Vývoj zariadení na vstrekovanie kovového prášku

Vývoj zariadení na vstrekovanie kovového prášku

Kovové vstrekovanie(MIM) je v posledných rokoch najrýchlejšie sa rozvíjajúcim odborom práškovej metalurgie a priemyslu. Ide o novú technológiu tvarovania v blízkosti siete práškovou metalurgiou, ktorá vznikla spojením modernej pokrokovej technológie vstrekovania plastov s tradičnou technológiou práškovej metalurgie.

1, technológia lisovania MIM

Základným procesom MIM je rovnomerné zmiešanie jemného kovového alebo keramického prášku s organickým lepidlom na vytvorenie reologického materiálu, vstreknutie pokročilého vstrekovacieho stroja do dutiny formy s tvarom dielu na vytvorenie polotovaru a použitie novej technológie na odstránenie lepidlo a spekať ho, aby bolo vysoko husté na výrobok. V prípade potreby je možné vykonať aj následné spracovanie. „Technológia IHI má nielen výhody konvenčnej technológie práškovej metalurgie, ako je vysoká efektívnosť výroby, dobrá konzistencia produktu, menšie alebo žiadne rezanie a ekonomická efektívnosť, ale prekonáva aj nedostatky tradičných produktov práškovej metalurgie, ako je nízka hustota, nerovný materiál. , nízke mechanické vlastnosti a ťažkosti pri tvárnení tenkostenných zložitých dielov. Je vhodný najmä na výrobu a spracovanie veľkých množstiev, malých rozmerov, zložitých a kovových komponentov so špeciálnymi požiadavkami." Od industrializácie tejto procesnej technológie v polovici{1} rokov zaznamenala rýchly rozvoj. Výrobky na vstrekovanie sa široko používajú v počítačovom informačnom priemysle, automobilovom a motocyklovom priemysle, zdravotníckych a zdravotníckych zariadeniach, domácich spotrebičoch, prístrojoch, strojárstve, chemickom inžinierstve, textilnom, národnom obrannom a vojenskom priemysle a ďalších oblastiach. Vývojom produktov, výskumom a predajom tejto procesnej technológie sa doteraz zaoberali stovky spoločností vo viac ako 20 krajinách a regiónoch. Výsledkom je, že technológia vstrekovania prášku sa stala najaktívnejšie vyvinutou špičkovou technologickou oblasťou v novom výrobnom priemysle, známou ako priekopnícka technológia v oblasti práškovej metalurgie na svete, ktorá predstavuje hlavný smer vývoja technológie práškovej metalurgie.

Hlavné charakteristiky tohto procesu sú nasledovné:

(1) Táto procesná technológia využíva vstrekovací stroj na vstrekovanie polotovarov, aby sa zabezpečilo, že materiály úplne vyplnia dutinu formy, čo zaisťuje realizáciu komplexnej štruktúry dielu. To je neporovnateľné s tradičným mechanickým spracovaním a konvenčnou technológiou práškovej metalurgie a je to silný základ pre vývoj technológie vstrekovania.

(2) Výrobky na vstrekovanie majú vysokú rozmerovú presnosť a procesy vstrekovania môžu priamo formovať tenkostenné a zložité konštrukčné komponenty. Tvar výrobku už môže spĺňať alebo sa blížiť požiadavkám konečného výrobku a výrobok nevyžaduje sekundárne spracovanie alebo len niekoľko dokončovacích procesov. Rozmerová tolerancia dielov sa vo všeobecnosti udržiava na úrovni približne ± 0,1 percenta až ± 0,3 percenta. Zvlášť dôležité je to najmä pre zníženie nákladov na spracovanie tvrdých zliatin, ktoré sa ťažko obrábajú, a zníženie strát pri spracovaní drahých kovov.

(3) V porovnaní s tradičnými procesmi lisovania prášku majú vstrekované výrobky jednotnú mikroštruktúru, vysokú hustotu a dobrý výkon.

2, Nevyhnutnosť zariadenia na kontinuálne spekanie

S rozsiahlou industrializáciou technológie MIM sa v priemyselnej výrobe vstrekovania kovov široko používajú všeobecné výrobné zariadenia a rôzne špecializované zariadenia na vstrekovanie kovov v tradičnej práškovej metalurgii a vstrekovaní. Zlepšenie podnikových požiadaviek na efektívnosť priemyselnej výroby, automatizáciu zariadení, kontinuitu spracovania a výkon zariadení podporilo proces industrializácie vstrekovania kovov. Komplexný rozvoj priemyslu MIM si vyžaduje viac výrobných zariadení na zlepšenie efektívnosti výroby podnikov. Správny výber a zvládnutie rôznych zariadení vo výrobnom procese MIM môže zlepšiť kvalitu produktov, produkciu a produktivitu práce a urýchliť rozvoj industrializácie.

