[CNPIM] 혁신적인 금속 사출 성형 공정 및 관련 금형 기술

[CNPIM] 혁신적인 금속 사출 성형 공정 및 관련 금형 기술

이 문서에 나열된 프로세스는 새로운 것이 아닙니다. 기본적으로 매우 성숙한 응용 프로그램이 있습니다.

이 글은 Han Fenglin의 저서 내용을 참조하여 도움이 필요한 친구의 문의 및 참조를 위한 체계적인 인벤토리를 목표로 합니다.

금속 사출 성형 공정은 다분야 기술이며 금속 부품에 대한 고급 정밀 성형 공정 중 하나입니다.

금속 사출 성형 공정은 사람들에 의해 점차 인식되고 수용되고 평가되었습니다. 보다 복잡한 부품 생산 요구 사항을 달성하기 위해 여러 분야의 최신 기술이 MIM 산업에 도입되어 활발하게 혁신되었습니다. 따라서 금속 사출 성형 공정의 새로운 기술과 새로운 공정도 등장하여 개발 및 생산에 적용되었습니다.

다음으로 인벤토리를 만들어 봅시다.

1. 금속 미세 사출 성형 기술(μ-MIM)

MEMS(Micro-mechanical or micro-electro-mechanical systems)는 1980년대 후반에 개발된 새로운 학제간 학제로서 21세기의 핵심 학문 중 하나로 인식되고 있다.

미세 기계 또는 MEMS의 실용성은 미세 가공 기술의 진보에 달려 있습니다. 금속 미세 사출 성형 기술은 고정밀 및 고성능 미세 금속 또는 세라믹 부품의 대량 생산에 가장 효과적인 방법입니다.

금속 미세 사출 성형 기술은 MIM 공정을 사용하여 마이크로미터 크기 또는 마이크로미터 구조의 금속 또는 세라믹 부품을 생산하는 공정 기술을 말합니다. 일반적으로 크기가 1mm 미만인 정밀 부품 또는 국부 마이크로미터 미세 구조를 말합니다.

현재 적절한 미세 분말 μM 두께, 5μM 미만의 국소 구조 세부 사항으로 25~50개를 준비할 수 있습니다. 금속 또는 세라믹 부품의 표면 거칠기는 2~3μM입니다.

금속 사출 성형 부품의 크기는 두 극단으로 발전했습니다. 마이크론 크기의 정밀 부품은 엄청난 시장 용량과 개발 잠재력을 가지고 있습니다. 광섬유 금속 슬리브, 레이저 카테터, 인쇄 회로 마이크로 드릴, 마이크로 전자 액추에이터 및 치과 의료 부품과 같은 이러한 소형 부품의 기술 부가가치는 매우 높으며 가격은 킬로그램 당 4000 ~ 20000 달러입니다.

마이크로 사출 성형 제품은 액추에이터, 센서, 포켓 소비재, 무기, 항공 우주, 전자 조립 도구, 산소 분석기, 필터 및 의료 및 건강 장비에서 광범위한 응용 가능성을 가지고 있습니다.

마이크로 사출 성형 기술의 개발을 제한하는 주요 장애물은 정밀 마이크로 몰드 제조, 좁은 간격 채우기 및 소형 부품 작동입니다.

이러한 초정밀 마이크로 부품을 생산하기 위해 사용되는 금형은 기존의 금형보다 훨씬 정밀하며 포토리소그래피, 전기주조, 마이크로컷팅, 마이크로EDM 등 미세가공 기술을 위해서는 다양한 현금이 필요하다. 문제는 LIGA(독일 제판, 전기 주조 및 사출 성형 세 가지 약어) 및 기타 공정을 사용하여 플라스틱 손실 발포 몰드를 제조함으로써 잘 해결할 수 있습니다.

LIGA 공정으로 플라스틱 분실 발포 몰드를 제조하는 방법에는 두 가지가 있습니다.

하나의 프로세스는 PMMA 플라스틱 몰드 코어를 성형하고 직접 금속 사출 성형을 위해 PMMA 플라스틱 몰드 코어를 몰드 베이스에 삽입하고 PMMA 플라스틱 몰드 코어와 MIM 부품 블랭크를 몰드 베이스에서 전체적으로 분리하고 MIM 부품 블랭크는 직접 탈지 및 소결을 위해 플라스틱 몰드 코어에 남겨져 한 단계 복제 프로세스가 됩니다.

