[CNPIM] Inovatívny proces vstrekovania kovov a súvisiaca technológia foriem

[CNPIM] Inovatívny proces vstrekovania kovov a súvisiaca technológia foriem

Procesy uvedené v tomto článku nie sú nové. V podstate má veľmi vyspelé aplikácie.

Tento článok sa odvoláva na obsah kníh Han Fenglina, ktorého cieľom je systematický inventár pre hľadanie a odkazovanie priateľov v núdzi.

Proces vstrekovania kovov je multidisciplinárna technológia a jeden z pokročilých procesov presného lisovania kovových dielov.

Proces vstrekovania kovov bol postupne uznávaný, akceptovaný a oceňovaný ľuďmi. Aby sa dosiahli komplexnejšie požiadavky na výrobu dielov, boli do odvetvia MIM zavedené najnovšie technológie v mnohých oblastiach, ktoré boli intenzívne inovované. Preto sa objavujú aj nové technológie a nové procesy procesu vstrekovania kovov, ktoré sa aplikujú do vývoja a výroby.

Ďalej urobme inventúru.

1. Technológia mikrovstrekovania kovov (μ-MIM)

Mikromechanické alebo mikroelektromechanické systémy (MEMS) sú novým interdisciplinárnym odvetvím vyvinutým koncom 80. rokov 20. storočia a boli uznané ako jedna z kľúčových disciplín 21. storočia.

Použiteľnosť mikromechanického alebo MEMS závisí od pokroku technológie mikroobrábania. Technológia mikrovstrekovania kovov je najúčinnejšou metódou pre hromadnú výrobu vysoko presných a vysokovýkonných mikrokovových alebo keramických dielov.

Technológia mikrovstrekovania kovov označuje procesnú technológiu, ktorá využíva proces MIM na výrobu kovových alebo keramických dielov s mikrometrovou veľkosťou alebo mikrometrovou štruktúrou. Vo všeobecnosti sa to týka presných dielov s veľkosťou menšou ako 1 mm alebo s jemnou miestnou mikrometrovou štruktúrou.

V súčasnosti je možné pripraviť 25~50 s vhodným jemným práškom s hrúbkou μM, miestne štrukturálne detaily menšie ako 5 μM. Drsnosť povrchu kovových alebo keramických častí je 2~3 μM.

Veľkosť dielov na vstrekovanie kovov sa vyvinula do dvoch extrémov. Presné diely s mikrónovou veľkosťou majú obrovskú trhovú kapacitu a potenciál rozvoja. Technická pridaná hodnota týchto malých dielov je veľmi vysoká, ako napríklad kovové puzdro z optických vlákien, laserový katéter, mikro vŕtačka s plošnými spojmi, mikroelektronický pohon a zubné lekárske diely a cena je 4000 ~ 20000 dolárov za kilogram.

Výrobky na mikrovstrekovanie majú široké uplatnenie v ovládačoch, senzoroch, vreckovom spotrebnom tovare, zbraniach, letectve, elektronických montážnych nástrojoch, analyzátoroch kyslíka, filtroch a zdravotníckych a zdravotníckych zariadeniach.

Hlavnými prekážkami, ktoré bránia rozvoju technológie mikro vstrekovania, je výroba presných mikroforiem, vypĺňanie úzkych medzier a obsluha malých dielov.

Formy používané na výrobu takýchto vysoko presných mikrosúčiastok sú oveľa presnejšie ako konvenčné formy a na technológiu jemného spracovania, ako je fotolitografia, galvanoplastika, mikrorezanie, mikroedmovanie atď., sú potrebné rôzne druhy hotovosti. Problémy sa dajú dobre vyriešiť použitím LIGA (nemecké tri skratky na výrobu plechov, elektroformovanie a vstrekovanie) a iných procesov na výrobu plastových foriem na stratenú penu.

Existujú dva spôsoby výroby plastovej stratenej penovej formy procesom LIGA:

Jedným z procesov je vytvarovanie jadra plastovej formy z PMMA, vloženie jadra plastovej formy z PMMA do základne formy na priame vstrekovanie kovu, jadro plastovej formy z PMMA a polotovar časti MIM sa oddelia od základne formy ako celku a MIM polotovar je ponechaný v plastovom jadre formy na priame odmasťovanie a spekanie, čo sa stáva jednokrokovým replikačným procesom.

