Processus de moulage par injection de métal

Le procédé de moulage par injection de métal (technologie de moulage par injection de poudre métallique, MIM en abrégé) est un nouveau type de technologie de moulage de forme quasi nette de la métallurgie des poudres formé en introduisant la technologie moderne de moulage par injection de plastique dans le domaine de la métallurgie des poudres.

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. est une collection de moulage par injection de métal en alliage de cuivre, de moulage par injection de métal à base de fer, de moulage par injection de métal à base d'acier inoxydable, de moulage par injection de métal en alliage d'aluminium, de moulage par injection de métal en alliage de nickel, d'injection de métal en alliage de cobalt moulage, moulage par injection de métal en alliage de tungstène Une entreprise de haute technologie complète intégrant la R&D, la production et la vente de moulage par injection, de moulage par injection de métal en carbure cémenté et de pièces structurelles en métallurgie des poudres.

Description du produitécriture

1. Normes de mise en œuvre : la société applique strictement la certification ISO9001, ISO14001, IATF16949

Les produits ont passé la certification ROHS, FDA EU, etc.

2. Normes matérielles du produit : ISO, GB, ASTM, SAE, EN, DIN, BS, AMS, JIS, ASME, DMS, TOCT, GB

3. Principaux processus : moulage par injection de métal MIM, métallurgie des poudres PM, moulage de précision, moulage sous pression d'aluminium,

4. Matériaux disponibles pour la métallurgie des poudres :

Les alliages de cuivre, les bases de fer, les alliages de titane, les bases d'acier inoxydable, les alliages d'aluminium, les alliages de nickel, les alliages de cobalt, les alliages de tungstène, les carbures cémentés, les alliages hydroxy, les matériaux magnétiques doux et l'impression 3D peuvent être personnalisés selon les exigences du client.

Technologie de l'artisanat

Le processus de base du processus de moulage par injection de métal est le suivant : premièrement, la poudre solide et le liant organique sont mélangés uniformément, et après la granulation, ils sont injectés dans la cavité du moule par une machine de moulage par injection sous l'état de chauffage et de plastification (~ 150 degré C) solidifier et former, puis utiliser Le liant dans l'ébauche formée est éliminé par décomposition chimique ou thermique, et enfin le produit final est obtenu par frittage et densification. Comparé aux processus traditionnels, il présente les caractéristiques d'une grande précision, d'une organisation uniforme, d'excellentes performances et d'un faible coût de production. Ses produits sont largement utilisés dans l'ingénierie de l'information électronique, les équipements biomédicaux, les équipements de bureau, les automobiles, les machines, le matériel, les équipements sportifs, l'industrie horlogère, les industries de l'armement et de l'aérospatiale. Par conséquent, on pense généralement que le développement de cette technologie conduira à une révolution dans la technologie de formage et de traitement des pièces, et est connue comme "la technologie de formage de pièces la plus populaire aujourd'hui" et "la technologie de formage au 21e siècle"

Histoire et situation actuelle

Elle a été inventée par Parmatech en Californie en 1973. Au début des années 1980, de nombreux pays d'Europe et du Japon ont également investi beaucoup d'énergie pour étudier cette technologie, et elle a été rapidement promue. Surtout au milieu-1980s, cette technologie s'est développée à pas de géant depuis son industrialisation, et elle augmente à un rythme étonnant chaque année. Jusqu'à présent, plus de 100 entreprises dans plus de 10 pays et régions comme les États-Unis, l'Europe occidentale et le Japon sont engagées dans le développement de produits, la recherche et la vente de cette technologie. Le Japon est très actif en compétition et a des performances exceptionnelles. De nombreuses grandes entreprises ont participé à la promotion de l'industrie MIM, notamment Pacific Metals, Mitsubishi Steel, Kawasaki Steel, Kobe Steel, Sumitomo Mining, Seiko-Epson, Datong special steel, etc. À l'heure actuelle, il existe plus de 40 entreprises spécialisées dans le L'industrie MIM au Japon, et la valeur totale des ventes de leurs produits industriels MIM a déjà dépassé celle de l'Europe et rattrape les États-Unis. Jusqu'à présent, plus de 100 entreprises à travers le monde se sont engagées dans le développement de produits, la recherche et la vente de cette technologie. La technologie MIM est donc devenue le domaine technologique de pointe le plus actif dans la nouvelle industrie manufacturière. Il est représenté par la technologie pionnière de l'industrie métallurgique mondiale. La technologie MIM est la direction principale du développement de la technologie de la métallurgie des poudres.

