Discussion sur la technologie de moulage par injection de poudre métallique

Discussion sur la technologie de moulage par injection de poudre métallique

Le moulage par injection de poudre (PIM) est composé de moulage par injection de poudre métallique (MIM) et de moulage par injection de poudre céramique (CIM) en deux parties, c'est une nouvelle technologie de préparation de pièces en métal et en céramique, c'est la technologie de moulage par injection de plastique dans le domaine de la métallurgie des poudres et formé une nouvelle technologie de traitement des pièces.

Le moulage par injection de poudre céramique (CIM) est une branche de la technologie moderne de moulage par injection de poudre (PIM), qui présente de nombreux avantages techniques et technologiques particuliers : la production de masse peut être rapide et automatique, et le processus peut être contrôlé avec précision ; En raison du moule de remplissage d'écoulement, la densité verte est uniforme ; En raison de l'injection à haute pression, la teneur en poudre dans le mélange est considérablement augmentée, le retrait du produit fritté est réduit, la taille du produit est précise et contrôlable, la tolérance peut atteindre ±{{0}}.1 % ~ 0,2 % et les performances sont supérieures ; Aucun traitement mécanique ou seulement un micro-traitement, réduit le coût de préparation ; Il peut former une forme complexe, avec un trou croisé, un trou oblique, une surface concave et convexe, un fil, une paroi mince, difficile à couper les pièces en céramique de forme spéciale, a un large éventail de perspectives d'application.

Tout d'abord, le processus de moulage par injection de poudre

définition

Le moulage par injection de poudre métallique consiste à sélectionner la poudre métallique et le liant de résine qui répondent aux exigences, et à mélanger la poudre et la résine en une pastille d'injection uniforme à une certaine température. Après granulation, l'ébauche de formage obtenue est frittée et densifiée après traitement de dégraissage, et le produit final est obtenu.

Ceci est très différent du moulage par injection traditionnel en ce sens que la poudre de métal ou de céramique est utilisée comme matière première. En raison de la faible fluidité de la poudre elle-même, il est nécessaire d'ajouter une grande quantité de liant à une certaine température pour mélanger en une alimentation uniforme et fluide, puis d'obtenir une taille uniforme de la particule.

Caractéristiques des applications

1, le coût du moule est très élevé, en particulier pour la production de masse, le moule doit être fabriqué avec des matériaux hautement résistants à l'usure et le coût des matériaux est très élevé;

2, coût élevé des ingrédients, nombreuses étapes de traitement, exigences de traitement élevées ;

3, principalement utilisé sous la forme de produits complexes, difficiles à traiter avec d'autres méthodes ou même ne pouvant pas être transformés.

Deuxièmement, la comparaison des processus

Troisièmement, matériau granulaire

La préparation des granulés comprend

Poudre de métal en poudre

La taille des particules de poudre métallique utilisée dans le procédé MIM est généralement de 0.5~20μm ; En théorie, plus la particule est fine, plus la surface spécifique est grande, facile à former et à fritter. Le procédé traditionnel de métallurgie des poudres utilise une poudre plus grossière supérieure à 40 μm.

Adhésif organique

Le rôle de la colle organique est de lier les particules de poudre métallique, afin que le mélange ait des propriétés rhéologiques et onctueuses lorsqu'il est chauffé dans le fourreau de la machine d'injection, c'est-à-dire le support qui entraîne le flux de poudre. Par conséquent, le choix de l'adhésif est le support de toute la poudre. Par conséquent, la sélection de l'adhérence est la clé de l'ensemble du moulage par injection de poudre. Exigences pour les adhésifs organiques :

1. Moins de dosage et moins d'adhésif peuvent faire en sorte que le mélange produise une meilleure rhéologie;

2. Aucune réaction, aucune réaction chimique avec de la poudre métallique lors du retrait de l'adhésif;

3. Facile à enlever, aucun résidu de carbone dans le produit.

agrégat

Cela indique une relation équilibrée entre la poudre et le liant, et la bonne proportion entre les deux est la clé pour déterminer le succès ou l'échec du moulage par injection. L'utilisation de liants de faible poids moléculaire réduit la viscosité et est facile à former. Les particules qualifiées doivent être en poudre uniformément réparties dans le liant, ne peuvent pas s'agglomérer ou avoir des pores ; Une distribution inégale de la poudre conduira à une viscosité incohérente des particules. Non propice au formage et au frittage

(a) trop de liant, faible viscosité des particules, contact insuffisant entre les particules métalliques, déformation grave après dégraissage, et même conduire à l'affaissement du produit ;

(b) trop peu de liant, viscosité élevée des particules, très difficile à injecter, facile à former des pores après dégraissage, facile à conduire à la fissuration du produit après frittage ;

(c) Ajout de critères : un contact ponctuel se produit entre les particules de poudre, les particules de poudre sont collées ensemble sans pression externe et l'espace au milieu est rempli d'adhésif ;

Quatrième, matériau granulaire - mélange

Le mélange est le processus de mélange de poudre métallique avec un liant pour obtenir des granulés uniformes. Étant donné que les propriétés de la pastille déterminent les performances du produit final moulé par injection, l'étape de mélange est très importante.

Processus de mélange

(a) La poudre de métal ou de céramique traitée en surface est ajoutée au liant, et les deux sont mélangés uniformément pour obtenir un système de poudre composite ;

(b) La poudre composite est chauffée pour faire fondre le liant;

(c) Le liant liquide pénètre dans l'agrégat de particules de poudre par capillarité, lubrifie les particules de poudre et agglomère les particules sous l'action de la force de cisaillement de la vis pour obtenir la décomposition du bloc de maintien et maintient le mélange uniforme.