Ďalším procesom je nanesenie vrstvy kovového niklu na povrch plastových dielov z PMMA procesom elektroformovania a potom odlúpnutie plastu PMMA z niklovej škrupiny a potom vloženie niklovej škrupiny do kovovej formy procesu základne formy, aby sa vytvoril Časť MIM je prázdna. Toto sa stáva dvojkrokovým procesom replikácie.

Presnosť dielov vytvorených jednostupňovým procesom replikácie je vysoká a ťažkosti s demontážou a následnou prevádzkou dielov sú vyriešené, ale náklady sú vysoké; Presnosť dielov vytvorených dvojstupňovým procesom replikácie je znížená, čo je vhodné pre sériovú výrobu, ale vyskytujú sa ťažkosti pri vyberaní z formy a následnej prevádzke dielov.

2. Technológia vstrekovania kompozitov z viaczložkového materiálu

Pre diely vyrobené z materiálov s jedným chemickým zložením je ťažké splniť špeciálne požiadavky moderného výrobného priemyslu na komplexnú integráciu funkcií dielov. Rôzne časti dielu sú vyrobené z rôznych materiálov a splnenie rôznych funkčných požiadaviek je vývojovým trendom modernej výroby dielov.

[CMPIM] Inovatívnevstrekovanie kovovproces a súvisiaca technológia foriem Viaczložková materiálová kompozitná technológia vstrekovania

Dvojfarebná (viacfarebná) technológia vstrekovania široko používaná v plastikárskom priemysle bola zavedená do oblasti vstrekovania kovov, čo umožňuje dávkovať a efektívne spracovávať zložité kovové alebo keramické kompozity.

Princíp technológie kompozitného vstrekovania spočíva v tom, že vstrekovací stroj je vybavený dvoma alebo viacerými sadami sudov súčasne a vstrekovacie materiály v každej sade sudov sú rovnaké. Pevná forma viacdutinovej formy sa môže otáčať okolo rotujúceho hriadeľa a rôzne vstrekovacie materiály sa vstrekujú do rôznych dutín v každej polohe. Počiatočný vstrekovací polotovar sa ponechá úplne vo vnútri a po ochladení sa forma otvorí, ale nie je okamžite vybratá z formy. Potom, čo sa pevná forma pootočí do určitého uhla, pevná forma sa uzavrie a celá dutina sa roztiahne smerom von vzhľadom na prvý vstrekovaný polotovar a potom sa uskutoční druhé vstrekovanie rôznych vstrekovacích materiálov. Každá časť sa vytvorí viacnásobným vstrekovaním a nakoniec sa vysunie.

Zavedenie viaczložkovej kompozitnej technológie vstrekovania môže splniť požiadavky na funkčnú a výkonovú integráciu jednotlivých dielov, šetrenie cenných surovín a zníženie nákladov.

Kompozitná technológia má široké uplatnenie v mnohých oblastiach, ako sú napríklad rezné nástroje z tvrdeného karbidu alebo keramiky, dýza zo zliatiny železa a hliníka tvrdená z nehrdzavejúcej ocele, magnetické a nemagnetické elektronické komponenty atď.

Prvý a druhý článok nájdete v podrobnejšom úvode: [Technológia] Nová technológia vstrekovania kovov: μ- Úvod do procesu MIM a 2C-MIM

3. Technológia formovania pomocou plynu (kvapaliny).

Pracovným princípom tvarovania pomocou plynu (kvapaliny) je vstrekovanie určitého množstva roztaveného vstrekovacieho materiálu (objemová frakcia 50 percent ~ 80 percent) do dutiny formy a potom vstrekovanie stlačeného plynu alebo vody z taveniny, aby bol produkt dutý. . Roztavený vstrekovaný materiál sa roztiahne a úplne zapadne do vnútornej steny dutiny formy. Keďže jadro hrubšej časti výrobku je nakoniec stuhnuté, táto časť s najväčšou pravdepodobnosťou vytvorí duté.

[CMPIM] Schematický diagram inovatívneho procesu vstrekovania kovov a súvisiacej technológie formovania pomocou plynového formovacieho zariadenia

Pretože sa objem mení s tlakom, čo spôsobuje, že plyn je oveľa menší, prietok vody a vytváranie hrúbky dutej steny sa ľahšie riadi. S procesom tvarovania pomocou plynového (kvapalného) telesa sa zvyšuje voľnosť dizajnu a výrobky s veľkými rozdielmi v hrúbke steny sa dajú ľahko tvarovať; Vstrekovací tlak sa môže znížiť a distribúcia vnútorného tlaku produktu je rovnomernejšia; Produkt sa podieľa na znižovaní napätia, deformácie, kolapsu a kvality povrchu; Dokáže skrátiť čas odmasťovania, znížiť spotrebu materiálu a znížiť hmotnosť dielov.

