¿Qué es el moldeo por inyección de polvo metálico?
Los pasos básicos del proceso de moldeo por inyección de metal son: primero seleccionar el polvo metálico y el aglutinante que cumplan con los requisitos de MIM, y luego mezclar el polvo y el aglutinante a una temperatura determinada mediante métodos adecuados para formar una inyección uniforme. El moldeo se lleva a cabo después de la granulación, y la pieza en bruto obtenida se desengrasa y sinteriza densamente para convertirse en el producto final.
1. El polvo MIM y su tecnología de fabricación de polvo
MIM tiene requisitos más altos para la materia prima en polvo. La selección del polvo debe ser propicia para la mezcla, el moldeo por inyección, el desengrasado y la sinterización. suele ser contradictorio. La investigación sobre el polvo de materia prima MIM incluye: forma del polvo, tamaño de partícula y composición del tamaño de partícula, área de superficie específica, etc. La Tabla 1 enumera las características de las materias primas en polvo más adecuadas para MIM.
Debido a los requisitos de refinamiento de los polvos de materia prima MIM, el precio de los polvos de materia prima MIM es generalmente alto y algunos incluso alcanzan 10 veces el precio de los polvos de pulvimetalurgia tradicionales. Este es actualmente un factor limitante clave. la aplicación generalizada de la tecnología MIM. En la actualidad, los principales métodos para producir polvo de materia prima MIM incluyen el método del carbonilo, el método de atomización con agua a presión ultra alta y el método de atomización con gas a alta presión.
2. Adhesivo
El adhesivo es el núcleo de la tecnología de moldeo por inyección de metal. En el moldeo por inyección de metales, los aglutinantes tienen dos funciones básicas: mejorar la fluidez, ser aptos para el moldeo por inyección y mantener la forma del compacto. Además, debe ser fácil de eliminar, libre de contaminación, no tóxico y rentable. Para ello han surgido diversos adhesivos. En los últimos años, se ha pasado gradualmente de basarse únicamente en la experiencia a diseñar sistemas aglutinantes basados en métodos de desengrase y requisitos funcionales del aglutinante.
Los adhesivos generalmente están compuestos por componentes de bajo peso molecular y componentes de alto peso molecular más algunos aditivos necesarios. El componente de bajo peso molecular tiene baja viscosidad, buena fluidez y es fácil de eliminar; el componente polimérico tiene alta viscosidad y alta resistencia y mantiene la resistencia de la pieza en bruto formada. Una proporción adecuada de los dos puede lograr una mayor carga de polvo y, en última instancia, producir productos de alta precisión y alta uniformidad.
Paso 3: Mezclado
El mezclado es el proceso de mezclar polvo metálico y aglutinante para obtener una alimentación uniforme. Debido a que la naturaleza del material de alimentación determina las propiedades del producto final moldeado por inyección, el proceso de mezclado es muy importante. Esto implica muchos factores, como el método de adición y la secuencia del aglutinante y el polvo, la temperatura de mezclado, las características del dispositivo de mezclado, etc. En la actualidad, este paso del proceso todavía se basa en la experiencia y un indicador importante para evaluar la calidad del proceso de mezcla es la uniformidad y consistencia del alimento resultante.
La mezcla del alimento MIM se completa bajo la acción combinada del efecto térmico y la fuerza de corte. La temperatura de mezcla no puede ser demasiado alta, de lo contrario el aglutinante podría descomponerse o podría producirse una separación de fases del polvo y el aglutinante debido a una viscosidad demasiado baja. En cuanto a la fuerza cortante, varía según los diferentes métodos de mezcla. Los equipos de mezcla comúnmente utilizados en MIM incluyen extrusoras de doble tornillo, mezcladoras de impulsor tipo Z, extrusoras de un solo tornillo, extrusoras de émbolo, mezcladoras planetarias dobles, mezcladoras de doble leva, etc. Estos dispositivos de mezcla son adecuados para preparar mezclas con viscosidad en el rango de 1-1000 Pa·s.
El método de mezcla consiste generalmente en agregar componentes de alto punto de fusión para fundir, luego enfriar, agregar componentes de bajo punto de fusión, y luego agregue en tandas Polvo de metal. Esto puede evitar la gasificación o descomposición de componentes de bajo punto de fusión. La adición de polvo metálico en lotes puede evitar un aumento brusco del par debido al enfriamiento excesivo y reducir las pérdidas del equipo.
