Metalsprøjtestøbningsproces

Metal Injection Molding Process (Metal Powder Injection Molding Technology, MIM for kort) er en ny type pulvermetallurgi næsten-net-form støbeteknologi dannet ved at introducere moderne plastsprøjtestøbningsteknologi inden for pulvermetallurgi.

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. er en samling af sprøjtestøbning af kobberlegeret metal, jernbaseret metalsprøjtestøbning, rustfrit stålbaseret metalsprøjtestøbning, sprøjtestøbning af aluminiumlegeringsmetal, sprøjtestøbning af nikkellegeringsmetal, sprøjtestøbning af koboltlegeringsmetal. støbning, wolframlegering metalsprøjtestøbning En omfattende højteknologisk virksomhed, der integrerer R&D, produktion og salg af sprøjtestøbning, cementeret hårdmetal sprøjtestøbning og pulvermetallurgi strukturelle dele.

Produkt Deskryptering

1. Implementeringsstandarder: virksomheden implementerer strengt ISO9001, ISO14001, IATF16949 certificering

Produkterne har bestået certificeringen af ​​ROHS, FDA EU osv.

2. Produktmaterialestandarder: ISO, GB, ASTM, SAE, EN, DIN, BS, AMS, JIS, ASME, DMS, TOCT, GB

3. Hovedprocesser: metalsprøjtestøbning MIM, pulvermetallurgi PM, investeringsstøbning, trykstøbning af aluminium,

4. Tilgængelige materialer til pulvermetallurgi:

Kobberlegeringer, jernbaser, titanlegeringer, rustfri stålbaser, aluminiumlegeringer, nikkellegeringer, koboltlegeringer, wolframlegeringer, cementerede carbider, hydroxylegeringer, bløde magnetiske materialer og 3D-print kan tilpasses efter kundens krav.

Håndværksteknologi

Den grundlæggende proces for metalsprøjtestøbningsprocessen er som følger: først blandes det faste pulver og det organiske bindemiddel ensartet, og efter granulering sprøjtes de ind i formhulrummet af en sprøjtestøbemaskine under opvarmnings- og plastificeringstilstanden (~ 150 grader) C) at størkne og danne, og derefter bruge Bindemidlet i det dannede emne fjernes ved kemisk eller termisk nedbrydning, og til sidst opnås slutproduktet ved sintring og fortætning. Sammenlignet med traditionelle processer har det karakteristika af høj præcision, ensartet organisation, fremragende ydeevne og lave produktionsomkostninger. Dets produkter er meget udbredt inden for elektronisk informationsteknik, biomedicinsk udstyr, kontorudstyr, biler, maskiner, hardware, sportsudstyr, urindustrien, våben- og rumfartsindustrien. Derfor antages det generelt, at udviklingen af ​​denne teknologi vil føre til en revolution inden for deleformnings- og forarbejdningsteknologi og er kendt som "den mest populære delformningsteknologi i dag" og "formningsteknologi i det 21. århundrede"

Historie og nuværende situation

Den blev opfundet af Parmatech i Californien i 1973. I begyndelsen af ​​1980'erne investerede mange lande i Europa og Japan også meget energi på at studere denne teknologi, og den blev hurtigt promoveret. Især i midten af-1980erne har denne teknologi udviklet sig med stormskridt siden dens industrialisering, og den stiger med en forbløffende hastighed hvert år. Indtil videre er der mere end 100 virksomheder i mere end 10 lande og regioner som USA, Vesteuropa og Japan, som beskæftiger sig med produktudvikling, forskning og salg af denne teknologi. Japan er meget aktiv i konkurrencen og har enestående præstationer. Mange store virksomheder har deltaget i promoveringen af ​​MIM-industrien, herunder Pacific Metals, Mitsubishi Steel, Kawasaki Steel, Kobe Steel, Sumitomo Mining, Seiko-Epson, Datong specialstål osv. På nuværende tidspunkt er der mere end 40 virksomheder, der specialiserer sig i MIM-industrien i Japan, og den samlede salgsværdi af deres MIM-industriprodukter har allerede overgået Europas og er ved at indhente USA. Indtil videre har mere end 100 virksomheder rundt om i verden været engageret i produktudvikling, forskning og salg af denne teknologi. MIM-teknologi er derfor blevet det mest aktive frontier-teknologifelt i den nye fremstillingsindustri. Det er repræsenteret af den banebrydende teknologi i verdens metallurgiske industri. MIM-teknologi er hovedretningen for udvikling af pulvermetallurgiteknologi.