Technológia lisovania pomocou plynu (kvapaliny) bola úspešne aplikovaná na polia golfových hláv, kľučiek dverí, ručných prác atď. s pozoruhodnými výsledkami.

4. Technológia spracovania a montáže vstrekovaného polotovaru

Hoci je pevnosť vstrekovaného polotovaru pred odmasťovaním oveľa nižšia ako pevnosť spekaných kovových dielov, stále má určitú pevnosť na spracovanie a orezanie.

Technológia spracovania pridávania a uberania materiálov môže byť implementovaná na zmenu veľkosti a tvaru polotovaru. Vstrekovací polotovar pred odmasťovaním môže byť spracovaný rezaním brány, spracovaním deliacej linky, vŕtaním, zrážaním hrán a iným odstraňovaním materiálu.

Pretože je polotovar mäkký, opotrebovanie nástroja je značne znížené. Pevnosť blanku je slabá a ľahko sa poškodí. Na dosiahnutie konečnej presnosti obrábania rozmerov potrebuje vysokú reznú rýchlosť a nízky posuv.

Tradičným procesom montáže je spojenie sintrovaných dielov a je tiež možné spojiť vstrekované polotovary pred odmasťovaním. V súčasnosti existujú tri spôsoby montážneho procesu: po prvé, počiatočný výlisok sa použije ako vložka pre druhé vstrekovanie; Druhým je kompozitné lisovanie viaczložkových materiálov; Po tretie, pred odmasťovaním zostavte jeden vstrekovací polotovar do celku.

Ak sú všetky polotovary vytvorené vstrekovaním identických vstrekovaných materiálov, zodpovedajúca vlastnosť zmršťovania odmasťovaním a spekaním môže zabezpečiť ich dobrú kombináciu; Ak je každý polotovar vstrekovaný rôznymi vstrekovacími materiálmi, musia sa prijať opatrenia, aby sa zabránilo praskaniu a deformácii.

Použitie tejto technológie môže zjednodušiť štruktúru formy a znížiť náklady na formu; Diely so zložitejším tvarom a ťažko spracovateľné tradičnou technológiou; Formovanie kompozitných dielov s rôznymi požiadavkami na výkon a funkčnosť alebo šetrenie cenných surovín.

5. Technológia horúcich vtokov

Vstrekovacia forma s horúcim vtokom je skutočná vstrekovacia forma bez tuhnutia a technológia horúceho vtoku je pokročilá technológia v procese vstrekovania.

Vďaka precíznemu dizajnu, výrobe a technológii riadenia je vstrekovaný materiál v celom prietokovom kanáli vždy udržiavaný v roztavenom stave, bez toho, aby dochádzalo k tvorbe kondenzátu prietokového kanála, slineniu a prehrievaniu, separácii alebo degradácii vstrekovaného materiálu.

Konštrukcia horúceho žľabu sa skladá hlavne z dýzy hlavného žľabu, vodiacej dosky, dýzy, vykurovacích prvkov a prvkov na meranie teploty, inštalačných a upevňovacích častí.

[CMPIM] Inovatívny proces vstrekovania kovov a súvisiaca technológia foriem - štruktúra horúceho vtoku

Kvôli vysokej technickej náročnosti je celý systém horúcich vtokov vo všeobecnosti navrhnutý a vyrobený profesionálnymi spoločnosťami. Kompletná sada komplexných foriem s horúcimi vtokmi je spoločne navrhnutá a vyrobená skúsenými podnikmi so vstrekovacími formami a spoločnosťami so zariadeniami na horúce vtoky, aby sa zabezpečilo hladké vstrekovanie.