En cuanto al método de alimentación de polvos con diferentes tamaños de partículas, la patente japonesa introduce que primero se agrega polvo atomizado de agua grueso de 15 a 40 um al aglutinante, luego se agrega polvo de 5 a 15 um y finalmente se agrega finura ≤ 5 um. polvo para que haya pocos cambios en la contracción del producto final. Para cubrir uniformemente una capa de aglutinante alrededor del polvo, el polvo metálico también se puede agregar directamente al componente de alto punto de fusión, luego se agrega el componente de bajo punto de fusión y finalmente se elimina el aire. Por ejemplo, Anwar añadió directamente una suspensión de PMMA al polvo de acero inoxidable y lo mezcló, luego añadió una solución acuosa de PEG, lo secó y luego eliminó el aire mientras agitaba. O'Connor utiliza mezcla de solventes. Primero mezcla en seco SA y polvo, luego agrega solvente de tetrahidrofurano y luego agrega polímero. Después de calentar, el tetrahidrofurano se escapa y luego agrega polvo y se mezcla para obtener una alimentación uniforme.
4. Método de moldeo por inyección
El objetivo del moldeo por inyección es obtener la forma deseada de la pieza en bruto MIM sin defectos y con partículas uniformes. Como se muestra en la Figura 1, los gránulos primero se calientan a una temperatura alta para hacerlos fluidos y luego se inyectan en la cavidad del molde. Después de enfriar, se obtiene una pieza en bruto con cierta rigidez en la forma deseada y luego se retira. Obtener el molde MIM formando el espacio en blanco. Este proceso es consistente con el proceso tradicional de moldeo por inyección de plástico, pero debido al alto contenido de polvo de alimentación MIM, existen grandes diferencias en los parámetros del proceso y otros aspectos, y un control inadecuado puede conducir fácilmente a varios defectos.
Desengrase
Desde la aparición de la tecnología MIM, con diferentes sistemas aglutinantes, se han formado una variedad de rutas de proceso MIM y los métodos de desengrasado también son diversos.
El tiempo de skim se ha reducido de los primeros días a tan solo unas horas. Todos los métodos de desengrasado se pueden dividir aproximadamente en dos categorías en términos de pasos de desengrasado: uno es el método de desengrasado de dos pasos. Los métodos de desengrase en dos pasos incluyen desengrase con disolvente + desengrase térmico, desengrase con sifón - desengrase térmico, etc. El método de desengrase de un solo paso es principalmente un método de desengrase térmico de un solo paso, y el método amaetamold es actualmente el más avanzado. A continuación se presentan varios métodos de desengrasado MIM representativos.
6. Sinterización
La sinterización es el último paso del proceso MIM, que elimina los poros entre las partículas de polvo y hace que el producto MIM sea completamente denso o casi completamente denso. Dado que se utiliza una gran cantidad de aglutinante en la tecnología de moldeo por inyección de metal, la contracción durante la sinterización es muy grande y la contracción lineal generalmente alcanza el 13% -25%, por lo que existe un problema de control de la deformación y del control de la precisión dimensional. Especialmente porque la mayoría de los productos MIM son piezas con formas especiales y complejas, este problema se ha vuelto cada vez más prominente. La alimentación uniforme es un factor clave en la precisión dimensional y el control de la deformación del producto sinterizado final. La alta densidad del polvo puede reducir la contracción por sinterización y también es beneficiosa para el proceso de sinterización y el control de la precisión dimensional. Para los productos a base de hierro y acero inoxidable, también existe la cuestión del control del potencial de carbono durante la sinterización. Dado que el polvo fino es actualmente costoso, estudiar la tecnología de sinterización mejorada de los compactos de polvo grueso es una forma importante de reducir el costo de producción del moldeo por inyección de polvo. Actualmente es una importante dirección de investigación en el moldeo por inyección de polvo metálico.
Debido a las formas complejas y la gran contracción de sinterización de los productos MIM, la mayoría de los productos aún requieren un tratamiento posterior a la sinterización, que incluye moldeo, tratamiento térmico (carburación, nitruración, carbonitruración, etc.) y tratamiento de superficie ( Rectificado de precisión, nitruración iónica, galvanoplastia, granallado, etc.).
).