Caractéristiques du processus

La technologie de moulage par injection de métal est un produit qui intègre la technologie de moulage plastique, la chimie des polymères, la technologie de la métallurgie des poudres et la science des matériaux métalliques et d'autres disciplines. , Les pièces structurelles tridimensionnelles de forme complexe peuvent matérialiser rapidement et avec précision des idées de conception dans des produits présentant certaines caractéristiques structurelles et fonctionnelles, et peuvent produire directement des pièces en série, ce qui constitue une nouvelle révolution dans l'industrie des technologies de fabrication. Cette technologie de procédé présente non seulement les avantages d'un procédé de métallurgie des poudres moins conventionnel, pas de coupe ou moins de coupe, des avantages économiques élevés, mais surmonte également les lacunes des produits traditionnels de la métallurgie des poudres, des matériaux inégaux, de faibles propriétés mécaniques, des parois minces difficiles à former et structures complexes. Particulièrement adapté à la production en série de petites pièces complexes et métalliques avec des exigences particulières. Le processus technologique est liant → mélange → moulage par injection → dégraissage → frittage → post-traitement.

Préparation de la matière première : La première étape consiste à préparer un mélange de poudre de métal et de polymère. Le métal en poudre utilisé ici est bien meilleur que le métal en poudre utilisé dans les procédés traditionnels de métallurgie des poudres (généralement inférieur à 20 microns). La poudre de métal est mélangée à un liant thermoplastique chaud, refroidie puis granulée en une matière première homogène sous forme granulaire. La charge d'alimentation résultante est généralement composée de 60 % de métal et de 40 % de polymère en volume.

Moulage par injection : Les matières premières en poudre sont moulées à l'aide des mêmes équipements et moules que le moulage par injection de plastique. Cependant, la cavité du moule est conçue pour être environ 20 % plus haute pour tenir compte du retrait de la pièce pendant le frittage. Dans un cycle de moulage par injection, la matière première est fondue et injectée dans une cavité de moule où elle se refroidit et se solidifie dans la forme de la pièce. La partie "verte" moulée est éclatée puis nettoyée pour éliminer toutes les paillettes.

Dégraissage au solvant : Cette étape élimine le liant polymère du métal. Dans certains cas, un dégraissage au solvant est effectué en premier, où la partie "verte" est placée dans un bain d'eau ou chimique pour dissoudre la majeure partie de l'adhésif. Après (à la place de) cette étape, un déliantage thermique ou pré-frittage est effectué. La partie "verte" a été chauffée dans un four à basse température pour éliminer le liant polymère par évaporation. En conséquence, les pièces métalliques "brunes" restantes contiendront environ 40% de l'espace.

• Frittage :La dernière étape consiste à fritter la partie "marron" dans un four à haute température (jusqu'à 2500 * F) pour réduire l'espace vide à environ 1-5 %, ce qui donne une densité élevée (95-99 %) partie métallique. Le four utilise un gaz inerte à une température proche de 85 % du point de fusion du métal. Cette méthode supprime les pores du matériau, rétrécissant la pièce à 75-85 % de sa taille telle que moulée. Cependant, ce rétrécissement se produit uniformément et peut être prédit avec précision. La pièce résultante conserve la forme moulée d'origine avec des tolérances élevées, mais est maintenant plus dense.

Après le processus de frittage, aucune opération secondaire n'est nécessaire pour améliorer les tolérances ou la finition de surface. Cependant, tout comme les pièces en métal coulé, plusieurs opérations secondaires peuvent être effectuées pour ajouter des fonctionnalités, améliorer les propriétés des matériaux ou assembler d'autres pièces. Par exemple, les pièces métalliques moulées par injection peuvent être usinées, traitées thermiquement ou soudées.

La plupart des règles de conception du moulage par injection s'appliquent toujours lors de la conception de pièces à fabriquer par moulage par injection de métal. Cependant, il existe des exceptions ou des ajouts, tels que :

Épaisseur de paroi : Comme pour le moulage par injection de plastique, l'épaisseur de paroi doit être minimisée et maintenue uniforme partout. Notamment, dans le processus de moulage par injection de métal, la minimisation de l'épaisseur de paroi réduit non seulement le volume de matériau et le temps de cycle, mais réduit également le temps de dégommage et de frittage.

Contrairement au moulage par injection de plastique, de nombreuses pièces moulées par injection de métal utilisent des liants polymères pour les matériaux en poudre qui sont plus faciles à démouler que les moules. De plus, les pièces moulées par injection de métal sont éjectées avant qu'elles ne refroidissent complètement et rétractent les caractéristiques du moule car la poudre de métal dans le mélange prend plus de temps à refroidir.