다른 공정은 전기 주조 공정을 통해 PMMA 플라스틱 부품의 표면에 금속 니켈 층을 증착한 다음 니켈 쉘에서 PMMA 플라스틱을 벗긴 다음 몰드 베이스 공정의 금형에 니켈 쉘을 삽입하여 MIM 부분이 비어 있습니다. 이것은 2단계 복제 프로세스가 됩니다.

원스텝 복제 공정으로 성형된 부품의 정밀도가 높고 부품의 탈형 및 후속 작업의 어려움이 해결되지만 비용이 많이 듭니다. 2단계 복제 공정으로 성형된 부품의 정밀도가 낮아 대량 생산에 적합하나 부품의 탈형 및 후속 작업에 어려움이 있습니다.

2. 다성분 재료 복합 사출 성형 기술

단일 화학 성분 재료로 만들어진 부품은 부품 기능의 복잡한 통합에 대한 현대 제조 산업의 특수 요구 사항을 충족하기 어렵습니다. 부품의 서로 다른 부품은 서로 다른 재료로 만들어지며 서로 다른 기능 요구 사항을 충족하는 것이 현대 부품 제조의 발전 추세입니다.

[CMPIM] 혁신금속 사출 성형공정 및 관련 금형 기술 다성분 재료 복합 사출 성형 기술

플라스틱 산업에서 널리 사용되는 2색(다색) 사출 성형 기술이 금속 사출 성형 분야에 도입되어 복잡한 금속 또는 세라믹 복합 재료를 일괄 처리하고 효율적으로 처리할 수 있습니다.

복합 사출 성형 기술의 원리는 사출기에 두 개 이상의 배럴 세트가 동시에 장착되어 있고 각 배럴 세트의 사출 재료가 동일하다는 것입니다. 다중 캐비티 금형의 고정 금형은 회전축 주위를 회전할 수 있으며, 서로 다른 주입 재료가 각 위치에서 서로 다른 캐비티에 주입됩니다. 초기 사출 블랭크는 가장 안쪽에 남아 있고 냉각 후 금형이 열리지만 즉시 탈형되지는 않습니다. 고정 금형이 특정 각도로 회전한 후 고정 금형이 닫히고 전체 캐비티가 첫 번째 사출 블랭크에 대해 바깥쪽으로 확장된 다음 다른 사출 재료의 두 번째 사출 성형이 수행됩니다. 각 부품은 다중 사출에 의해 형성되고 최종적으로 취출됩니다.

다성분 복합 사출 성형 기술의 도입은 단일 부품의 기능 및 성능 통합 요구 사항을 충족하여 귀중한 원자재를 절약하고 비용을 절감할 수 있습니다.

복합 기술은 강철 경화 카바이드 또는 세라믹 절삭 공구, 석출 경화 스테인리스 스틸 철-알루미늄 합금 노즐, 자성 및 비자성 전자 부품 등과 같은 많은 분야에서 광범위한 응용 가능성을 가지고 있습니다.

첫 번째 및 두 번째 기사는 더 자세한 소개를 참조하십시오. [기술] 새로운 금속 사출 성형 기술: μ- MIM 및 2C-MIM 프로세스 소개

3. 기체(액체) 보조 성형 기술

기체(액체) 보조 성형의 작동 원리는 일정량의 용융 주입 재료(부피 분율 50% ~80%)를 금형 캐비티에 주입한 다음 용융물에서 가압 가스 또는 물을 주입하여 제품을 중공으로 만드는 것입니다. . 용융된 사출 재료가 팽창하여 금형 캐비티의 내부 벽에 완전히 맞습니다. 제품의 두꺼운 부분의 코어가 최종적으로 응고되기 때문에 이 부분이 중공을 형성할 가능성이 가장 높습니다.

