[CNPIM] Procédé innovant de moulage par injection de métal et technologie de moulage associée

[CNPIM] Procédé innovant de moulage par injection de métal et technologie de moulage associée

Les processus répertoriés dans cet article ne sont pas nouveaux. Fondamentalement, il a des applications très matures.

Cet article fait référence au contenu des livres de Han Fenglin, visant à un inventaire systématique pour l'enquête et la référence d'amis dans le besoin.

Le processus de moulage par injection de métal est une technologie multidisciplinaire et l'un des processus de moulage de précision avancés pour les pièces métalliques.

Le processus de moulage par injection de métal a été progressivement reconnu, accepté et valorisé par les gens. Afin de répondre aux exigences de production de pièces plus complexes, les dernières technologies dans de nombreux domaines ont été introduites dans l'industrie MIM et ont été vigoureusement innovées. Par conséquent, de nouvelles technologies et de nouveaux procédés de moulage par injection de métal ont également fait leur apparition et ont été appliqués au développement et à la production.

Ensuite, faisons un inventaire.

1. Technologie de moulage par micro-injection de métal (μ- MIM)

Les systèmes micro-mécaniques ou micro-électro-mécaniques (MEMS) sont une nouvelle interdisciplinarité développée à la fin des années 1980 et reconnue comme l'une des disciplines clés du 21e siècle.

La praticabilité de la micromécanique ou des MEMS dépend des progrès de la technologie de micro-usinage. La technologie de moulage par micro-injection de métal est la méthode la plus efficace pour la production en série de pièces en micro-métal ou en céramique de haute précision et de haute performance.

La technologie de moulage par micro-injection de métal fait référence à une technologie de procédé qui utilise le procédé MIM pour produire des pièces en métal ou en céramique de taille micrométrique ou de structure micrométrique. Il s'agit généralement de pièces de précision d'une taille inférieure à 1 mm ou d'une structure fine micrométrique locale.

À l'heure actuelle, 25 ~ 50 peuvent être préparés avec une poudre fine appropriée μ M d'épaisseur, des détails structurels locaux inférieurs à 5 μ M. La rugosité de surface est de 2 ~ 3 μ M de pièces métalliques ou céramiques.

La taille des pièces métalliques moulées par injection s'est développée jusqu'à deux extrêmes. Les pièces de précision de taille micrométrique ont une capacité de marché et un potentiel de développement énormes. La valeur ajoutée technique de ces petites pièces est très élevée, comme le manchon métallique à fibre optique, le cathéter laser, la micro perceuse à circuit imprimé, l'actionneur microélectronique et les pièces médicales dentaires, et le prix est de 4000 ~ 20000 dollars par kilogramme.

Les produits de moulage par micro-injection ont de larges perspectives d'application dans les actionneurs, les capteurs, les biens de consommation de poche, les armes, l'aérospatiale, les outils d'assemblage électronique, les analyseurs d'oxygène, les filtres et les équipements médicaux et de santé.

Les principaux obstacles limitant le développement de la technologie de moulage par micro-injection sont la fabrication de micro-moules de précision, le remplissage d'espaces étroits et l'exploitation de petites pièces.

Les moules utilisés pour produire de telles micro-pièces de haute précision sont beaucoup plus précis que les moules conventionnels, et divers types d'argent sont nécessaires pour la technologie de traitement fin, comme la photolithographie, l'électroformage, la micro-découpe, le micro-edm, etc. les problèmes peuvent être bien résolus en utilisant LIGA (fabrication de plaques allemandes, électroformage et moulage par injection trois abréviations) et d'autres procédés pour fabriquer des moules en mousse plastique perdue.

Il existe deux manières de fabriquer des moules en mousse plastique perdue par le procédé LIGA :

Un processus consiste à mouler le noyau de moule en plastique PMMA, à insérer le noyau de moule en plastique PMMA dans la base de moule pour le moulage par injection directe de métal, le noyau de moule en plastique PMMA et l'ébauche de pièce MIM sont séparés de la base de moule dans son ensemble, et le MIM l'ébauche de pièce est laissée dans le noyau du moule en plastique pour un dégraissage et un frittage directs, ce qui devient un processus de réplication en une étape.

