Stappen en ontwerpregels van het spuitgietproces van metaal

Stappen en ontwerpregels van het spuitgietproces van metaal

Spuitgieten van metaalis het traditionele spuitgieten, dat de productie van massieve metalen onderdelen verandert met behulp van spuitgiettechnologie. In dit proces is de grondstof een poedermengsel van metaal en polymeer. Om deze reden wordt de MIM ook wel poederspuitgieten (PIM) genoemd. Met behulp van een standaard spuitgietmachine wordt het poeder gesmolten en in de mal gespoten, waar het wordt gekoeld en gestold tot de vorm van het gewenste onderdeel. Het daaropvolgende verwarmingsproces verwijdert het ongewenste polymeer en produceert een metalen onderdeel met een hoge dichtheid. Metaalspuitgieten is geschikt voor de productie van kleine metalen onderdelen in grote hoeveelheden. In tegenstelling tot spuitgieten kunnen deze onderdelen geometrisch complex zijn en dunne wanden en details hebben. Het gebruik van metaalpoeder maakt het gebruik van een verscheidenheid aan ijzer- en niet-ijzerlegeringen mogelijk en de materiaaleigenschappen (sterkte, hardheid, slijtvastheid, corrosieweerstand, enz.) komen dicht in de buurt van die van gesmeed metaal. Omdat het metaal niet wordt gesmolten in het MIM-proces (inclusief het metaalgietproces), kan de superlegering bovendien zonder enige negatieve impact worden gebruikt voor de standtijd van het gereedschap. Metalen die vaak in MIM worden gebruikt, zijn onder meer:

Laaggelegeerd staal;

roestvrij staal;

Snelstaal;

IJzeren paal;

Kobalt legering;

koper legering;

Nikkellegering;

Wolfraam legering;

Titanium legering.

Metalen onderdelen vervaardigd volgens het MIM-proces zijn te vinden in veel industrieën, waaronder ruimtevaart, auto's, consumptiegoederen, medische tandheelkunde en telecommunicatie. MIM-componenten zijn te vinden in accessoires voor mobiele telefoons, sportartikelen, elektrisch gereedschap, chirurgische instrumenten en diverse elektronische en optische apparaten.

Elektronische accessoires voor het spuitgieten van metaal omvatten de volgende stappen:

MIM grondstofvoorbereiding

Grondstofbereiding - de eerste stap is het poedermengsel van metaal en polymeer. Het poedermetaal dat hier wordt gebruikt, is fijner (meestal 20 micron) dan die gebruikt in traditionele poedermetallurgiemethoden. Het metaalpoeder wordt gemengd met een heet thermoplastisch bindmiddel, gekoeld en vervolgens gegranuleerd om een ​​uniforme grondstof te vormen. De verkregen grondstoffen zijn typisch 60 procent metaal en 40 procent polymeer (volume).

MIM-spuitgieten

Spuitgieten - Het ruwe poeder gebruikt dezelfde apparatuur en gereedschappen die worden gebruikt voor kunststof spuitgieten. Daarom is het ontwerp van het sintergedeelte van de vormholte ongeveer 20 procent groter, rekening houdend met krimp. In de spuitgietcyclus worden grondstoffen gesmolten en in de vormholte gespoten, waar ze worden gekoeld en gestold tot de vorm van onderdelen. Een deel van het gevormde "groen" wordt uitgeworpen en vervolgens schoongemaakt om al het flashgeheugen te verwijderen.

MIM ontvetten

Ontvetten - In deze stap wordt de metaalpolymeerlijm verwijderd. In sommige gevallen wordt het "groene" deel van de eerste ontvetter met oplosmiddel in een water- of chemisch bad geplaatst om de meeste lijm op te lossen. Na (in plaats van 1) in deze stap wordt thermisch ontvetten of voorsinteren uitgevoerd. Een deel van "groen" wordt verwarmd in een oven op lage temperatuur om de polymeerkleefstof door verdamping te verwijderen. Als gevolg hiervan zal het resterende "bruine" metalen deel ongeveer 40 procent van de lege ruimte door het volume bevatten.

MIM sinteren

De stap na het sinteren is het sinteren om de lege ruimte met ongeveer 1-5 procent te verkleinen, zodat een metalen onderdeel met een hoge dichtheid wordt geproduceerd in het "bruine" gedeelte (95-99 procent) van de hogetemperatuuroven ( tot 2500 graden F). De oven gebruikt een inerte gasatmosfeer en vertoont een temperatuur die dicht bij 85 procent van het smeltpunt van het metaal ligt. Dit procesgat wordt uit het materiaal verwijderd, wat resulteert in een reductie van het onderdeel tot 75-85 procent van de vormgrootte. Deze krimp is echter uniform en nauwkeurig te voorspellen. Het verkregen onderdeel behoudt de hoge tolerantie van de oorspronkelijke gevormde vorm, maar de dichtheid is nu veel hoger.

Na voltooiing van het sinterproces kan de vereiste secundaire bewerking de tolerantie of oppervlakteafwerking verbeteren. Echter, net als een onderdeel van een gegoten metaal, kunnen sommige secundaire processen worden uitgevoerd om nieuwe functies toe te voegen, materiaaleigenschappen of andere componenten te verbeteren. Het MIM-onderdeel kan bijvoorbeeld worden bewerkt, warmtebehandeld of gelast.

Ontwerpregels voor metaalspuitgieten (MIM):

Wanneer het ontwerpdeel met MIM wordt gemaakt, zijn de meeste ontwerpregels voor spuitgieten nog steeds van toepassing. Er zijn echter enkele uitzonderingen of aanvullingen, zoals de volgende:

Wanddikte - net als bij kunststof spuitgieten mag de wanddikte niet worden geminimaliseerd en moet het hele uniforme deel behouden blijven. Het is vermeldenswaard dat in het MIM-proces het verminderen van de wanddikte niet alleen de materiaalhoeveelheid en cyclustijd vermindert, maar ook de ontvettings- en sintertijd verkort.

Ontwerp - Er is kunststof spuitgieten en veel MIM-ondernemingen hebben geen ontwerp nodig. In de poedervormige materiaalversie is het gemakkelijker om polymeerkleefstoffen uit matrijzen te gebruiken dan de meeste spuitgietpolymeren. Bovendien koelen en krimpen MIM-onderdelen volledig rond het vormelement voordat ze worden uitgespoten, omdat het mengsel van metaalpoeder meer tijd nodig heeft om af te koelen.

Ondersteuning voor sinteren - Tijdens het sinteren moeten MIM-componenten goed worden ondersteund of gedraaid, omdat ze kunnen krimpen. Door het vlakke oppervlak van de onderdelen op hetzelfde vlak te ontwerpen, kan de standaard platte steunbak worden gebruikt. Anders kunnen duurdere op maat gemaakte beugels nodig zijn.