금속 분말 사출 성형 장비 개발

금속 분말 사출 성형 장비 개발

금속 사출 성형(MIM)은 최근 몇 년 동안 분말 야금 및 산업 분야에서 가장 빠르게 발전하는 분야입니다. 현대적인 고급 플라스틱 사출 성형 기술과 전통적인 분말 야금 기술을 결합하여 형성된 새로운 분말 야금 니어 넷 성형 기술입니다.

1, MIM 성형 기술

MIM의 기본 공정은 미세 금속 또는 세라믹 분말을 유기 접착제와 균일하게 혼합하여 유변학적 재료를 형성하고 고급 사출기를 부품 모양으로 금형 캐비티에 주입하여 블랭크를 형성하고 신기술을 사용하여 제거하는 것입니다. 접착 및 소결하여 고밀도 제품으로 만듭니다. 필요한 경우 사후 처리도 수행할 수 있습니다. "IHI 기술은 높은 생산 효율, 우수한 제품 일관성, 절단이 적거나 없음, 경제성과 같은 기존 분말 야금 기술의 장점을 가질 뿐만 아니라 저밀도, 불균일한 재료와 같은 기존 분말 야금 제품의 단점을 극복합니다. , 낮은 기계적 특성 및 얇은 벽으로 된 복잡한 부품을 형성하는 데 어려움이 있습니다. 특별한 요구 사항이 있는 대량, 작은 크기, 복잡한 금속 부품의 생산 및 처리에 특히 적합합니다." 이 공정 기술은 20세기 중반-1980 산업화 이후 급속한 발전을 이루었습니다. 사출 성형 제품은 컴퓨터 정보 산업, 자동차 및 오토바이 산업, 의료 및 건강 장비, 가전 제품, 계측, 기계 제조, 화학 공학, 섬유, 국방 및 군사 산업 및 기타 분야에서 널리 사용되었습니다. 지금까지 20개 이상의 국가 및 지역에서 수백 개의 회사가 이 공정 기술의 제품 개발, 연구 및 판매에 참여했습니다. 그 결과 분말사출성형 기술은 세계 분말야금 분야의 선구적 기술로 알려진 새로운 제조업 분야에서 가장 활발하게 발전하는 첨단 기술 분야로 분말야금 기술 발전의 주요 방향성을 대표하고 있다.

이 프로세스의 주요 특징은 다음과 같습니다.

(1) 이 공정 기술은 사출 성형기를 사용하여 제품 블랭크를 주입하여 재료가 금형 캐비티를 완전히 채우도록 하여 부품의 복잡한 구조를 실현합니다. 이것은 전통적인 기계 가공 및 기존 분말 야금 기술과 비교할 수 없으며 사출 성형 기술 개발의 강력한 기반입니다.

(2) 사출 성형 제품은 치수 정확도가 높으며 사출 성형 공정은 벽이 얇고 복잡한 구조 구성 요소를 직접 성형할 수 있습니다. 제품의 모양은 이미 최종 제품 요구 사항을 충족하거나 근접할 수 있으며 제품은 2차 가공이 필요하지 않거나 몇 가지 마무리 공정만 필요합니다. 부품의 치수 공차는 일반적으로 ±0.1퍼센트에서 ±0.3퍼센트 정도를 유지합니다. 특히 기계 가공이 어려운 경질 합금의 가공 비용을 줄이고 귀금속의 가공 손실을 줄이기 위해서는 특히 중요합니다.

(3) 전통적인 분말 압착 공정과 비교하여 사출 성형 제품은 미세 구조가 균일하고 밀도가 높으며 성능이 우수합니다.

2, 연속소결설비의 필요성

MIM 기술의 대규모 산업화로 인해 전통적인 분말 야금 및 사출 성형 산업의 일반 생산 장비 및 다양한 특수 금속 사출 성형 장비가 금속 사출 성형의 산업 생산에 널리 사용되었습니다. 산업 생산 효율성, 장비 자동화, 처리 연속성 및 장비 성능에 대한 기업 요구 사항의 개선은 금속 사출 성형의 산업화 프로세스를 촉진했습니다. MIM 산업의 포괄적인 발전은 기업의 생산 효율성을 향상시키기 위해 더 많은 생산 장비를 필요로 합니다. MIM 생산 공정에서 다양한 장비를 올바르게 선택하고 마스터하면 제품 품질, 생산량 및 노동 생산성을 향상시키고 산업화 발전을 가속화할 수 있습니다.

현재 혼합 공정은 주로 전통적인 트윈 유성 믹서, 단일 스크류 압출기, 피스톤 압출기, 트윈 스크류 압출기, 편심 휠 믹서 및 혼합의 균일성과 효율성을 보장할 수 있는 z형 임펠러 믹서를 사용합니다.