Processens egenskaber

Metal Injection Molding Process-teknologi er et produkt, der integrerer plaststøbningsteknologi, polymerkemi, pulvermetallurgiteknologi og metalmaterialevidenskab og andre discipliner. , Tredimensionelle kompleksformede strukturelle dele kan hurtigt og præcist materialisere designideer til produkter med visse strukturelle og funktionelle egenskaber, og kan direkte masseproducere dele, hvilket er en ny revolution i den produktionsteknologiske industri. Denne procesteknologi har ikke kun fordelene ved en mindre konventionel pulvermetallurgiproces, ingen skæring eller mindre skæring, høje økonomiske fordele, men overvinder også manglerne ved traditionelle pulvermetallurgiprodukter, ujævne materialer, lave mekaniske egenskaber, svære at danne tynde vægge og komplekse strukturer. Specielt velegnet til masseproduktion af små, komplekse og metaldele med specielle krav. Den teknologiske proces er bindemiddel → blanding → sprøjtestøbning → affedtning → sintring → efterbehandling.

Forberedelse af råmateriale: Det første trin er at fremstille en pulverblanding af metal og polymer. Det pulvermetal, der anvendes her, er meget bedre end det pulvermetal, der anvendes i traditionelle pulvermetallurgiprocesser (normalt under 20 mikron). Pulvermetal blandes med et varmt termoplastisk bindemiddel, afkøles og pelletiseres derefter til et homogent råmateriale i granulær form. Det resulterende råmateriale er typisk 60% metal og 40% polymer efter volumen.

Sprøjtestøbning: Pulverråmaterialer støbes med samme udstyr og forme som plastsprøjtestøbning. Formhulrummet er dog designet til at være cirka 20 procent højere for at tage højde for en del krympning under sintring. I en sprøjtestøbningscyklus smeltes råmaterialet og sprøjtes ind i et formhulrum, hvor det afkøles og størkner til delens form. Den støbte "grønne" del er poppet og derefter renset for at fjerne alt glimmer.

Opløsningsmiddelaffedtning: Dette trin fjerner det polymere bindemiddel fra metallet. I nogle tilfælde udføres først opløsningsmiddelaffedtning, hvor den "grønne" del lægges i et vand- eller kemikaliebad for at opløse det meste af klæbemidlet. Efter (i stedet for) dette trin udføres termisk afbinding eller forsintring. Den "grønne" del blev opvarmet i en lavtemperaturovn for at fjerne polymerbindemidlet ved fordampning. Som følge heraf vil de resterende "brune" metaldele indeholde omkring 40 procent af pladsen.

• Sintring:Det sidste trin er at sintre den "brune" del i en højtemperaturovn (op til 2500*F) for at reducere det tomme rum til omkring 1-5 procent, hvilket resulterer i en høj tæthed (95-99 procent) metal del. Ovnen bruger en inert gas ved en temperatur tæt på 85 procent af metallets smeltepunkt. Denne metode fjerner porer fra materialet og krymper delen til 75-85 procent af dens formstøbte størrelse. Dette svind forekommer dog ensartet og kan forudsiges nøjagtigt. Den resulterende del bevarer den oprindelige formstøbte form med høje tolerancer, men er nu tættere.

Efter sintringsprocessen kræves ingen sekundære operationer for at forbedre tolerancer eller overfladefinish. Men ligesom støbte metaldele kan flere sekundære operationer udføres for at tilføje funktioner, forbedre materialeegenskaber eller samle andre dele. For eksempel kan sprøjtestøbte metaldele bearbejdes, varmebehandles eller svejses.

De fleste af sprøjtestøbningsdesignreglerne gælder stadig, når man designer dele, der skal fremstilles ved hjælp af metalsprøjtestøbning. Der er dog nogle undtagelser eller tilføjelser, såsom:

Vægtykkelse: Som med plastsprøjtestøbning skal vægtykkelsen minimeres og holdes ensartet hele vejen igennem. Navnlig i metalsprøjtestøbningsprocessen reducerer minimering af vægtykkelsen ikke kun materialevolumen og cyklustid, men reducerer også afgummi- og sintringstiden.

I modsætning til plastsprøjtestøbning bruger mange sprøjtestøbte metaldele polymerbindere til pulveriserede materialer, der er lettere at frigive end forme. Derudover udstødes sprøjtestøbte metaldele, før de afkøles helt og krymper formfunktionerne, fordi metalpulveret i blandingen er længere tid om at afkøle.