• Prise en charge du frittage :Pendant le processus de frittage, les pièces métalliques moulées par injection doivent être correctement soutenues, sinon elles peuvent se tordre en rétrécissant. Les plateaux plats standard peuvent être utilisés en concevant des pièces avec des surfaces planes sur le même plan. Sinon, un support personnalisé plus coûteux peut être nécessaire.

• Post-traitement :Pour les pièces avec des exigences de taille plus précises, un post-traitement nécessaire est requis. Ce processus est le même que le processus de traitement thermique des produits métalliques conventionnels.

• Caractéristiques du processus MIM :

Comparaison du processus MIM et d'autres processus de traitement

La granulométrie de la poudre brute utilisée dans le MIM est de 2-15 μm, tandis que la granulométrie de la poudre brute de la métallurgie des poudres traditionnelle est principalement de 50-100 μm. Le produit fini du procédé MIM a une densité élevée en raison de l'utilisation de poudres fines. Le procédé MIM présente les avantages du procédé traditionnel de métallurgie des poudres, et le degré élevé de liberté de forme ne peut être atteint par le procédé traditionnel de métallurgie des poudres. La métallurgie des poudres traditionnelle est limitée à la résistance et à la densité de remplissage du moule, et la forme est principalement cylindrique en deux dimensions.

Le processus traditionnel de déshydratation par moulage de précision est une technologie extrêmement efficace pour fabriquer des produits aux formes complexes. Ces dernières années, l'utilisation de noyaux en céramique peut être utilisée pour compléter des produits finis avec des fentes et des trous profonds. Cependant, en raison de la résistance du noyau céramique et de la limitation de la fluidité de la solution de coulée, le procédé présente encore quelques difficultés techniques. D'une manière générale, ce procédé est plus adapté à la fabrication de pièces de grandes et moyennes dimensions, et le procédé MIM est plus adapté aux petites pièces et aux formes complexes. Éléments de comparaison Processus de fabrication Processus MIM Processus traditionnel de métallurgie des poudres Taille des particules de poudre (μm) 2-1550-100 Densité relative (pourcentage) 95-9880-85 Poids du produit (g) Inférieur ou égal à 400 grammes 10-centaines Produit forme Forme complexe tridimensionnelle Forme simple bidimensionnelle propriétés mécaniques avantages et inconvénients.

La comparaison du procédé MIM et du procédé traditionnel de moulage sous pression par métallurgie des poudres est utilisée pour les matériaux à faible point de fusion et à bonne fluidité du liquide de coulée tels que les alliages d'aluminium et de zinc. Les produits de ce procédé ont une résistance, une résistance à l'usure et une résistance à la corrosion limitées en raison des limitations matérielles. Le processus MIM peut traiter plus de matières premières.

Le procédé de coulée de précision, bien que la précision et la complexité de ses produits se soient améliorées ces dernières années, reste encore inférieur au procédé de déparaffinage et au procédé MIM. Le forgeage de la poudre est un développement important et a été appliqué à la production en série de bielles. Cependant, en général, le coût du traitement thermique et la durée de vie de la matrice dans le projet de forgeage restent problématiques, et doivent encore être résolus.

La méthode d'usinage traditionnelle et l'amélioration récente de sa capacité de traitement par l'automatisation ont fait de grands progrès en efficacité et en précision, mais les procédés de base sont encore indissociables d'un traitement pas à pas (tournage, rabotage, fraisage, meulage, perçage, polissage, etc. ) pour compléter la forme de la pièce. La précision d'usinage de la méthode d'usinage est bien meilleure que les autres méthodes d'usinage, mais comme l'utilisation efficace des matériaux est faible et que l'achèvement de sa forme est limité par l'équipement et les outils, certaines pièces ne peuvent pas être usinées. Au contraire, le MIM peut utiliser efficacement des matériaux sans limitation. Pour la fabrication de petites pièces de précision de forme difficile, le procédé MIM est moins coûteux et plus efficace que le traitement mécanique, et est très compétitif.

La technologie MIM n'est pas destinée à concurrencer les méthodes de traitement traditionnelles, mais à combler les lacunes techniques des méthodes de traitement traditionnelles ou les défauts qui ne peuvent pas être produits. La technologie MIM peut jouer ses atouts dans le domaine des pièces réalisées par des méthodes d'usinage traditionnelles. Les avantages techniques du procédé MIM dans la fabrication de pièces permettent de former des pièces structurelles aux structures très complexes.