V súčasnosti sa v procese miešania používajú hlavne tradičné dvojité planétové miešačky, jednozávitovkové extrudéry, piestové extrudéry, dvojzávitovkové extrudéry, miešačky s excentrickým kolesom a miešačky s obežným kolesom v tvare Z, ktoré môžu zabezpečiť rovnomernosť a účinnosť miešania.

Proces vstrekovania môže čerpať aj z tradičných vstrekovacích zariadení, ako sú vstrekovacie stroje s dvojitou slučkou, vstrekovacie stroje s dvojitou šablónou, vstrekovacie stroje bez tyče, plne automatické vstrekovacie stroje, elektromagnetické dynamické vstrekovacie stroje atď., Ktoré môžu lepšie spĺňať technické požiadavky. plnenia.

Pre proces odmasťovania, keďže odmasťovanie je oblasť, ktorá sa v príslušnom odvetví nikdy predtým nevenovala, jeho princíp je: za predpokladu, že sa diely získané vstrekovaním nedeformujú, rôzne zložky v lepidle sa postupne menia na plynné alebo kvapalné látky so zvyšovaním teploty na princípe kontinuálnych fyzikálnych a chemických zmien na odstránenie výlisku vstrekovaním, aby sa dosiahol účel odstránenia lepidla. Preto je postavenie tohto procesu v celej technológii MIM obzvlášť zvláštne a dôležité. Odmastené diely nemajú takmer žiadnu pevnosť a mierne vibrácie môžu spôsobiť poškodenie dielov. Zároveň zvážte fázy odmasťovania a spekania, aby ste minimalizovali plytvanie energiou spôsobené opakovaným zahrievaním dielov, a zvážte integráciu tradičných jednotlivých procesov, ako je odmasťovanie, spekanie a tepelné spracovanie do komplexného procesu. To môže znížiť neisté faktory vo výrobe, zlepšiť kvalitu lisovaných dielov a výrazne zlepšiť efektivitu výroby.

Koncept zariadenia na kontinuálne spekanie sa zrodil so zavedením komplexných procesov. Aby sme neporazili Čínu v tvrdej medzinárodnej konkurencii a zaujali vedúcu pozíciu v medzinárodnom priemysle, je potrebné aktívne rozvíjať technológiu MIM, najmä integrovať a integrovať tradičné jednotlivé procesy s cieľom vytvoriť efektívne integrované procesy a vykonávať výskum a vývoj integrovaných spracovateľských zariadení čo najskôr.

3, Zariadenie na kontinuálne spekanie a technológia jeho riadenia

Veľké množstvo štúdií tepelného odmasťovania ukázalo, že kľúčom k tepelnému odmasťovaniu je kontrola teploty odmasťovania v štádiu nízkej teploty (150 ~ 350 percent) a pomalé zvyšovanie teploty (1 ~ C/min), bez toho, aby došlo k deformácii alebo vady. Preto je potrebné zabezpečiť, aby skutočná odmasťovacia pec mala dobrú teplotnú stabilitu a rovnomernosť. V porovnaní s atmosférickým tepelným odmasťovaním má vákuové tepelné odmasťovanie nižší vákuový tlak, čo prispieva k vyparovaniu spojiva a eliminácii produktov rozkladu. Preto je rýchlosť odmasťovania vyššia ako pri atmosférickom tepelnom odmasťovaní za normálneho tlaku. Vďaka tejto charakteristike existujú značné rozdiely medzi odmasťovaním MIM a inými súvisiacimi procesmi. Na trhu je uvedených niekoľko značiek zariadení na kontinuálne spekanie.

Z hľadiska prevádzky existujú dva typy spekacích pecí: vertikálne a horizontálne. Nevýhodou vertikálnych spekacích pecí je, že majú tendenciu byť veľmi nerovnomerné v teplote v prítomnosti atmosféry; Medzi zakriveným koncom zásobného telesa horizontálnej spekacej pece a vnútornou teplotou je tiež teplotná odchýlka, čo značne znižuje kvalitu spekaného produktu.