• Sintringsstøtte:Under sintringsprocessen skal sprøjtestøbte metaldele understøttes korrekt, ellers kan de sno sig, når de krymper. Standard flade bakker kan bruges ved at designe dele med plane overflader i samme plan. Ellers kan dyrere tilpasset support være påkrævet.

• Efterbehandling:For dele med mere præcise størrelseskrav kræves nødvendig efterbehandling. Denne proces er den samme som varmebehandlingsprocessen for konventionelle metalprodukter.

• Funktioner i MIM-processen:

Sammenligning af MIM-processer og andre behandlingsprocesser

Partikelstørrelsen af ​​det rå pulver, der bruges i MIM, er 2-15 μm, mens partikelstørrelsen af ​​råpulveret fra traditionel pulvermetallurgi for det meste er 50-100 μm. Det færdige produkt af MIM-processen har en høj densitet på grund af brugen af ​​fine pulvere. MIM-processen har fordelene ved den traditionelle pulvermetallurgiproces, og den høje grad af formfrihed kan ikke opnås ved den traditionelle pulvermetallurgiproces. Traditionel pulvermetallurgi er begrænset til formens styrke og fyldningstæthed, og formen er for det meste todimensionel cylindrisk.

Den traditionelle præcisionsstøbning aftørringsproces er en ekstremt effektiv teknologi til fremstilling af produkter med komplekse former. I de senere år kan brugen af ​​keramiske kerner bruges til at færdiggøre færdige produkter med slidser og dybe huller. Men på grund af styrken af ​​den keramiske kerne og begrænsningen af ​​flydende støbeopløsning har processen stadig nogle tekniske vanskeligheder. Generelt er denne proces mere velegnet til fremstilling af store og mellemstore dele, og MIM-processen er mere velegnet til små og kompleksformede dele. Sammenligningselementer Fremstillingsproces MIM-proces Traditionel pulvermetallurgi-proces Pulverpartikelstørrelse (μm) 2-1550-100 Relativ massefylde ( procent ) 95-9880-85 Produktvægt (g) Mindre end eller lig med 400 gram 10- hundredvis Produkt form Tredimensionel kompleks form Todimensionel enkel form mekaniske egenskaber fordele og ulemper.

Sammenligningen af ​​MIM-proces og traditionel pulvermetallurgi-støbeproces bruges til materialer med lavt smeltepunkt og god flydende støbevæske, såsom aluminium og zinklegeringer. Produkterne fra denne proces har begrænset styrke, slidstyrke og korrosionsbestandighed på grund af materialebegrænsninger. MIM-processen kan behandle flere råvarer.

Præcisionsstøbeprocessen, selvom præcisionen og kompleksiteten af ​​dens produkter er blevet forbedret i de senere år, er stadig ringere end afvoksningsprocessen og MIM-processen. Pulversmedning er en vigtig udvikling og er blevet anvendt til masseproduktion af plejlstænger. Men generelt er omkostningerne til varmebehandling og matricens levetid i smedeprojektet stadig problematiske, som stadig skal løses yderligere.

Den traditionelle bearbejdningsmetode og den seneste forbedring af dens forarbejdningskapacitet ved automatisering har gjort store fremskridt med hensyn til effekt og nøjagtighed, men de grundlæggende procedurer er stadig uadskillelige fra trin-for-trin bearbejdning (drejning, høvling, fræsning, slibning, boring, polering, osv. ) for at færdiggøre delformen. Bearbejdningsnøjagtigheden af ​​bearbejdningsmetoden er meget bedre end andre bearbejdningsmetoder, men fordi den effektive udnyttelse af materialer er lav, og færdiggørelsen af ​​dens form er begrænset af udstyr og værktøjer, kan nogle dele ikke bearbejdes. Tværtimod kan MIM effektivt bruge materialer uden begrænsning. Til fremstilling af små, vanskelige præcisionsdele har MIM-processen lavere omkostninger og højere effektivitet end mekanisk behandling og er yderst konkurrencedygtig.

MIM-teknologien skal ikke konkurrere med traditionelle forarbejdningsmetoder, men at afhjælpe de tekniske mangler ved traditionelle forarbejdningsmetoder eller de defekter, der ikke kan fremstilles. MIM-teknologien kan spille sine styrker inden for dele fremstillet ved traditionelle bearbejdningsmetoder. De tekniske fordele ved MIM-processen ved fremstilling af dele kan danne strukturelle dele med meget komplekse strukturer.

