금속 사출 성형의 기본 단계

금속 사출 성형의 기본 단계

의 기본 프로세스 단계금속 사출 성형먼저 MIM의 요구 사항을 충족하는 금속 분말과 바인더를 선택한 다음 적절한 방법으로 특정 온도에서 분말과 바인더를 균일한 공급으로 혼합합니다. 과립화 후 사출 성형이 수행됩니다. 형성된 블랭크는 탈지 처리 후 최종 제품으로 소결 및 치밀화됩니다.

1. MIM 분말 및 밀링 기술

MIM은 원료 분말에 대한 요구 사항이 높으며 분말 선택은 종종 모순되는 혼합, 사출 성형, 탈지 및 소결에 도움이 되어야 합니다. MIM 원료 분말 연구에는 분말 모양, 입자 크기 및 입자 크기 구성, 비표면적 등이 포함됩니다. 표 1은 MIM에 적합한 원료 분말의 특성을 나열합니다.

MIM 원료 분말의 미세한 요구 사항으로 인해 MIM 원료 분말의 가격은 일반적으로 높으며 그 중 일부는 기존 PM 분말 가격의 10배입니다. 이는 MIM 기술의 광범위한 적용을 제한하는 핵심 요소입니다. 현재 MIM용 원료분말을 생산하는 주요 방법은 카보닐법, 초고압수분무법, 고압가스분무법 등이 있다.

2. 바인더

바인더는 MIM 기술의 핵심입니다. MIM에서 바인더는 사출 성형에 적합하도록 유동성을 강화하고 그린 블록의 모양을 유지하는 두 가지 기본 기능을 가지고 있습니다. 또한 제거가 용이하고 독성이 없으며 비용이 합리적인 특성도 있어야 합니다. 따라서 다양한 바인더가 등장했습니다. 최근에는 경험에 의한 선택에서 바인더의 탈지방법 및 기능에 대한 요구사항으로 점차 변화하고 있으며, 점착제 시스템의 발전방향을 타깃으로 삼아야 한다.

바인더는 일반적으로 저분자 성분과 고분자 성분에 필요한 첨가제로 구성됩니다. 저분자 성분은 점도가 낮고 유동성이 좋으며 제거가 쉽습니다. 폴리머 구성 요소는 성형 블랭크의 강도를 유지하기 위해 높은 점도와 강도를 가지고 있습니다. 이 둘은 높은 분말 적재 용량을 얻기 위해 적절하게 비례하며 최종적으로 높은 정밀도와 높은 균일성을 가진 제품을 얻을 수 있습니다.

3. 혼합

혼합은 균일한 Feed를 얻기 위해 금속분말과 Binder를 혼합하는 공정이다. 피드의 특성이 최종 사출 성형 제품의 성능을 결정하기 때문에 혼합 공정이 매우 중요합니다. 이것은 바인더와 분말을 첨가하는 방법과 순서, 혼합 온도, 혼합 장치의 특성 등 많은 요소를 포함합니다. 현재 이 공정 단계는 경험에 의존하는 수준에 머물고 있습니다. 혼합 공정의 최종 평가를 위한 중요한 지표는 사료의 균일성과 일관성입니다.

MIM 피드의 혼합은 열 효과와 전단력의 결합된 작용으로 완료됩니다. 혼합 온도가 너무 높지 않아야 합니다. 그렇지 않으면 낮은 점도로 인해 바인더가 분해되거나 분말과 바인더가 분리될 수 있습니다. 전단력은 혼합 방법에 따라 달라집니다. MIM의 일반적인 혼합 장치에는 이중 나사 압출기, Z형 임펠러 혼합기, 단일 나사 압출기, 플런저 압출기, 이중 유성 혼합기, 이중 캠 혼합기 등이 포함됩니다. 이러한 혼합 장치는 {{1 }}빠 · 초.

혼합 방법은 일반적으로 용융을 위해 고 융점 성분을 첨가 한 다음 냉각하고 저 융점 성분을 첨가 한 다음 금속 분말을 배치로 첨가하는 것입니다. 이는 저융점 성분의 가스화 또는 분해를 방지할 수 있습니다. 금속 분말을 배치로 추가하면 너무 빠른 냉각으로 인한 급격한 토크 증가를 방지하고 장비 손실을 줄일 수 있습니다.