Integrovaná pec na odmasťovanie a spekanie pozostáva z nasledujúcich šiestich častí: zachytávací systém, vákuový systém, nafukovací systém, vonkajší obehový systém, elektrická riadiaca časť a vákuová riadiaca časť. Teleso pece má sendvičovú vodou chladenú štruktúru a vložka pece sa skladá z malej vlnitej vonkajšej izolačnej prikrývky z nehrdzavejúcej ocele, zirkónovej prikrývky, vykurovacieho telesa a vlnitého vnútorného izolačného štítu z nehrdzavejúcej ocele odolnej voči vysokej teplote zvnútra von. . Vnútorný tepelný štít môže zabrániť úniku lipidových látok do iných častí telesa pece a je vhodný na čistenie. Pec má vnútorné utesnené dvere, ktoré môžu účinne zabrániť strate tepla a úniku lipidov. Odlučovací systém pozostáva z viacstupňového vodou chladeného kotúčového odlučovača, odmasťovacej nádrže, viacstupňového filtra a štartovacieho ventilu. Lipidové látky môžu plynulo prúdiť do odmasťovacej nádrže. Vákuový systém pozostáva z dvojstupňového vákuového systému. Rotačné lopatkové vákuové čerpadlo a Rootsovo čerpadlo je možné zvoliť a použiť podľa materiálu produktu a stupňa vákua potrebného na odmasťovanie. Nafukovací systém je možné rozbiť tromi otočeniami skla na prietokomere, aby sa dosiahla široká regulácia prietoku. Vonkajší cirkulačný systém sa skladá z utesnených ventilátorov a výmenníkov tepla, ktoré umožňujú rýchle chladenie. Elektrický riadiaci systém pozostáva zo systému riadenia teploty pece, systému riadenia vákua, systému riadenia nafukovania a systému chladiacej cirkulácie. Aktuálna teplota je meraná termočlánkami a porovnávaná s nastavenou teplotou a prúd a vykurovací výkon zariadenia sa menia, aby sa dosiahla regulácia teploty, čo umožňuje súčasné zvýšenie troch vykurovacích zón. Počas prevádzky vákuové tepelné odmasťovanie neustále zavádza ochranný plyn, vytvára malý tlakový rozdiel medzi vnútornou a vonkajšou pecou, ​​čím sa dosahuje jednosmerný prietok plynu, účinne zabraňuje kontaminácii vykurovacieho telesa lipidmi a deformácii vnútornej pece v dôsledku nadmerného teplotného rozdielu, S neustálym vývojom technológie vstrekovania kovov sa technická úroveň odmasťovania stala čoraz širšou, pričom Nemecko vyvinulo technológiu rýchleho katalytického odmasťovania. Táto technológia vyžaduje vysoké požiadavky na odmasťovacie pece, vyžadujúce špecializované odmasťovacie zariadenie odolné voči kyselinám a pri navrhovaní pecí by sa mali brať do úvahy environmentálne otázky. Pevnosť dielov po odmastení touto technológiou je veľmi nízka a ľahko sa poškodí (v skutočnosti pevnosť akýchkoľvek odmastených dielov nie je vysoká); A pred spekaním v polotovare vždy zostanú lepiace tŕne. V tomto prípade hrá redukcia medzičlánkov produktu veľmi dôležitú úlohu pri zlepšovaní výťažku produktu.

Aby sa dosiahla skutočne nepretržitá prevádzka medzi odstránením lepidla, odstránením zvyškov lepidla a procesom spekania, Nemecko vyvinulo systém katalytického odlepovania a spekania MIM-MASTER. Tento systém zahŕňa sekciu katalytického rozpájania, sekciu kontinuálneho spekania a pomocné zariadenia vrátane spaľovania výfukových plynov, zariadenia na sušenie plynovým prúdením, obtokového dopravníkového pásu, systému vstrekovania kyseliny, elektrickej riadiacej skrine a celého systému riadenia procesu (PIC). Priebežná sekcia katalytického odmasťovania je navrhnutá ako štruktúra muflového sieťového pásu s Ni-Cr výhrevnými prvkami. Kovové vstrekované diely sú umiestnené na dopravnom páse a ohrievané na určitú teplotu v predhrievacej zóne, takže kyselina pri prechode cez odlepovací pás nekondenzuje na obrobku. Pri prechode cez odlepovací pás horná časť odstraňuje lepidlo pôsobením nosného plynu (typicky dusíka) a katalyzátora (bežne používaná kyselina dusičná). Smer prúdenia atmosféry v peci je veľmi dôležitý. V predhrievacej zóne je smer prúdenia atmosféry rovnaký ako smer pohybu obrobku, kým nevstúpi do spaľovacej komory výfukových plynov. Počas odstraňovania pásu lepidla je smer prúdenia atmosféry v peci opačný k smeru pohybu obrobku, čo zabezpečuje, že časti, ktoré v podstate odstránili lepidlo, môžu naraziť na najvyššiu koncentráciu kyseliny. Veľkosť spaľovacieho zariadenia tejto pece môže byť menšia ako veľkosť vsádzkovej pece s rovnakou výrobnou rýchlosťou, pretože výfukové plyny sa vytvárajú nepretržite uprostred celého procesu odstraňovania a veľké množstvo výfukových plynov nebude generované v určitom časovom období, ako vo vsádzkovej peci. Spaľovacie zariadenie je konštruované ako dvojstupňová konštrukcia: v prvom stupni sa palivový plyn, ako je zemný plyn, používa na interakciu s formaldehydom (jedna zo zložiek výfukových plynov) na horenie v podmienkach nedostatku kyslíka, Zníženie oxidov dusíka a zvyškovej kyseliny dusičnej; V druhom stupni sa zvyšný formaldehyd a palivový plyn zmiešajú s prebytočným vzduchom a úplne sa spália za vzniku oxidu uhličitého a vody. Po prechode odmasťovacou pecou sa kovové vstrekované diely privádzajú do kontinuálnej spekacej pece cez utesnený priečny dopravníkový pás. Počas procesu odstraňovania zvyškov lepidla a spekania by sa časti mali vyhýbať vibráciám, preto sa používa špeciálne navrhnutá prenosová štruktúra kráčajúceho lúča. Spekacia časť je rozdelená hlavne do troch etáp: zahrievanie, spekanie a chladenie. Ohrievacia časť je zodpovedná za odstránenie zvyšného lepidla a predbežné vypálenie. Ni-cr špirály sa používajú ako výhrevné telesá so všeobecnou maximálnou teplotou 800 stupňov. Spekací pás plní hlavnú funkciu spekania a vyhrievacie teleso je drôtené s maximálnou teplotou do l600oC. Diely vyrobené vstrekovaním kovového prášku sa spekajú v inertnej alebo redukčnej atmosfére a výfukové plyny vznikajúce pri výrobe sa po spaľovaní odvádzajú cez výfukový komín umiestnený v sekcii osadenia. Chladiaci pás je navrhnutý ako dvojstenná vodná chladiaca konštrukcia a prietok a teplota chladiacej vody je možné manuálne nastaviť.