Sprøjtestøbningsteknologien bruger sprøjtemaskinen til at injicere produktemnet for at sikre, at materialet er fuldt ud fyldt med formhulrummet, hvilket også sikrer realiseringen af ​​delens meget komplekse struktur. Tidligere blev der i den traditionelle forarbejdningsteknologi først lavet individuelle komponenter og derefter samlet til komponenter. Ved brug af MIM-teknologi kan det overvejes at integrere i en komplet enkelt del, hvilket i høj grad reducerer trinene og forenkler behandlingsproceduren. Sammenlignet med andre metalbearbejdningsmetoder har MIM høj dimensionsnøjagtighed og kræver ikke sekundær bearbejdning eller kun en lille mængde efterbehandling.

Sprøjtestøbningsprocessen kan direkte danne tyndvæggede og komplekse strukturelle dele, produktets form er tæt på kravene til det endelige produkt, og delenes dimensionelle tolerance holdes generelt på ca. ±0.{ {2}}±0.3. Især for at reducere forarbejdningsomkostningerne for hårde legeringer, som er svære at bearbejde, er det af stor betydning at reducere forarbejdningstabet af ædelmetaller. Produktet har ensartet mikrostruktur, høj densitet og god ydeevne.

Under presseprocessen, på grund af friktionen mellem matricevæggen og pulveret og mellem pulveret og pulveret, er pressetrykfordelingen meget ujævn, hvilket fører til den ujævne mikrostruktur af det pressede emne, hvilket vil forårsage den pressede pulvermetallurgi dele, der skal være Krympningen er ujævn under sintringsprocessen, så sintringstemperaturen skal sænkes for at reducere denne effekt, hvilket resulterer i stor porøsitet, dårlig materialekompakthed og lav densitet, som alvorligt påvirker produktets mekaniske egenskaber. Tværtimod er sprøjtestøbningsprocessen en flydende støbeproces. Tilstedeværelsen af ​​bindemidlet sikrer en ensartet fordeling af pulveret, hvilket kan eliminere ujævnheden i emnets mikrostruktur og derefter få densiteten af ​​det sintrede produkt til at nå den teoretiske densitet af materialet. Generelt kan densiteten af ​​det pressede produkt kun nå 85 procent af den teoretiske densitet. Produktets høje tæthed kan øge styrken, styrke sejheden, forbedre duktiliteten, elektrisk og termisk ledningsevne og forbedre de magnetiske egenskaber. Høj effektivitet, let at opnå storskala og storskala produktion.

Metalformen, der bruges i MIM-teknologien, har en levetid, der kan sammenlignes med den for tekniske plastsprøjtestøbeforme. MIM er velegnet til masseproduktion af dele på grund af brugen af ​​metalforme. Da produktemnet dannes af injektionsmaskinen, er produktionseffektiviteten væsentligt forbedret, produktionsomkostningerne reduceres, og konsistensen og repeterbarheden af ​​det sprøjtestøbte produkt er god, hvilket giver en garanti for storstilet og storstilet industri. produktion. Bredt udvalg af anvendelige materialer og brede anvendelsesområder (jernbaseret, lavlegeret, højhastighedsstål, rustfrit stål, gramventillegering, cementeret hårdmetal).

Materialerne, der kan bruges til sprøjtestøbning, er meget brede. I princippet kan ethvert pulvermateriale, der kan hældes ved høj temperatur, formes til dele ved MIM-processen, herunder svært bearbejdelige materialer og højtsmeltende materialer i traditionelle fremstillingsprocesser. Derudover kan MIM også udføre materialeformuleringsforskning i henhold til brugernes krav, fremstille legeringsmaterialer i enhver kombination og forme kompositmaterialer til dele. Anvendelsesområderne for sprøjtestøbningsprodukter har spredt sig til alle områder af den nationale økonomi og har brede markedsudsigter.

Efterstøbningsproces

1. Varmebehandling: udglødning, karbonisering, temperering, bratkøling, normalisering, overfladetempering

2. Bearbejdningsudstyr: CNC, WEDM, drejebænk, fræsemaskine, boremaskine, slibemaskine osv.;

3. Overfladebehandling: pulversprøjtning, forkromning, maling, sandblæsning, fornikling, galvanisering, sværtning, polering, blåning mv.

