Metallformsprutningsprocess

Metal Injection Moulding Process (Metal Powder Injection Moulding Technology, förkortat MIM) är en ny typ av pulvermetallurgi nära-nätformsformningsteknik som bildas genom att introducera modern plastformsprutningsteknik inom pulvermetallurgiområdet.

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. är en samling av formsprutning av kopparlegerade metaller, formsprutning av järnbaserad metall, formsprutning av rostfritt stål, formsprutning av aluminiumlegeringar, formsprutning av nickellegeringar, metallinsprutning av koboltlegeringar gjutning, formsprutning av volframlegerade metaller Ett omfattande högteknologiskt företag som integrerar FoU, produktion och försäljning av formsprutning, formsprutning av hårdmetall och pulvermetallurgiska strukturdelar.

Produkt Description

1. Implementeringsstandarder: företaget implementerar strikt ISO9001, ISO14001, IATF16949 certifiering

Produkterna har klarat certifieringen av ROHS, FDA EU, etc.

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

3. Huvudprocesser: metallformsprutning MIM, pulvermetallurgi PM, investeringsgjutning, pressgjutning av aluminium,

4. Tillgängliga material för pulvermetallurgi:

Kopparlegeringar, järnbaser, titanlegeringar, rostfria stålbaser, aluminiumlegeringar, nickellegeringar, koboltlegeringar, volframlegeringar, hårdmetaller, hydroxilegeringar, mjuka magnetiska material och 3D-utskrift kan anpassas efter kundens krav.

Hantverksteknik

Den grundläggande processen för metallformsprutningsprocessen är som följer: först blandas det fasta pulvret och det organiska bindemedlet enhetligt, och efter granulering injiceras de i formhåligheten av en formsprutningsmaskin under uppvärmning och mjukningstillstånd (~150 grader) C) att stelna och forma, och sedan använda. Bindemedlet i det bildade ämnet avlägsnas genom kemisk eller termisk sönderdelning, och slutligen erhålls slutprodukten genom sintring och förtätning. Jämfört med traditionella processer har den egenskaperna hög precision, enhetlig organisation, utmärkt prestanda och låg produktionskostnad. Dess produkter används i stor utsträckning inom elektronisk informationsteknik, biomedicinsk utrustning, kontorsutrustning, bilar, maskiner, hårdvara, sportutrustning, klockindustri, vapen och flygindustri. Därför tror man allmänt att utvecklingen av denna teknik kommer att leda till en revolution inom delformnings- och bearbetningsteknik, och är känd som "den mest populära delformningstekniken idag" och "formningstekniken under 2000-talet"

Historik och aktuell situation

Den uppfanns av Parmatech i Kalifornien 1973. I början av 1980-talet satsade många länder i Europa och Japan också mycket energi på att studera denna teknik, och den marknadsfördes snabbt. Speciellt i mitten av-1980talet har den här tekniken utvecklats med stormsteg sedan industrialiseringen, och den ökar i en häpnadsväckande takt varje år. Hittills finns det mer än 100 företag i mer än 10 länder och regioner som USA, Västeuropa och Japan, som är engagerade i produktutveckling, forskning och försäljning av denna teknik. Japan är mycket aktiva i konkurrensen och har enastående prestationer. Många stora företag har deltagit i marknadsföringen av MIM-industrin, inklusive Pacific Metals, Mitsubishi Steel, Kawasaki Steel, Kobe Steel, Sumitomo Mining, Seiko-Epson, Datong specialstål, etc. För närvarande finns det mer än 40 företag som specialiserar sig på MIM-industrin i Japan, och det totala försäljningsvärdet för deras MIM-industriprodukter har redan överträffat Europas och håller på att komma ikapp USA. Hittills har mer än 100 företag runt om i världen varit engagerade i produktutveckling, forskning och försäljning av denna teknik. MIM-tekniken har därför blivit det mest aktiva frontierteknologiområdet inom den nya tillverkningsindustrin. Den representeras av den banbrytande teknologin inom världens metallurgiska industri. MIM-tekniken är huvudriktningen för utvecklingen av pulvermetallurgiteknologi.