사출 공정은 또한 이중 루프 사출 성형기, 이중 템플릿 사출기, 로드리스 사출기, 완전 자동 사출기, 전자기 동적 사출 성형기 등과 같은 전통적인 사출 장비를 사용하여 기술 요구 사항을 더 잘 충족할 수 있습니다. 채우기.

탈지 공정의 경우 탈지는 관련 산업에서 이전에 관여한 적이 없는 분야이므로 그 원칙은 다음과 같습니다. 사출 성형으로 얻은 부품이 변형되지 않는다는 전제하에 접착제의 다양한 구성 요소가 점차 접착제 제거 목적을 달성하기 위해 사출 성형 블랭크를 제거하기 위해 지속적인 물리적 및 화학적 변화의 원리를 사용하여 온도가 증가하는 기체 또는 액체 물질. 따라서 전체 MIM 기술에서 이 프로세스의 위치는 특히 특별하고 중요합니다. 탈지된 부품은 강도가 거의 없으며 약간의 진동에도 부품이 손상될 수 있습니다. 동시에 부품의 반복 가열로 인한 에너지 낭비를 최소화하기 위해 탈지 및 소결 단계를 고려하고 탈지, 소결 및 열처리와 같은 전통적인 단일 공정을 통합 공정으로 통합하는 것을 고려하십시오. 이는 생산의 불확실한 요소를 줄이고 성형 부품의 품질을 개선하며 생산 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

연속 소결 장비의 개념은 포괄적인 프로세스의 도입과 함께 탄생했습니다. 치열한 국제 경쟁에서 중국을 패하지 않고 국제 산업에서 주도적 위치를 차지하기 위해서는 MIM 기술을 적극적으로 개발해야 하며, 특히 전통적인 단일 프로세스를 통합 및 통합하여 효과적인 통합 프로세스를 형성하고 연구 및 가능한 한 빨리 통합 처리 장비를 개발하십시오.

3, 연속 소결 장비 및 제어 기술

많은 열탈지 연구에서 열탈지의 핵심은 탈지온도를 저온단계(150~350% )에서 제어하고 서서히 온도를 상승(1~C/min)하면서 변형이나 결함. 따라서 진정한 탈지로는 우수한 온도 안정성과 균일성을 확보해야 합니다. 대기 열 탈지와 비교할 때 진공 열 탈지는 진공 압력이 낮아 바인더의 휘발 및 분해 생성물 제거에 도움이 됩니다. 따라서 탈지율은 상압하에서의 대기열 탈지보다 높다. 이러한 특성으로 인해 MIM 탈지와 다른 관련 공정 간에는 상당한 차이가 있습니다. 시장에 여러 브랜드의 연속 소결 장비가 소개됩니다.

작동 측면에서 소결로에는 수직형과 수평형의 두 가지 유형이 있습니다. 수직형 소결로의 단점은 대기 존재 하에서 온도가 매우 불균일한 경향이 있다는 것입니다. 또한 횡소결로 저장체의 곡면단부와 내부온도 사이에 온도편차가 있어 소결품의 품질을 크게 저하시킨다.

탈지 및 소결 통합로는 포집 시스템, 진공 시스템, 인플레이션 시스템, 외부 순환 시스템, 전기 제어 부분 및 진공 제어 부분의 6개 부분으로 구성됩니다. 용광로 본체는 샌드위치 수냉식 구조를 채택하고 용광로 라이너는 내부에서 작은 녹 강철 주름진 외부 절연 블랭킷, 지르코늄 블랭킷, 발열체 및 고온 저항 스테인레스 스틸 주름진 내부 절연 실드로 구성됩니다. . 내부 방열판은 지질 물질이 로 본체의 다른 부분으로 누출되는 것을 방지할 수 있으며 청소에 편리합니다. 퍼니스는 열 손실과 지질의 탈출을 효과적으로 방지할 수 있는 내부 밀봉 도어를 채택합니다. 트랩 시스템은 다단계 수냉식 디스크 트랩, 탈지 탱크, 다단계 필터 및 시동 밸브로 구성됩니다. 지질 물질은 탈지 탱크로 원활하게 흐를 수 있습니다. 진공 시스템은 2단계 진공 시스템으로 구성됩니다. 제품의 재질과 탈지에 필요한 진공도에 따라 로터리베인 진공펌프와 루츠펌프를 선택하여 사용할 수 있습니다. 인플레이션 시스템은 유량계의 3회 유리 회전을 통해 박살내어 폭 넓은 유량 조절을 달성할 수 있습니다. 외부 순환 시스템은 밀폐형 팬과 열교환기로 구성되어 급속 냉각이 가능합니다. 전기 제어 시스템은 퍼니스 온도 제어 시스템, 진공 제어 시스템, 팽창 제어 시스템 및 냉각 순환 시스템으로 구성됩니다. 실제 온도는 열전대로 측정하고 설정 온도와 비교하고 현재 및 장비 가열 전력을 변경하여 온도 제어를 달성하여 3개의 가열 영역이 동시에 상승할 수 있도록 합니다. 작동 중에 진공 열 탈지는 지속적으로 보호 가스를 도입하여 내부 및 외부 퍼니스 사이에 작은 압력 차이를 형성하고 일방향 가스 흐름을 달성하여 가열체의 지질 오염 및 과도한 온도 차이로 인한 내부 퍼니스의 변형을 효과적으로 방지합니다. 금속 사출 성형 기술의 지속적인 개발로 탈지 기술 수준이 점점 더 넓어지고 독일은 급속 촉매 탈지 기술을 개발했습니다. 이 기술은 탈지로에 대한 높은 요구 사항을 요구하며, 특수한 내산성 탈지 장비가 필요하며로를 설계할 때 환경 문제를 고려해야 합니다. 이 기술로 탈지 후 부품의 강도는 매우 낮고 쉽게 손상됩니다(실제로 탈지 부품의 강도는 높지 않음). 그리고 소결하기 전에 항상 블랭크에 접착 가시가 남아 있습니다. 이때 제품의 중간고리를 줄이는 것이 제품 수율 향상에 매우 중요한 역할을 한다.