Forme og inspektionsarmaturer

1. Formens levetid: normalt semipermanent. (bortset fra tabt skum)

2. Leveringstid for forme: 10-25 dage (i henhold til produktstruktur og produktstørrelse).

3. Værktøj og formvedligeholdelse: Zhongwei er ansvarlig for præcisionsdele.

Kvalitetskontrol

1. Kvalitetskontrol: den defekte andel er mindre end 0,1 procent .

2. Prøver og prøvekørsel vil blive 100 procent inspiceret under produktion og før forsendelse, prøveinspektion til masseproduktion i henhold til ISDO-standarder eller kundekrav

3. Testudstyr: fejldetektion, spektrumanalysator, gylden billedanalysator, tre-koordinatmålemaskine, hårdhedstestudstyr, trækprøvemaskine.

Ansøgning

(1) Computer og dens hjælpefaciliteter: såsom printerdele, magnetiske kerner, slagstifter, drevdele osv.;

(2) Værktøj: såsom bor, skærehoveder, dyser, pistolbor, spiralfræsere, stanser, fatninger, skruenøgler, elektrisk værktøj, håndværktøj osv.;

(3) Husholdningsapparater: såsom urkasser, urkæder, elektriske tandbørster, sakse, blæsere, golfhoveder, smykkeled, kuglepenneklemmer, skæreværktøj og andre dele;

(4) Dele til medicinske maskiner: såsom ortodontisk ramme, sakse, pincet osv.;

(5) Militære dele: missilhale, pistoldele, sprænghoveder, narkodæksel, tændrørsdele osv.;

(6) Elektriske dele: elektronisk emballage, mikromotorer, elektroniske dele, sensorenheder osv.;

(7) Mekaniske dele: såsom bomuldsløsnemaskine, tekstilmaskine, krympemaskine, kontormaskiner osv.;

(8) Bil- og marinedele: såsom koblings indre ring, gaffelbøsning, fordelerbøsning, ventilstyr, synkront nav, airbagdele osv.

Ved anvendelse af plastgear til elektriske fodslibere kan Suzhou Wintone Engineering Plastics WintoneZ33 specielle ingeniørplast til slidbestandige og lydløse gear hjælpe dig med at løse problemerne med utilstrækkelig slidstyrke og træthedsmodstand og relativt høj støj fra konventionel POM og nylon gear materialer.

Som en sej og slidstærk ingeniørplast har WintoneZ33 de mest bemærkelsesværdige egenskaber i gearapplikationer: slidbestandig, støjsvag, korrosionsbestandig, sej og ikke påvirket af fugt.

Sammenlignet med traditionelle POM og PA66 har WintoneZ33 fordelene ved miniaturereduktionsgearkasse, elektrisk trykstang, EPS-gear i automobilstyresystem, massagegear, benzinmotorknast, el-cykel midtmonteret motorgear osv. Bedre slidstyrke, støjsvaghed, elasticitet, udmattelsesmodstand og deformationsmodstand, Z33 forbedrer elasticiteten og sejheden yderligere, samtidig med at den bevarer god stivhed (denne fremragende mekaniske ydeevne er ved -40 grader Celsius, 0 grader og den kan opretholdes og reflekteres ved 80 grader) , som kan hjælpe med at løse problemet med knækkede tandhjul, og samtidig i høj grad reducere friktionsstøj. Efter påføring er WintoneZ33 også bedre end mange slidbestandige modificerede POM og PA66 (såsom PTFE). , modificeret med silikone eller molybdændisulfid).

Ved anvendelse af slidbestandige og lydløse gear i miniaturereduktionsgearkasser har Z33 bedre slidstyrke og udmattelsesbestandighed end traditionelle PA12 og TPEE (Hai Cui-materiale), og kan også hjælpe med at løse problemet med til tider utilstrækkeligt drejningsmoment på PA12 og TPEE . Og Z33 har en bedre omkostningsfordel.

Derudover har Z33 god korrosionsbestandighed og kan bruges i barske miljøer, der er udsat for forskellige kemikalier i mange scenarier, såsom PCB-udstyrsgear, gear til trykning og farvning af tekstilmaskiner, holderinge og tætningsringe til hydrauliske systemer osv. erstatte de dyre PEEK, PA12, PVDF, PTFE, PA46, nogle anvendelsesområder for TPEE. Derudover har Z33 ringe fugtoptagelse, og den samlede ydeevne påvirkes lidt af fugt. Hele pakken med Wintone Z33 skal ikke bages på forhånd før sprøjtestøbning, og kan sprøjtes direkte, og der kræves ingen vandbehandling efter sprøjtestøbning.