Processegenskaper

Metal Injection Molding Process-teknik är en produkt som integrerar plastformningsteknik, polymerkemi, pulvermetallurgiteknik och metallmaterialvetenskap och andra discipliner. , Tredimensionella komplexa strukturella delar kan snabbt och exakt materialisera designidéer till produkter med vissa strukturella och funktionella egenskaper, och kan direkt massproducera delar, vilket är en ny revolution inom tillverkningsteknikindustrin. Denna processteknologi har inte bara fördelarna med en mindre konventionell pulvermetallurgisk process, ingen skärning eller mindre skärning, höga ekonomiska fördelar, utan övervinner också bristerna hos traditionella pulvermetallurgiprodukter, ojämna material, låga mekaniska egenskaper, svåra att forma tunna väggar och komplexa strukturer. Speciellt lämplig för massproduktion av små, komplexa och metalldelar med speciella krav. Den tekniska processen är bindemedel → blandning → formsprutning → avfettning → sintring → efterbearbetning.

Råmaterialberedning: Det första steget är att förbereda en pulverblandning av metall och polymer. Pulvermetallen som används här är mycket bättre än den pulvermetall som används i traditionella pulvermetallurgiska processer (vanligtvis under 20 mikron). Pulvermetall blandas med ett varmt termoplastiskt bindemedel, kyls och pelletiseras sedan till ett homogent råmaterial i granulär form. Det resulterande utgångsmaterialet är typiskt 60 volymprocent metall och 40 volymprocent polymer.

Formsprutning: Pulverråvaror gjuts med samma utrustning och formar som plastformsprutning. Emellertid är formhåligheten utformad för att vara ungefär 20 procent högre för att ta hänsyn till delars krympning under sintring. I en formsprutningscykel smälts råmaterialet och sprutas in i en formhålighet där det svalnar och stelnar till delens form. Den gjutna "gröna" delen poppas och rengörs sedan för att ta bort allt glitter.

Lösningsmedelsavfettning: Detta steg tar bort det polymera bindemedlet från metallen. I vissa fall utförs lösningsmedelsavfettning först, där den "gröna" delen placeras i ett vatten- eller kemikaliebad för att lösa upp det mesta av limmet. Efter (i stället för) detta steg utförs termisk avbindning eller försintring. Den "gröna" delen upphettades i en lågtemperaturugn för att avlägsna polymerbindemedlet genom avdunstning. Som ett resultat kommer de återstående "bruna" metalldelarna att innehålla cirka 40 procent av utrymmet.

• Sintring:Det sista steget är att sintra den "bruna" delen i en högtemperaturugn (upp till 2500*F) för att minska det tomma utrymmet till cirka 1-5 procent, vilket resulterar i en hög densitet (95-99 procent) metalldel. Ugnen använder en inert gas vid en temperatur nära 85 procent av metallens smältpunkt. Den här metoden tar bort porer från materialet och krymper delen till 75-85 procent av dess format. Denna krympning sker emellertid likformigt och kan förutsägas exakt. Den resulterande delen bibehåller den ursprungliga gjutna formen med höga toleranser, men är nu tätare.

Efter sintringsprocessen krävs inga sekundära operationer för att förbättra toleranser eller ytfinish. Men precis som gjutna metalldelar kan flera sekundära operationer utföras för att lägga till funktioner, förbättra materialegenskaper eller sätta ihop andra delar. Till exempel kan formsprutade metalldelar bearbetas, värmebehandlas eller svetsas.

De flesta av konstruktionsreglerna för formsprutning gäller fortfarande när man designar delar som ska tillverkas med hjälp av formsprutning av metall. Det finns dock några undantag eller tillägg, till exempel:

Väggtjocklek: Precis som med formsprutning av plast bör väggtjockleken minimeras och hållas enhetlig hela tiden. Särskilt i metallformsprutningsprocessen minskar minimering av väggtjockleken inte bara materialvolymen och cykeltiden, utan minskar också avsmutsnings- och sintringstiden.

Till skillnad från formsprutning av plast använder många formsprutade metalldelar polymerbindemedel för pulverformiga material som är lättare att släppa än formar. Dessutom kastas formsprutade metalldelar ut innan de svalnar helt och krymper formfunktioner eftersom metallpulvret i blandningen tar längre tid att svalna.