La technologie de moulage par injection utilise la machine d'injection pour injecter l'ébauche de produit afin de s'assurer que le matériau est entièrement rempli de la cavité du moule, ce qui garantit également la réalisation de la structure très complexe de la pièce. Dans le passé, dans la technologie de traitement traditionnelle, les composants individuels étaient d'abord fabriqués puis assemblés en composants. Lors de l'utilisation de la technologie MIM, il peut être envisagé de l'intégrer dans une seule pièce complète, ce qui réduit considérablement les étapes et simplifie la procédure de traitement. Comparé à d'autres méthodes de travail des métaux, le MIM a une précision dimensionnelle élevée et ne nécessite pas d'usinage secondaire ou seulement une petite quantité de finition.

Le processus de moulage par injection peut former directement des pièces structurelles à parois minces et complexes, la forme du produit est proche des exigences du produit final et la tolérance dimensionnelle des pièces est généralement maintenue à environ ±0.{ {2}}±0.3. En particulier pour réduire le coût de traitement des alliages durs qui sont difficiles à usiner, il est d'une grande importance de réduire la perte de traitement des métaux précieux. Le produit a une microstructure uniforme, une densité élevée et de bonnes performances.

Pendant le processus de pressage, en raison du frottement entre la paroi de la matrice et la poudre et entre la poudre et la poudre, la répartition de la pression de pressage est très inégale, ce qui conduit à la microstructure inégale de l'ébauche pressée, ce qui provoquera la métallurgie des poudres pressées Le retrait est irrégulier pendant le processus de frittage, de sorte que la température de frittage doit être abaissée pour réduire cet effet, ce qui entraîne une grande porosité, une mauvaise compacité du matériau et une faible densité, qui affectent sérieusement les propriétés mécaniques du produit. Au contraire, le processus de moulage par injection est un processus de moulage fluide. L'existence du liant assure la répartition uniforme de la poudre, ce qui peut éliminer les irrégularités de la microstructure de l'ébauche, puis faire en sorte que la densité du produit fritté atteigne la densité théorique du matériau. En général, la densité du produit pressé ne peut atteindre que 85 % de la densité théorique. La densité élevée du produit peut augmenter la résistance, renforcer la ténacité, améliorer la ductilité, la conductivité électrique et thermique et améliorer les propriétés magnétiques. Haute efficacité, facile à réaliser à grande échelle et à grande échelle.

Le moule métallique utilisé dans la technologie MIM a une durée de vie comparable à celle des moules de moulage par injection de plastique d'ingénierie. Le MIM convient à la production de masse de pièces grâce à l'utilisation de moules métalliques. Étant donné que l'ébauche du produit est formée par la machine d'injection, l'efficacité de la production est grandement améliorée, le coût de production est réduit et la cohérence et la répétabilité du produit moulé par injection sont bonnes, offrant ainsi une garantie pour l'industrie à grande échelle et à grande échelle. production. Large gamme de matériaux applicables et larges domaines d'application (acier à base de fer, faiblement allié, rapide, acier inoxydable, alliage gram valve, carbure cémenté).

Les matériaux pouvant être utilisés pour le moulage par injection sont très larges. En principe, tout matériau en poudre pouvant être coulé à haute température peut être transformé en pièces par le procédé MIM, y compris les matériaux difficiles à usiner et les matériaux à haut point de fusion dans les procédés de fabrication traditionnels. En outre, MIM peut également effectuer des recherches sur la formulation des matériaux en fonction des besoins des utilisateurs, fabriquer des alliages dans n'importe quelle combinaison et transformer des matériaux composites en pièces. Les domaines d'application des produits de moulage par injection se sont étendus à tous les domaines de l'économie nationale et ont de larges perspectives de marché.

Processus de post-coulée

1. Traitement thermique : recuit, carbonisation, revenu, trempe, normalisation, revenu de surface

2. Équipement de traitement : CNC, WEDM, tour, fraiseuse, perceuse, rectifieuse, etc.

3. Traitement de surface : pulvérisation de poudre, chromage, peinture, sablage, nickelage, galvanisation, noircissement, polissage, bleuissage, etc.