[CMPIM] 혁신적인 금속 사출 성형 공정 및 관련 금형 기술 가스 보조 성형 장비의 개략도

압력에 따라 부피가 변하여 가스가 훨씬 작아지기 때문에 물의 흐름과 중공 벽 두께의 형성을 제어하기가 더 쉽습니다. 기체(액체) 보조 성형 공정을 통해 설계 자유도가 높아지고 벽 두께 차이가 큰 제품도 쉽게 성형할 수 있습니다. 사출 압력을 낮출 수 있으며 제품의 내부 압력 분포가 더 균일합니다. 제품은 응력, 뒤틀림, 붕괴 및 표면 품질 감소에 참여합니다. 탈지 시간을 단축하고 재료 소비를 줄이며 부품의 무게를 줄일 수 있습니다.

기체(액체)를 이용한 성형기술은 골프헤드, 도어핸들, 수공예품 등의 분야에 성공적으로 적용되어 괄목할만한 성과를 거두고 있습니다.

4. 사출 블랭크의 가공 및 조립 기술

탈지 전 주입 블랭크의 강도는 소결 금속 부품의 강도보다 훨씬 낮지만 여전히 가공 및 트리밍을 위한 특정 강도를 가지고 있습니다.

재료를 더하고 빼는 가공 기술을 구현하여 블랭크의 크기와 모양을 변경할 수 있습니다. 탈지 전 주입 블랭크는 게이트 절단, 파팅 라인 가공, 드릴링, 모따기 및 기타 재료 제거로 처리할 수 있습니다.

블랭크가 부드럽기 때문에 공구의 마모가 크게 줄어듭니다. 블랭크의 강도가 약하고 손상되기 쉽습니다. 최종 치수 가공 정확도를 충족하려면 높은 절삭 속도와 낮은 이송 속도가 필요합니다.

전통적인 조립 공정은 소결 부품을 연결하는 것이며 탈지 전에 사출 블랭크 부품을 결합하는 것도 가능합니다. 현재 조립 공정에는 세 가지 방법이 있습니다. 첫째, 초기 성형 블랭크가 두 번째 사출 성형을 위한 인서트로 사용됩니다. 두 번째는 다성분 재료의 복합 성형입니다. 셋째, 탈지 전에 단일 주입 블랭크를 전체로 조립합니다.

모든 블랭크 부품이 동일한 사출 재료의 사출 성형으로 형성되면 일치하는 탈지 소결 수축 특성으로 좋은 조합을 보장할 수 있습니다. 각 블랭크가 다른 사출 재료에 의해 사출되는 경우 균열 및 변형을 방지하기 위한 조치를 취해야 합니다.

이 기술을 사용하면 금형 구조를 단순화하고 금형 비용을 줄일 수 있습니다. 형상이 더 복잡하고 기존 기술로 가공하기 어려운 부품; 성능 및 기능 요구 사항이 다른 복합 부품을 형성하거나 귀중한 원자재를 절약합니다.

5. 핫 러너 기술

핫 러너 사출 금형은 실제 비 러너 응고 사출 금형이며 핫 러너 기술은 사출 공정의 첨단 기술입니다.

정밀한 설계, 제조 및 제어 기술을 통해 전체 흐름 채널의 주입 재료는 흐름 채널 응축, 타액 분비 및 과열, 분리 또는 주입 재료의 열화 없이 항상 용융 상태를 유지합니다.

핫 러너 구조는 주로 메인 러너 노즐, 러너 플레이트, 노즐, 가열 및 온도 측정 요소, 설치 및 고정 부품으로 구성됩니다.

[CMPIM] 혁신적인 금속 사출 성형 공정 및 관련 금형 기술 - 핫 러너 구조

높은 기술 난이도로 인해 전체 핫 러너 시스템은 일반적으로 전문 회사에서 설계 및 제조합니다. 복잡한 핫 러너 금형의 완전한 세트는 원활한 사출 성형을 보장하기 위해 숙련된 사출 금형 기업과 핫 러너 장비 회사가 공동으로 설계 및 제조합니다.

핫 러너 시스템의 금형 구조는 복잡하고 비용이 높기 때문에 대량 연속 생산에 적합합니다.

-탈형 공정에 러너가 없는 핫 러너 시스템을 사용하여 전체 사출 공정이 자동 제어를 보다 쉽게 ​​실현할 수 있습니다.

- 러너에 재활용 재료가 섞이지 않아 생산 공정의 안정성과 대량 생산 제품의 품질 일관성이 향상됩니다.