• Sintringsstöd:Under sintringsprocessen måste formsprutade metalldelar stödjas ordentligt, annars kan de vrida sig när de krymper. Standard platta brickor kan användas genom att designa delar med plana ytor på samma plan. Annars kan dyrare anpassad support behövas.

• Efterbehandling:För detaljer med mer exakta storlekskrav krävs nödvändig efterbearbetning. Denna process är densamma som värmebehandlingsprocessen för konventionella metallprodukter.

• Funktioner i MIM-processen:

Jämförelse av MIM-processer och andra processer

Partikelstorleken för råpulvret som används i MIM är 2-15 μm, medan partikelstorleken för råpulvret från traditionell pulvermetallurgi är mestadels 50-100 μm. Den färdiga produkten av MIM-processen har en hög densitet på grund av användningen av fina pulver. MIM-processen har fördelarna med den traditionella pulvermetallurgiska processen, och den höga graden av frihet i form kan inte uppnås med den traditionella pulvermetallurgiska processen. Traditionell pulvermetallurgi är begränsad till formens styrka och fyllningstäthet, och formen är mestadels tvådimensionell cylindrisk.

Den traditionella avtorkningsprocessen för precisionsgjutning är en extremt effektiv teknik för att tillverka produkter med komplexa former. Under senare år har användningen av keramiska kärnor kunnat användas för att färdigställa färdiga produkter med slitsar och djupa hål. Men på grund av styrkan hos den keramiska kärnan och begränsningen av flytbarheten hos gjutlösningen har processen fortfarande vissa tekniska svårigheter. Generellt sett är denna process mer lämplig för tillverkning av stora och medelstora delar, och MIM-processen är mer lämplig för små och komplexa delar. Jämförelseartiklar Tillverkningsprocess MIM-process Traditionell pulvermetallurgiprocess Pulverpartikelstorlek (μm) 2-1550-100 Relativ densitet ( procent ) 95-9880-85 Produktvikt (g) Mindre än eller lika med 400 gram 10-hundratals Produkt form Tredimensionell komplex form Tvådimensionell enkel form mekaniska egenskaper för- och nackdelar.

Jämförelsen mellan MIM-processen och den traditionella pulvermetallurgiska pressgjutningsprocessen används för material med låg smältpunkt och god flytbarhet hos gjutvätskan såsom aluminium och zinklegeringar. Produkterna i denna process har begränsad styrka, slitstyrka och korrosionsbeständighet på grund av materialbegränsningar. MIM-processen kan bearbeta fler råvaror.

Precisionsgjutningsprocessen, även om precisionen och komplexiteten hos dess produkter har förbättrats under de senaste åren, är fortfarande sämre än avvaxningsprocessen och MIM-processen. Pulversmide är en viktig utveckling och har använts för massproduktion av vevstakar. Men i allmänhet är kostnaden för värmebehandling och livslängden för formen i smidesprojektet fortfarande problematiska, som fortfarande behöver lösas ytterligare.

Den traditionella bearbetningsmetoden och den senaste förbättringen av dess bearbetningskapacitet genom automatisering har gjort stora framsteg i effekt och noggrannhet, men de grundläggande procedurerna är fortfarande oskiljaktiga från steg-för-steg-bearbetning (svarvning, hyvling, fräsning, slipning, borrning, polering, etc. ) för att slutföra delformen. Bearbetningsnoggrannheten för bearbetningsmetoden är mycket bättre än andra bearbetningsmetoder, men eftersom den effektiva användningen av material är låg och fullbordandet av dess form begränsas av utrustning och verktyg, kan vissa delar inte bearbetas. Tvärtom kan MIM effektivt använda material utan begränsning. För tillverkning av små, svårformade precisionsdelar har MIM-processen lägre kostnad och högre effektivitet än mekanisk bearbetning och är mycket konkurrenskraftig.

MIM-tekniken är inte att konkurrera med traditionella bearbetningsmetoder, utan att kompensera för de tekniska bristerna med traditionella bearbetningsmetoder eller de defekter som inte kan produceras. MIM-tekniken kan spela sina styrkor inom området för detaljer tillverkade med traditionella bearbetningsmetoder. De tekniska fördelarna med MIM-processen vid tillverkning av delar kan bilda strukturella delar med mycket komplexa strukturer.