(d) Si la poudre d'alliage s'oxyde, entraînant un défaut de mélange.

(e) Afin de s'assurer que les particules sont uniformes, les particules de poudre sont petites ou de forme irrégulière, et le temps de mélange doit être augmenté en conséquence pour obtenir un mélange uniforme. Le temps de mélange augmente, l'uniformité du mélange augmente, mais la résine est facile à oxyder et à décomposer, et le temps de mélange est raccourci autant que possible sous la prémisse de certains métaux ou de l'uniformité.

(f) Les granulés après mélange sont transformés par le concasseur ou la machine de granulation (généralement transformés en particules d'environ 3 mm) dans l'alimentation de moulage par injection.

Cinq, moulage par injection

Le moulage par injection est sous une certaine pression et température, à travers le piston ou la poussée de la vis, l'uniformité du débit et de la température de la fonte granulaire dans la cavité du moule remplie, la fonte solidifiée et refroidie dans des conditions contrôlées jusqu'à ce que la billette d'injection sorte de la cavité du moule pour forment une forme et une structure complexes en trois dimensions. Cette étape est complètement différente du formage à la presse dans la métallurgie traditionnelle et est similaire au processus de formage dans l'industrie des plastiques.

1. Lors de l'injection, la buse est proche du trajet d'écoulement, la vis est poussée vers l'avant, le cylindre d'alimentation est extrudé après pression et la cavité du moule est remplie. Lorsqu'il y a suffisamment d'alimentation pour remplir la cavité du moule, la vis s'arrête de tourner. Le remplissage idéal du moule consiste à remplir progressivement la cavité du moule le long de la paroi du moule, et la billette épaisse nécessite que la vis avance plus rapidement, et la partie mince est vice versa.

>Le taux de remplissage est trop important, ce qui entraîne des injections, des bulles, des marques de soudure ou un remplissage incomplet (l'air ne peut pas s'échapper). (La pression d'injection élevée et le taux de remplissage du moule, la faible viscosité d'alimentation sont toutes des causes d'injection)

>Une vitesse de remplissage trop lente entraînera un refroidissement prématuré de l'alimentation, entraînant un remplissage incomplet et une prise de vue courte. (Un mauvais contrôle de la température d'injection des granulés peut également provoquer ce phénomène)

2. Lorsque la vis atteint la buse supérieure, le processus de pressurisation de l'alimentation est le processus de maintien de la pression. · Le moulage par injection se termine par le retrait de l'ébauche de formage du moule.

>La température d'ouverture du moule doit être inférieure à la température critique nécessaire pour maintenir la forme de l'ébauche lors de son démoulage.

>La pression d'ouverture doit être inférieure à la grande pression requise pour que l'ébauche de formage se libère sans coller.

>La pression et la température d'ouverture du moule doivent avoir une certaine plage, ne peuvent pas déformer le produit, coller le moule, rayer le moule ou former des trous de retrait ou des dépressions à la surface du produit.

Six, dégraissage

Le dégraissage est une étape unique dans le moulage par injection de poudre métallique, qui nécessite l'élimination d'environ 30 % -50 % (fraction volumique) du liant de la billette, complètement différente de l'élimination d'une petite quantité de tensioactifs dans la poudre traditionnelle métallurgie.

Deux processus de base

(1) Décomposition thermique → processus de réaction chimique du liant ;

(2) Transfert de gaz de décomposition de la surface de la dalle vers l'atmosphère extérieure → processus physique de transfert de chaleur et de masse.
7. Frittage

Le compact traditionnel de la métallurgie des poudres a généralement une densité relative de plus de 90 % avant le frittage, et la densification complète ne nécessite que l'élimination d'environ 10 % des pores. Après dégraissage, la densité relative de la billette de moulage par injection de poudre n'est que de 60% avant le frittage, et sa nature de frittage est le frittage de poudre libre, ce qui augmente la difficulté. Critères de réussite du frittage du produit de moulage par injection de poudre métallique: pour assurer la précision et les performances du produit avec la contrôlabilité et la répétabilité de la prémisse, de sorte que sa densité réponde aux exigences.

Un retrait important se produit lors du frittage, et bien que ce retrait soit le but principal du frittage, il entraîne également une déformation. → Processus de mise en forme par frittage pour assurer la précision du produit

◆ Contrôler la vitesse de chauffage peut favoriser les pièces compactes.

1) Un chauffage lent fait que la diffusion de surface domine dans l'étape de frittage à basse température, mais il est difficile de densifier la billette tout en consommant la force motrice de frittage.

2) Un chauffage rapide jusqu'à une certaine plage de température, dans laquelle la diffusion volumique devient active, et un chauffage rapide peut contrôler la croissance des grains, tandis que les pores évoluent et se rétrécissent également.

◆ La phase liquide est produite lors du frittage pour contribuer à la densification des billettes.

1) La phase liquide augmente le taux de transfert de matière, ce qui entraîne un frittage plus rapide ;

2) La phase liquide exerce une force capillaire sur les particules, qui équivaut à une forte pression externe ;

3) La phase liquide souhaitée peut être formée en faisant fondre l'un des composants.

◆ Processus de frittage

1) Stade initial : formation et croissance du col de frittage ;

2) Stade intermédiaire : le col de frittage se développe, formant un réseau de pores connectés aux joints de grains ;

3) Dernière étape : la géométrie des pores devient cylindrique, ne laissant que quelques petits pores sur le joint de grain.