Štruktúra formy systému horúcich vtokov je zložitá a náklady sú vysoké, čo je vhodné pre hromadnú kontinuálnu výrobu:

-Celý proces vstrekovania je jednoduchšie na realizáciu automatického riadenia pomocou systému horúcich vtokov bez žľabu na proces vyberania z formy;

-V bežci nedochádza k miešaniu recyklovaných materiálov, čo zlepšuje stabilitu výrobného procesu a konzistentnosť kvality produktov vyrábaných vo veľkých množstvách;

- Keď sa zníži tlaková strata v prietokovom kanáli, vstrekovací tlak sa môže znížiť, čo znižuje tendenciu oddeľovania a degradácie vstrekovaného materiálu, znižuje zvyškové napätie produktu a znižuje deformáciu;

- Doba držania je dlhšia a efektívnejšia, čím sa znižuje zmršťovanie vstrekovacej časti a hustota každej časti je rovnomernejšia;

-Môže vyrábať výrobky s väčšou veľkosťou, tenšou hrúbkou steny, zložitejším tvarom a vyššou presnosťou;

-V kombinácii s latentnou bránou, ktorú nemožno použiť vo forme MIM, možno zvýšiť efektivitu výroby znížením spracovania slepej brány;

-Úspora energie a hromadná výroba môžu znížiť náklady.

6. Technológia rýchleho obrábania

Výrobné náklady bežných výrobných foriem sú zvyčajne vysoké. V mnohých prípadoch je potrebné vyrobiť experimentálne formy, aby sa našli problémy, ktoré sa môžu vyskytnúť počas celého procesu overovania návrhu a výroby a finálna forma musí byť upravená. S cieľom prispôsobiť sa tejto situácii sa objavilo mnoho technológií rýchlych alebo mäkkých foriem na výrobu experimentálnych foriem, ktoré dokážu splniť skúšobnú výrobu stoviek dielov.

V súčasnosti sa na výrobu foriem na vstrekovanie mäkkých kovov používa hliníková zliatina, časticami vystužená epoxidová živica, berýliová meď, nízkouhlíková oceľ, nehrdzavejúca oceľ a zliatina kobaltu. Kvôli ľahkému tvarovaniu sa zliatiny zinku, hliníka a bizmutu príležitostne používajú na výrobu testovacích foriem a prototypov vzoriek.

Avšak kvôli ľahkému poškriabaniu a poškodeniu bude konečná výrobná forma používať tvrdé materiály.

Ide o relatívne novú technológiu na výrobu plastovej vstrekovacej formy MIM s obmedzenou životnosťou založenú na princípe procesu výroby formy zo silikónovej gumy. Nalejte roztavený plast okolo dutiny materskej formy. Po stuhnutí a stuhnutí plast rozrežeme a vyberieme matičnú formu. Vtlačená do obmedzenej základne formy, takáto plastová forma môže byť použitá, aby vydržala stovky nízkotlakových vstrekovacích testov.

Laserová technológia rýchleho prototypovania je veľmi jednoduchý spôsob výroby foriem alebo prototypov. Využíva integrálnu akumuláciu plastového alebo kovového prášku laserovým skenovaním na priamu výrobu dutiny formy. Ďalším výrobným procesom laserovej technológie rýchleho prototypovania je použitie stohovaného živicového alebo papierového modelu na výrobu dutiny formy presným odlievaním alebo galvanoplastikou.

Povrch formy vyrobenej týmito metódami je pomerne drsný a presnosť je nízka, čo nemôže spĺňať prísne požiadavky výrobnej formy.

Dutina formy alebo jej komponenty používané pri veľmi veľkosériovej výrobe sa ľahko opotrebúvajú. Technológia rýchleho obrábania bude veľmi efektívnym technologickým prostriedkom.

7. Technológia tvárnenia taviteľného jadra

Pre diely so zložitým jadrom alebo špeciálnou štruktúrou, ktoré sa ťažko demontujú konvenčnými metódami, môže technológia tvarovania taviteľného jadra vyriešiť problém lisovania takýchto dielov.

Základnou myšlienkou technológie tvarovania taviteľného jadra je urobiť jadrovú štruktúru súčasťou dielu, ktorý je zložité alebo ťažko demontovateľné z vložky pomocou živice, papiera, kovu s nízkou teplotou topenia a iných materiálov. Po vylisovaní a odformovaní zostáva vložka vo vstrekovanom polotovare a nevysunie sa okamžite. Potom sa vložky, ktoré zostali vo vstrekovanom polotovare, odstránia pred spekaním tavením, praskaním, rozpúšťaním rozpúšťadla a inými metódami.

Pomocou tejto metódy je ľahké vykonávať hromadnú výrobu dielov, ktoré je ťažké alebo nemožné priamo vyrobiť konvenčným vstrekovaním kovu, ako je obklopujúca vnútorná konkávna, jemný závit a malý závit.