Formsprutningstekniken använder injektionsmaskinen för att injicera produktämnet för att säkerställa att materialet är helt fyllt med formhåligheten, vilket också säkerställer förverkligandet av delens mycket komplexa struktur. Tidigare, i den traditionella bearbetningstekniken, tillverkades först enskilda komponenter och sattes sedan samman till komponenter. Vid användning av MIM-teknik kan det övervägas att integreras i en komplett enskild del, vilket avsevärt minskar stegen och förenklar bearbetningsproceduren. Jämfört med andra metallbearbetningsmetoder har MIM hög måttnoggrannhet och kräver ingen sekundär bearbetning eller endast en liten mängd efterbearbetning.

Formsprutningsprocessen kan direkt bilda tunnväggiga och komplexa strukturella delar, formen på produkten är nära kraven för slutprodukten, och dimensionstoleransen för delarna hålls i allmänhet på ungefär ±0.{ {2}}±0.3. Speciellt för att minska bearbetningskostnaden för hårda legeringar som är svåra att bearbeta är det av stor betydelse att minska bearbetningsförlusten av ädelmetaller. Produkten har enhetlig mikrostruktur, hög densitet och bra prestanda.

Under pressningsprocessen, på grund av friktionen mellan formväggen och pulvret och mellan pulvret och pulvret, är presstrycksfördelningen mycket ojämn, vilket leder till den ojämna mikrostrukturen hos det pressade ämnet, vilket kommer att orsaka den pressade pulvermetallurgin delar som ska vara Krympningen är ojämn under sintringsprocessen, så sintringstemperaturen måste sänkas för att minska denna effekt, vilket resulterar i stor porositet, dålig materialkompakthet och låg densitet, vilket allvarligt påverkar produktens mekaniska egenskaper. Tvärtom är formsprutningsprocessen en flytande formningsprocess. Förekomsten av bindemedlet säkerställer en enhetlig fördelning av pulvret, vilket kan eliminera ojämnheten i ämnets mikrostruktur och sedan få den sintrade produktens densitet att nå materialets teoretiska densitet. I allmänhet kan densiteten hos den pressade produkten endast nå 85 procent av den teoretiska densiteten. Produktens höga densitet kan öka styrkan, stärka segheten, förbättra duktiliteten, elektrisk och termisk ledningsförmåga och förbättra de magnetiska egenskaperna. Hög effektivitet, lätt att uppnå storskalig och storskalig produktion.

Metallformen som används i MIM-tekniken har en livslängd som är jämförbar med den för tekniska formsprutningsformar av plast. MIM är lämplig för massproduktion av delar på grund av användningen av metallformar. Eftersom produktämnet bildas av injektionsmaskinen förbättras produktionseffektiviteten avsevärt, produktionskostnaden reduceras och konsistensen och repeterbarheten hos den formsprutade produkten är god, vilket ger en garanti för storskalig och storskalig industri produktion. Brett utbud av tillämpliga material och breda användningsområden (järnbaserat, låglegerat, snabbstål, rostfritt stål, gramventillegering, hårdmetall).

Materialen som kan användas för formsprutning är mycket breda. I princip kan alla pulvermaterial som kan hällas vid hög temperatur formas till delar genom MIM-processen, inklusive svårbearbetade material och högsmältande material i traditionella tillverkningsprocesser. Dessutom kan MIM även bedriva materialformuleringsforskning enligt användarens krav, tillverka legeringsmaterial i valfri kombination och forma kompositmaterial till delar. Användningsområdena för formsprutningsprodukter har spridit sig till alla områden av den nationella ekonomin och har breda marknadsutsikter.

Efter gjutningsprocessen

1. Värmebehandling: glödgning, karbonisering, härdning, härdning, normalisering, ythärdning

2. Bearbetningsutrustning: CNC, WEDM, svarv, fräsmaskin, borrmaskin, kvarn, etc.;

3. Ytbehandling: pulversprutning, kromplätering, målning, sandblästring, nickelplätering, galvanisering, svärtning, polering, blåning, etc.

