phẫu thuật và các thiết bị điện tử và quang học khác nhau.

Phụ kiện điện tử ép phun kim loại bao gồm các bước sau:

Chuẩn bị nguyên liệu MIM

Chuẩn bị nguyên liệu - bước đầu tiên là hỗn hợp bột kim loại và polymer. Bột kim loại được sử dụng ở đây mịn hơn (thường là 20 micron) so với bột được sử dụng trong các phương pháp luyện kim bột truyền thống. Bột kim loại được trộn với chất kết dính nhựa nhiệt dẻo nóng, được làm lạnh và sau đó được tạo hạt để tạo thành một nguyên liệu thô đồng nhất. Nguyên liệu thô thu được thường là 60% kim loại và 40% polyme (thể tích).

ép phun MIM

Ép phun - Bột thô sử dụng cùng một thiết bị và dụng cụ được sử dụng để ép phun nhựa. Do đó, thiết kế của phần thiêu kết khoang khuôn lớn hơn khoảng 20%, chiếm tỷ lệ co ngót. Trong chu kỳ ép phun, nguyên liệu thô được nấu chảy và bơm vào khoang khuôn, nơi chúng được làm mát và hóa rắn thành hình dạng của các bộ phận. Một phần của khuôn "xanh" được đẩy ra và sau đó được làm sạch để loại bỏ tất cả bộ nhớ flash.

chất tẩy MIM

Tẩy dầu mỡ - Trong bước này, chất kết dính polymer kim loại được loại bỏ. Trong một số trường hợp, phần "xanh" của chất tẩy dung môi đầu tiên được đặt trong nước hoặc dung dịch hóa chất để hòa tan phần lớn chất kết dính. Sau (thay vì 1) trong bước này, tẩy dầu mỡ bằng nhiệt hoặc nung kết trước được thực hiện. Một phần của "màu xanh lá cây" được nung nóng trong lò nhiệt độ thấp để loại bỏ chất kết dính polymer bằng cách bay hơi. Do đó, phần kim loại "nâu" còn lại sẽ chứa khoảng 40 phần trăm không gian trống trong thể tích.

thiêu kết MIM

Bước sau quá trình thiêu kết là quá trình thiêu kết để giảm khoảng trống khoảng 1-5 phần trăm , để tạo ra một phần kim loại có mật độ cao trong phần "nâu" (95-99 phần trăm) của lò nhiệt độ cao ( lên đến 2500 độ F). Lò sử dụng môi trường khí trơ và cho thấy nhiệt độ gần bằng 85% điểm nóng chảy của kim loại. Lỗ xử lý này được loại bỏ khỏi vật liệu, dẫn đến việc giảm một phần 75-85 phần trăm kích thước đúc của nó. Tuy nhiên, sự co ngót này là đồng nhất và có thể dự đoán chính xác. Phần thu được vẫn giữ được dung sai cao của hình dạng đúc ban đầu, nhưng mật độ bây giờ cao hơn nhiều.

Sau khi hoàn thành quá trình thiêu kết, hoạt động thứ cấp cần thiết có thể cải thiện dung sai hoặc bề mặt hoàn thiện. Tuy nhiên, giống như một phần của kim loại đúc, một số quy trình thứ cấp có thể được thực hiện để thêm các chức năng mới, cải thiện các đặc tính của vật liệu hoặc các thành phần khác. Ví dụ, phần MIM có thể được gia công, xử lý nhiệt hoặc hàn.

Quy tắc thiết kế ép phun kim loại (MIM):

Khi phần thiết kế được thực hiện với MIM, hầu hết các quy tắc thiết kế cho ép phun vẫn được áp dụng. Tuy nhiên, có một số trường hợp ngoại lệ hoặc bổ sung, chẳng hạn như sau:

Độ dày của tường - giống như ép phun nhựa, không nên giảm thiểu độ dày của tường và giữ cho toàn bộ phần đồng nhất. Điều đáng chú ý là trong quy trình MIM, việc giảm độ dày thành không chỉ làm giảm số lượng vật liệu và thời gian chu kỳ mà còn giảm thời gian tẩy nhờn và thiêu kết.

Dự thảo - Có khuôn ép nhựa và nhiều doanh nghiệp của MIM không cần bất kỳ dự thảo nào. Trong phiên bản vật liệu bột, việc sử dụng chất kết dính polyme từ khuôn dễ dàng hơn so với hầu hết các polyme ép phun. Ngoài ra, các bộ phận MIM nguội hoàn toàn và co lại xung quanh tính năng đúc khuôn trước khi chúng được phun ra ngoài, vì hỗn hợp bột kim loại cần thời gian nguội lâu hơn.

Hỗ trợ thiêu kết - Trong quá trình thiêu kết, các thành phần MIM phải được hỗ trợ hoặc xoắn đúng cách vì chúng có thể co lại. Bằng cách thiết kế bề mặt phẳng của các bộ phận trên cùng một mặt phẳng, có thể sử dụng khay đỡ phẳng tiêu chuẩn. Nếu không, có thể yêu cầu các dấu ngoặc tùy chỉnh đắt tiền hơn.