- 유동 채널의 압력 손실이 감소하면 사출 압력이 감소하여 사출 재료의 분리 및 분해 경향이 감소하고 제품의 잔류 응력이 감소하며 변형이 감소합니다.

-유지 시간이 길고 효과적이며 사출 부품의 수축을 줄이고 각 부품의 밀도가 더 균일합니다.

- 더 큰 크기, 더 얇은 벽 두께, 더 복잡한 모양 및 더 높은 정밀도로 제품을 제조할 수 있습니다.

-MIM 금형에서 사용할 수 없는 잠재 게이트와 결합하여 블랭크 게이트의 가공을 줄여 생산 효율을 높일 수 있습니다.

- 에너지 절약 및 대량 생산으로 비용을 절감할 수 있습니다.

6. 신속한 툴링 기술

일반 생산 금형의 제조 비용은 일반적으로 높습니다. 많은 경우 검증 설계 및 생산의 전 과정에서 발생할 수 있는 문제를 찾기 위해 실험용 금형을 제작하고 최종 금형을 수정해야 합니다. 이러한 상황에 적응하기 위해 수백 가지 부품의 시험 생산을 충족할 수 있는 실험용 금형을 제조하기 위해 많은 급속 또는 소프트 금형 기술이 등장했습니다.

현재 알루미늄 합금, 입자 강화 에폭시 수지, 베릴륨 구리, 저탄소 강, 스테인리스 강 및 코발트 합금이 연질 금속 사출 금형을 제조하는 데 사용되었습니다. 성형이 쉽기 때문에 아연, 알루미늄 및 비스무트 합금은 때때로 테스트 몰드 및 샘플 프로토타입을 제조하는 데 사용됩니다.

그러나 긁힘과 손상이 쉽기 때문에 최종 생산 금형은 단단한 재료를 사용합니다.

실리콘 고무 금형의 공정 원리를 기반으로 수명이 제한된 MIM 플라스틱 사출 금형을 만드는 비교적 새로운 금형 기술입니다. 마더 몰드의 구멍 주위에 녹은 플라스틱을 붓습니다. 응고 및 경화 후 플라스틱을 자르고 마더 몰드를 꺼냅니다. 제한된 몰드 베이스에 압입된 이러한 플라스틱 몰드는 수백 번의 저압 사출 테스트를 견디는 데 사용할 수 있습니다.

레이저 래피드 프로토타이핑 기술은 몰드 또는 프로토타입 제조의 매우 간단한 방법입니다. 플라스틱 또는 금속 분말의 레이저 스캐닝 일체형 축적을 사용하여 금형 캐비티를 직접 제조합니다. 레이저 래피드 프로토타이핑 기술의 또 다른 몰드 제조 공정은 적층된 수지 또는 종이 모델을 사용하여 정밀 주조 또는 전기 주조로 몰드 캐비티를 제조하는 것입니다.

이러한 방법으로 제조된 금형의 표면은 상대적으로 거칠고 정밀도가 낮아 생산 금형의 엄격한 요구 사항을 충족할 수 없습니다.

대규모 배치 생산에 사용되는 금형 캐비티 또는 구성 요소는 마모가 쉽습니다. 신속한 툴링 기술은 매우 효과적인 기술적 수단이 될 것입니다.

7. 가용성 코어 형성 기술

기존의 방법으로 탈형하기 어려운 복잡한 코어 또는 특수 구조를 가진 부품의 경우 가용 코어 형성 기술은 이러한 부품의 성형 문제를 해결할 수 있습니다.

퓨저블 코어 몰딩 기술의 기본 아이디어는 수지, 종이, 저융점 금속 및 기타 재료를 사용하여 인서트로 탈형하기 어렵거나 복잡하거나 어려운 부품의 코어 구조 부분을 만드는 것입니다. 성형 및 탈형 후 인서트가 사출 블랭크에 남아 있고 즉시 나오지 않습니다. 그런 다음 용융, 균열, 용제 용해 및 기타 방법으로 소결하기 전에 사출 블랭크에 남아 있는 삽입물을 제거합니다.

이 공법을 이용하면 주변 내부 오목, 가는 나사산, 작은 나사산 등 기존 금속 사출 성형으로는 직접 제작하기 어렵거나 불가능한 부품을 쉽게 대량 생산할 수 있다.