다른 입자 크기의 분말 매칭 공급 방법에 대해 일본 특허는 먼저 더 두꺼운 15-40um 물 분무 분말을 바인더에 추가한 다음 5-15um 분말을 추가한 다음 다음과 같은 분말을 추가합니다. 분말 크기가 5um 이하이므로 최종 제품의 수축률이 거의 변하지 않습니다. 분말 주위에 접착제 층을 고르게 코팅하기 위해 금속 분말을 고 융점 성분에 직접 첨가 한 다음 저 융점 성분에 첨가 한 다음 공기를 제거 할 수 있습니다. 예를 들어, Anwar는 스테인리스 스틸 분말에 PMMA 현탁액을 직접 첨가하여 혼합한 다음 PEG 수용액을 첨가하고 건조하고 교반하면서 공기를 제거하였다. O'Connor는 용매를 사용하여 혼합하고 먼저 SA를 분말과 건조 혼합한 다음 테트라히드로푸란 용매를 추가한 다음 폴리머를 추가합니다. 테트라히드로푸란이 열에서 빠져나간 후 분말을 첨가하여 혼합하여 균일한 공급물을 얻습니다.

4. 사출 성형

사출 성형의 목적은 결함이 없고 입자가 균일한 MIM 그린 바디의 원하는 모양을 얻는 것입니다. 그림 1에서 볼 수 있듯이 먼저 입상 공급물을 특정 고온으로 가열하여 유동성을 만든 다음 금형 캐비티에 주입하여 필요한 강체 형상을 얻은 다음 금형에서 꺼내어 MIM 성형 블랭크를 얻습니다. 이 공정은 기존의 플라스틱 사출 성형 공정과 동일하지만 MIM 피드의 분말 함량이 높기 때문에 사출 성형 공정의 공정 매개변수 및 기타 측면에 큰 차이가 있습니다. 부적절한 제어는 쉽게 다양한 결함으로 이어질 것입니다.

5. 탈지

MIM 기술이 등장한 이후 다양한 바인더 시스템과 함께 다양한 MIM 공정 경로와 탈지 방법이 형성되었습니다. 탈지 시간은 처음에는 며칠에서 지금은 몇 시간으로 단축되었습니다. 탈지 단계 측면에서 모든 탈지 방법은 크게 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 하나는 2단계 탈지 방법입니다. 2단계 탈지 방법에는 용제 탈지 + 열 탈지, 사이폰 탈지 - 열 탈지 등이 포함됩니다. 1단계 탈지 방법은 주로 1단계 열 탈지 방법입니다. 현재 고급 방법은 아마에타몰드 방법입니다. 다음은 몇 가지 대표적인 MIM 탈지 방법입니다.

6. 소결

소결은 MIM 공정의 다음 단계입니다. 소결은 분말 입자 사이의 기공을 제거하고 MIM 제품을 완전히 조밀하게 또는 거의 완전히 조밀하게 만듭니다. 금속 사출 성형 기술에서 많은 수의 바인더를 사용하기 때문에 소결시 수축이 매우 크며 선형 수축률은 일반적으로 13%- 25%에 이르므로 변형 제어 및 치수 정확도 제어. 특히 MIM 제품은 대부분 복잡한 형상의 성형 부품이기 때문에 이 문제가 더욱 두드러집니다. 균일한 공급은 최종 소결 제품의 치수 정확도 및 변형 제어를 위한 핵심 요소입니다. 높은 분말 압축 밀도는 소결 수축을 줄일 수 있으며 소결 공정 및 치수 정확도 제어에도 도움이 됩니다. 철 기반 및 스테인리스 스틸 제품의 경우 소결 시 탄소 포텐셜 제어 문제도 있습니다. 현재 미세 분말의 높은 가격으로 인해 거친 분말 빌렛의 강화 소결 기술을 연구하는 것은 분말 사출 성형의 생산 비용을 줄이는 중요한 방법입니다. 이 기술은 현재 금속 분말 사출 성형의 중요한 연구 측면입니다.