L'autre processus consiste à déposer une couche de nickel métallique sur la surface des pièces en plastique PMMA par procédé d'électroformage, puis à décoller le plastique PMMA de la coque en nickel, puis à insérer la coque en nickel dans le moule métallique du processus de base du moule pour former le Pièce MIM vierge. Cela devient un processus de réplication en deux étapes.

La précision des pièces formées par un processus de réplication en une étape est élevée, et les difficultés de démoulage et de fonctionnement ultérieur des pièces sont résolues, mais le coût est élevé ; La précision des pièces formées par le processus de réplication en deux étapes est réduite, ce qui convient à la production de masse, mais il existe des difficultés dans le démoulage et le fonctionnement ultérieur des pièces.

2. Technologie de moulage par injection composite de matériaux multi-composants

Il est difficile pour les pièces constituées de matériaux à composition chimique unique de répondre aux exigences particulières de l'industrie manufacturière moderne pour l'intégration complexe des fonctions des pièces. Différentes parties d'une pièce sont constituées de différents matériaux, et répondre à différentes exigences fonctionnelles est une tendance de développement de la fabrication de pièces modernes.

[CMPIM] Innovantmoulage par injection de métalprocessus et technologie de moulage associée Technologie de moulage par injection composite de matériaux multi-composants

La technologie de moulage par injection bicolore (multicolore) largement utilisée dans l'industrie du plastique a été introduite dans le domaine du moulage par injection de métal, permettant de traiter par lots et efficacement des composites métalliques ou céramiques complexes.

Le principe de la technologie de moulage par injection composite est qu'une machine à injection est équipée de deux ensembles de barils ou plus en même temps, et les matériaux d'injection dans chaque ensemble de barils sont les mêmes. Le moule fixe du moule à plusieurs cavités peut tourner autour de l'arbre rotatif, et différents matériaux d'injection sont injectés dans différentes cavités à chaque position. L'ébauche d'injection initiale est laissée à l'intérieur, et le moule est ouvert après refroidissement, mais il n'est pas immédiatement démoulé. Une fois que le moule fixe a été tourné d'un certain angle, le moule fixe est fermé et toute la cavité se dilate vers l'extérieur par rapport à la première ébauche d'injection, puis le deuxième moulage par injection de différents matériaux d'injection est effectué. Chaque pièce est formée par injection multiple et finalement éjectée.

L'introduction de la technologie de moulage par injection de composites multi-composants peut répondre aux exigences d'intégration fonctionnelle et de performance de pièces uniques, en économisant des matières premières précieuses et en réduisant les coûts.

La technologie composite a de vastes perspectives d'application dans de nombreux domaines, tels que les outils de coupe en carbure ou en céramique trempés dans l'acier, les buses en alliage fer-aluminium en acier inoxydable trempé par précipitation, les composants électroniques magnétiques et non magnétiques, etc.

Pour les premier et second articles, merci de vous référer à l'introduction plus détaillée : [Technologie] Nouvelle technologie de moulage par injection de métal : μ- Introduction au procédé MIM et 2C-MIM

3. Technologie de moulage assistée par gaz (liquide)

Le principe de fonctionnement du moulage assisté par gaz (liquide) consiste à injecter une certaine quantité de matériau d'injection fondu (fraction volumique de 50 % ~ 80 %) dans la cavité du moule, puis à injecter du gaz ou de l'eau sous pression à partir de la masse fondue pour rendre le produit creux. . Le matériau d'injection fondu se dilate et s'adapte parfaitement à la paroi interne de la cavité du moule. Étant donné que le noyau de la partie la plus épaisse du produit est finalement solidifié, cette partie est très susceptible de former un creux.