Formar och inspektionsfixturer

1. Formens livslängd: vanligtvis semipermanent. (förutom förlorat skum)

2. Formens leveranstid: 10-25 dagar (enligt produktstruktur och produktstorlek).

3. Verktyg och formunderhåll: Zhongwei ansvarar för precisionsdelar.

Kvalitetskontroll

1. Kvalitetskontroll: andelen defekta är mindre än 0,1 procent .

2. Prover och provkörning kommer att inspekteras till 100 procent under produktion och före leverans, provinspektion för massproduktion enligt ISDO-standarder eller kundkrav

3. Testutrustning: feldetektering, spektrumanalysator, gyllene bildanalysator, trekoordinatmätmaskin, hårdhetstestutrustning, dragprovningsmaskin.

Ansökan

(1) Dator och dess hjälputrustning: såsom skrivardelar, magnetiska kärnor, slagstift, drivdelar, etc.;

(2) Verktyg: såsom borr, skärhuvuden, munstycken, pistolborrar, spiralfräsar, stansar, hylsor, skiftnycklar, elektriska verktyg, handverktyg, etc.;

(3) Hushållsapparater: såsom klockfodral, klockkedjor, elektriska tandborstar, saxar, fläktar, golfhuvuden, smyckeslänkar, klämmor för kulspetspennor, skärverktygsbitar och andra delar;

(4) Delar för medicinska maskiner: såsom ortodontisk ram, sax, pincett, etc.;

(5) Militära delar: missilsvans, vapendelar, stridsspetsar, drogskydd, tändrörsdelar etc.;

(6) Elektriska delar: elektronisk förpackning, mikromotorer, elektroniska delar, sensoranordningar, etc.;

(7) Mekaniska delar: såsom bomullslossningsmaskin, textilmaskin, pressmaskin, kontorsmaskiner, etc.;

(8) Bil- och marindelar: såsom kopplings innerring, gaffelhylsa, fördelarhylsa, ventilstyrning, synkront nav, krockkuddedelar, etc.

Vid tillämpningen av plastväxlar för elektriska fotslipar kan Suzhou Wintone Engineering Plastics WintoneZ33 speciella tekniska plaster för slitstarka och tysta växlar hjälpa dig att lösa problemen med otillräcklig slitstyrka och utmattningsbeständighet och relativt högt ljud från konventionell POM och nylon redskapsmaterial.

Som en tuff och slitstark teknisk plast har WintoneZ33 de mest anmärkningsvärda egenskaperna i växelapplikationer: slitstark, tyst, korrosionsbeständig, seg och påverkas inte av fukt.

Jämfört med traditionella POM och PA66 har WintoneZ33 fördelarna med miniatyrreduktionsväxellåda, elektrisk tryckstång, EPS-växel i bilstyrningssystem, massageväxel, bensinmotorkam, elcykel mellanmonterad motorväxel, etc. Bättre slitstyrka, tystnad, elasticitet, utmattningsbeständighet och deformationsbeständighet, Z33 förbättrar elasticiteten och segheten ytterligare samtidigt som den bibehåller god styvhet (denna utmärkta mekaniska prestanda är vid -40 grader Celsius, 0 grader och den kan bibehållas och reflekteras vid 80 grader) , vilket kan hjälpa till att lösa problemet med trasiga kuggar och samtidigt minska friktionsljudet kraftigt. Efter applicering är WintoneZ33 också bättre än många slitstarka modifierade POM och PA66 (som PTFE). silikon eller molybdendisulfidmodifierad).

Vid tillämpning av slitstarka och tysta växlar i miniatyrreduktionsväxellådor har Z33 bättre slitstyrka och utmattningsmotstånd än traditionella PA12 och TPEE (Hai Cui-material), och kan också hjälpa till att lösa problemet med ibland otillräckligt vridmoment för PA12 och TPEE . Och Z33 har en bättre kostnadsfördel.

Dessutom har Z33 god korrosionsbeständighet och kan användas i tuffa miljöer som utsätts för olika kemikalier i många scenarier, såsom PCB-utrustningsväxlar, växlar på tryckning och färgning av textilmaskiner, hållarringar och tätningsringar för hydrauliska system, etc. , framgångsrikt. ersätt de dyra PEEK, PA12, PVDF, PTFE, PA46, vissa användningsområden för TPEE. Dessutom har Z33 liten fuktabsorption, och den övergripande prestandan påverkas lite av fukt. Hela paketet med Wintone Z33 behöver inte bakas i förväg innan formsprutning, och kan injiceras direkt, och ingen vattenbehandling krävs efter formsprutning.