Hoci kvalita spekania súvisí s každým procesom, najdôležitejší faktor je určený rovnomernosťou teploty a stabilitou procesu spekania. Preto sa vyžaduje, aby spekacie zariadenie používané na vstrekovanie kovového prášku malo vynikajúcu rovnomernosť teploty, aby sa dosiahlo izotropné zmrštenie produktov MIM, čím sa zníži deformácia spekania a zlepší sa presnosť produktu; Spekacia pec musí mať dobrý tesniaci výkon, nízku mieru úniku vzduchu a zabezpečiť požadovanú teplotu, tlak a atmosféru na dosiahnutie zahustenia spekaného materiálu; Na dosiahnutie stabilnej šaržovej výroby produktov MIM je potrebná presná teplota a citlivé riadenie. Okrem toho hlavným problémom spekacích pecí vyrábaných v súčasnosti v Číne je nízka presnosť regulácie teploty, čo sťažuje určenie stabilného výrobného procesu počas výrobného procesu. Kontinuálne spekacie pece vyrábané v Nemecku sú v popredí priemyslu z hľadiska presnosti riadenia, ale existujú aj nevýhody. Vysoko automatizované zariadenia vyžadujú veľmi štandardizovanú prevádzku. Mierna chyba môže oddialiť chod celého zariadenia, čo má za následok obrovské straty. Okrem toho sa lipidové odpadové materiály vznikajúce počas procesu odmasťovacieho spekania ľahko pripájajú k rôznym komponentom v peci, čo môže mať tiež významný vplyv na výkon zariadenia. Celkovo, hoci spekacia pec tiež dosiahla integráciu odmasťovania a spekania, stále existujú problémy, ako je nedostatočná flexibilita pri regulácii teploty, nestabilný tlak v predhrievacej časti medzi odmasťovaním a spekaním a neberie sa do úvahy možnosť integrácie s následné tepelné spracovanie.

Stručne povedané, ideálne ciele pre zariadenia na kontinuálne spekanie sú:

(1) Integrácia tradičných jednotlivých procesov na dosiahnutie integrácie odmasťovania, spekania, tepelného spracovania a iných procesov. Pridanie časti funkcie tepelného spracovania na priame tepelné spracovanie dielov po spekaní môže výrazne ušetriť výrobné náklady, znížiť výrobné cykly a zabezpečiť kvalitu výroby.

(2) Realizujte flexibilné riadenie teploty a času zotrvania produktu v oblasti odmasťovania a oblasti spekania pri vysokej teplote, čo môže spĺňať výrobné potreby rôznych výrobkov s rôznymi požiadavkami na proces a tiež zlepšiť situáciu oneskorenej výroby v dôsledku nepružnej kontroly. .

(3) Zlepšite možnosti riadenia automatizácie zariadenia a samočinného nastavenia, zlepšite spoľahlivosť prevádzky zariadenia, znížte intenzitu práce operátora a zvýšte efektivitu výroby.

4. Záver

Na základe analýzy procesu MIM lisovania a charakteristík práškových vstrekovaných dielov je potrebné integrovať tradičné jednotlivé procesy ako odmasťovanie, spekanie a dokonca aj následné spracovanie do komplexného procesu. Je uvedená štruktúra a režim riadenia zariadenia na kontinuálne spekanie.