[CMPIM] Schéma de principe d'un procédé innovant de moulage par injection de métal et d'un équipement de moulage assisté par gaz associé à la technologie de moulage

Parce que le volume change avec la pression, ce qui rend le gaz beaucoup plus petit, le débit d'eau et la formation d'épaisseur de paroi creuse sont plus faciles à contrôler. Avec le processus de formage assisté par corps gazeux (liquide), la liberté de conception est augmentée et les produits avec de grandes différences d'épaisseur de paroi sont faciles à former; La pression d'injection peut être réduite et la répartition de la pression interne du produit est plus uniforme. Le produit participe à la réduction des contraintes, du gauchissement, de l'affaissement et de la qualité de surface ; Il peut raccourcir le temps de dégraissage, réduire la consommation de matière et réduire le poids des pièces.

La technologie de moulage assisté par gaz (liquide) a été appliquée avec succès aux domaines de la tête de golf, de la poignée de porte, de l'artisanat, etc., avec des résultats remarquables.

4. Technologie de traitement et d'assemblage de l'ébauche d'injection

Bien que la résistance de l'ébauche d'injection avant dégraissage soit bien inférieure à celle des pièces métalliques frittées, elle présente tout de même une certaine résistance pour être usinée et détourée.

La technologie de traitement consistant à ajouter et à soustraire des matériaux peut être mise en œuvre pour modifier la taille et la forme de l'ébauche. L'ébauche d'injection avant le dégraissage peut être traitée par découpe de porte, traitement de la ligne de séparation, perçage, chanfreinage et autre enlèvement de matière.

L'ébauche étant douce, l'usure de l'outil est fortement réduite. La force de l'ébauche est faible et facile à endommager. Il a besoin d'une vitesse de coupe élevée et d'une faible vitesse d'avance pour atteindre la précision d'usinage dimensionnelle finale.

Le processus d'assemblage traditionnel consiste à connecter les pièces frittées, et il est également envisageable de combiner les pièces brutes d'injection avant dégraissage. À l'heure actuelle, il existe trois méthodes pour le processus d'assemblage : premièrement, l'ébauche de moulage initiale est utilisée comme insert pour le second moulage par injection ; Le second est le moulage composite de matériaux multi-composants ; Troisièmement, assemblez l'ébauche d'injection unique en un tout avant le dégraissage.

Si toutes les pièces brutes sont formées par moulage par injection de matériaux d'injection identiques, la propriété de retrait de frittage dégraissage correspondant peut assurer leur bonne combinaison; Si chaque ébauche est injectée par différents matériaux d'injection, des mesures doivent être prises pour éviter les fissures et les déformations.

L'utilisation de cette technologie peut simplifier la structure du moule et réduire le coût du moule ; Pièces de forme plus complexe et difficiles à traiter par la technologie traditionnelle ; Former des pièces composites avec des performances et des exigences fonctionnelles différentes ou économiser des matières premières précieuses.

5. Technologie à canaux chauds

Le moule d'injection à canaux chauds est un véritable moule d'injection de solidification sans canaux, et la technologie des canaux chauds est une technologie de pointe dans le processus d'injection.

Grâce à une conception, une fabrication et une technologie de contrôle précises, le matériau d'injection dans l'ensemble du canal d'écoulement est toujours maintenu à l'état fondu, sans produire de condensat de canal d'écoulement, de salivation et de surchauffe, de séparation ou de dégradation du matériau d'injection.

La structure du canal chaud est principalement composée d'une buse de canal principal, d'une plaque de guidage, d'une buse, d'éléments de chauffage et de mesure de température, de pièces d'installation et de fixation.

[CMPIM] Procédé innovant de moulage par injection de métal et technologie de moulage associée - structure à canaux chauds

En raison de la difficulté technique élevée, l'ensemble du système de canaux chauds est généralement conçu et fabriqué par des entreprises professionnelles. Un ensemble complet de moules à canaux chauds complexes est conçu et fabriqué conjointement par des entreprises expérimentées de moulage par injection et des sociétés d'équipement de canaux chauds pour assurer un moulage par injection en douceur.