Moules et appareils d'inspection

1. Durée de vie du moule : généralement semi-permanent. (sauf mousse perdue)

2. Délai de livraison du moule : 10-25 jours (selon la structure et la taille du produit).

3. Maintenance de l'outillage et des moules : Zhongwei est responsable des pièces de précision.

Contrôle de qualité

1. Contrôle de la qualité : le taux de défectueux est inférieur à 0,1 %.

2. Les échantillons et les essais seront inspectés à 100 % pendant la production et avant l'expédition, l'inspection des échantillons pour la production de masse conformément aux normes ISDO ou aux exigences du client

3. Équipement d'essai : détection des défauts, analyseur de spectre, analyseur d'image dorée, machine de mesure à trois coordonnées, équipement d'essai de dureté, machine d'essai de traction.

Application

(1) Ordinateur et ses installations auxiliaires : tels que les pièces d'imprimante, les noyaux magnétiques, les percuteurs, les pièces d'entraînement, etc. ;

(2) Outils : tels que mèches, têtes de coupe, buses, perceuses, fraises hélicoïdales, poinçons, douilles, clés, outils électriques, outils à main, etc. ;

(3) Appareils électroménagers : tels que boîtiers de montres, chaînes de montres, brosses à dents électriques, ciseaux, ventilateurs, têtes de golf, maillons de bijoux, pinces pour stylos à bille, outils de coupe et autres pièces ;

(4) Pièces pour machines médicales : telles que cadre orthodontique, ciseaux, pincettes, etc. ;

(5) Pièces militaires : queue de missile, pièces d'armes à feu, ogives, cache-médicaments, pièces de fusée, etc. ;

(6) Pièces électriques : emballages électroniques, micromoteurs, pièces électroniques, capteurs, etc. ;

(7) Pièces mécaniques : comme la machine à desserrer le coton, la machine textile, la machine à sertir, les machines de bureau, etc. ;

(8) Pièces automobiles et marines: telles que bague intérieure d'embrayage, manchon de fourche, manchon de distributeur, guide de soupape, moyeu synchrone, pièces d'airbag, etc.

Dans l'application d'engrenages en plastique pour meuleuses à pied électriques, les plastiques techniques spéciaux Suzhou Wintone Engineering Plastics WintoneZ33 pour les engrenages résistants à l'usure et silencieux peuvent vous aider à résoudre les problèmes de résistance insuffisante à l'usure et à la fatigue et au bruit relativement fort du POM et du nylon conventionnels. matériaux d'engrenage.

En tant que plastique technique solide et résistant à l'usure, WintoneZ33 possède les caractéristiques les plus remarquables dans les applications d'engrenages : résistant à l'usure, silencieux, résistant à la corrosion, résistant et non affecté par l'humidité.

Comparé aux POM et PA66 traditionnels, WintoneZ33 présente les avantages d'un réducteur miniature, d'une tige de poussée électrique, d'un engrenage EPS du système de direction automobile, d'un engrenage de massage, d'une came de moteur à essence, d'un engrenage moteur central pour vélo électrique, etc. Meilleure résistance à l'usure, silence, élasticité, résistance à la fatigue et résistance à la déformation, le Z33 améliore encore l'élasticité et la ténacité tout en maintenant une bonne rigidité (cette excellente performance mécanique est à -40 degrés Celsius, 0 degrés et elle peut être maintenue et réfléchie à 80 degrés) , ce qui peut aider à résoudre le problème des dents cassées, tout en réduisant considérablement le bruit de frottement. Après application, WintoneZ33 est également meilleur que de nombreux POM et PA66 modifiés résistants à l'usure (tels que le PTFE). , silicone ou bisulfure de molybdène modifié).

Dans l'application d'engrenages résistants à l'usure et silencieux des réducteurs miniatures, le Z33 a une meilleure résistance à l'usure et à la fatigue que le PA12 et le TPEE traditionnels (matériau Hai Cui), et peut également aider à résoudre le problème du couple parfois insuffisant du PA12 et du TPEE . Et le Z33 a un meilleur avantage de coût.

De plus, le Z33 a une bonne résistance à la corrosion et peut être utilisé dans des environnements difficiles exposés à divers produits chimiques dans de nombreux scénarios, tels que les engrenages d'équipement PCB, les engrenages sur les machines textiles d'impression et de teinture, les bagues de retenue et les bagues d'étanchéité pour les systèmes hydrauliques, etc. , avec succès remplacer les coûteux PEEK, PA12, PVDF, PTFE, PA46, certains domaines d'application du TPEE. De plus, le Z33 absorbe peu d'humidité et les performances globales sont peu affectées par l'humidité. L'ensemble du paquet de Wintone Z33 n'a pas besoin d'être cuit à l'avance avant le moulage par injection, et peut être injecté directement, et aucun traitement à l'eau n'est requis après le moulage par injection.