La structure du moule du système de canaux chauds est complexe et le coût est élevé, ce qui convient à la production continue de masse :

-L'ensemble du processus d'injection est plus facile à réaliser en contrôle automatique en utilisant le système de canaux chauds sans canal pour le processus de démoulage ;

-Il n'y a pas de mélange de matériaux recyclés dans le coureur, ce qui améliore la stabilité du processus de production et la constance de la qualité des produits fabriqués en grande quantité ;

-Lorsque la perte de pression dans le canal d'écoulement est réduite, la pression d'injection peut être réduite, ce qui réduit la tendance à la séparation et à la dégradation du matériau d'injection, réduit la contrainte résiduelle du produit et réduit la déformation ;

-Le temps de maintien est plus long et efficace, réduisant le rétrécissement de la pièce d'injection, et la densité de chaque pièce est plus uniforme ;

-Il peut fabriquer des produits avec une plus grande taille, une épaisseur de paroi plus mince, une forme plus complexe et une plus grande précision ;

-Combiné avec la porte latente qui ne peut pas être utilisée dans le moule MIM, l'efficacité de la production peut être améliorée en réduisant le traitement de la porte vierge ;

-Les économies d'énergie et la production de masse peuvent réduire les coûts.

6. Technologie d'outillage rapide

Le coût de fabrication des moules de production normale est généralement élevé. Dans de nombreux cas, il est nécessaire de fabriquer des moules expérimentaux pour trouver les problèmes qui peuvent être rencontrés tout au long du processus de vérification, de conception et de production, et le moule final doit être modifié. Afin de s'adapter à cette situation, de nombreuses technologies de moules rapides ou souples ont vu le jour pour fabriquer des moules expérimentaux pouvant répondre à la production à l'essai de centaines de pièces.

À l'heure actuelle, l'alliage d'aluminium, la résine époxy renforcée de particules, le cuivre au béryllium, l'acier à faible teneur en carbone, l'acier inoxydable et l'alliage de cobalt ont été utilisés pour fabriquer des moules à injection de métal mou. En raison de leur facilité de formage, les alliages de zinc, d'aluminium et de bismuth sont parfois utilisés pour fabriquer des moules d'essai et des prototypes d'échantillons.

Cependant, en raison des rayures et des dommages faciles, le moule de production final utilisera des matériaux durs.

Il s'agit d'une technologie de moule relativement nouvelle pour fabriquer des moules d'injection plastique MIM avec une durée de vie limitée basée sur le principe de processus du moule en caoutchouc de silicone. Verser le plastique fondu autour de la cavité du moule mère. Après solidification et durcissement, coupez le plastique et sortez le moule mère. Pressé dans la base de moule restreinte, ce moule en plastique peut être utilisé pour résister à des centaines de tests d'injection à basse pression.

La technologie de prototypage rapide au laser est une méthode très simple de fabrication de moules ou de prototypes. Il utilise l'accumulation intégrale de poudre de plastique ou de métal par balayage laser pour fabriquer directement la cavité du moule. Un autre processus de fabrication de moules de la technologie de prototypage rapide au laser consiste à utiliser le modèle empilé en résine ou en papier pour fabriquer la cavité du moule par coulée de précision ou électroformage.

La surface du moule fabriqué par ces procédés est relativement rugueuse et la précision est faible, ce qui ne peut répondre aux exigences strictes du moule de production.

La cavité du moule ou ses composants utilisés dans la production de très gros lots sont faciles à porter. La technologie d'outillage rapide sera un moyen technologique très efficace.

7. Technologie de formation de noyau fusible

Pour les pièces à noyau complexe ou à structure spéciale difficiles à démouler par les méthodes conventionnelles, la technologie de formation de noyau fusible peut résoudre le problème de moulage de telles pièces.

L'idée de base de la technologie de moulage à noyau fusible est de faire de la structure du noyau une partie de la pièce complexe ou difficile à démouler dans l'insert avec de la résine, du papier, du métal à bas point de fusion et d'autres matériaux. Après moulage et démoulage, l'insert reste dans l'ébauche d'injection et ne ressort pas immédiatement. Ensuite, les inserts laissés dans l'ébauche d'injection sont retirés avant le frittage par fusion, craquage, dissolution de solvant et autres méthodes.

En utilisant cette méthode, il est facile de réaliser en série des pièces difficiles ou impossibles à fabriquer directement par moulage par injection de métal conventionnel, telles que le concave intérieur environnant, le filetage fin et le petit filetage.