접착제 제거, 잔류 접착제 제거 및 소결 공정 사이에서 진정한 연속 작업을 달성하기 위해 독일은 MIM-MASTER 촉매 분리 및 소결 시스템을 개발했습니다. 이 시스템에는 배기 가스 연소, 가스 대류 건조 장치, 바이패스 컨베이어 벨트, 산 주입 시스템, 전기 제어 캐비닛 및 전체 공정 제어 시스템(PIC)을 포함한 촉매 분리 섹션, 연속 소결 섹션 및 보조 장치가 포함됩니다. 연속 촉매 탈지부는 Ni-Cr 발열체를 사용한 머플 메쉬 벨트 구조로 설계되었습니다. 금속 사출 성형 부품을 컨베이어 벨트에 놓고 예열 구역에서 특정 온도로 가열하여 디본딩 벨트를 통과할 때 산이 공작물에 응축되지 않습니다. 디본딩 벨트를 통과할 때 상부는 캐리어 가스(일반적으로 질소)와 촉매(일반적으로 사용되는 질산)의 작용으로 접착제를 제거합니다. 로내 분위기의 흐름 방향은 매우 중요합니다. 예열 구역에서 대기의 흐름 방향은 배기 가스 연소실에 들어갈 때까지 작업물의 이동 방향과 동일합니다. 접착 벨트를 제거하는 동안 로 내 대기의 흐름 방향은 작업물의 이동 방향과 반대이므로 기본적으로 접착제를 제거한 부품이 가장 높은 농도의 산을 만날 수 있습니다. 이 로의 연소 장치의 크기는 전체 제거 공정 중간에 지속적으로 배기 가스가 발생하기 때문에 동일한 생산 속도의 배치로보다 작을 수 있으며 많은 양의 배기 가스가 발생하지 않습니다. 배치로에서와 같이 일정 시간 내에 생성됩니다. 연소장치는 2단계 구조로 설계되어 있는데, 1단계에서는 천연가스 등의 연료가스가 포름알데히드(배기가스의 구성성분 중 하나)와 상호작용하여 산소가 부족한 상태에서 연소되도록 하고, 질소 산화물 및 잔류 질산 환원; 두 번째 단계에서는 남은 포름알데히드와 연료 가스가 잉여 공기와 혼합되어 완전히 연소되어 이산화탄소와 물을 생성합니다. 탈지로를 통과한 금속 사출 성형 부품은 밀봉된 가로 컨베이어 벨트를 통해 연속 소결로로 공급됩니다. 잔류 접착제를 제거하고 소결하는 과정에서 부품은 진동을 피해야 하므로 특수 설계된 워킹 빔 전송 구조를 채택합니다. 소결부는 크게 가열, 소결, 냉각의 3단계로 구분된다. 가열 부분은 남아있는 접착제 제거 및 예비 소성을 담당합니다. Ni-cr 코일은 일반적인 최대 온도가 800도인 가열 요소로 사용됩니다. 소결 벨트는 주요 소결 기능을 담당하고 발열체는 와이어이며 최대 온도는 1600oC입니다. 금속분말 사출성형품은 불활성 또는 환원성 분위기에서 소결되며, 생산시 발생하는 배기가스는 인구부에 위치한 배기통을 통해 연소 후 배출된다. 냉각 벨트는 이중벽 수냉식 구조로 설계되어 냉각수 유량과 온도를 수동으로 조절할 수 있습니다.

소결 품질은 각 공정과 관련이 있지만 가장 중요한 요소는 온도의 균일성과 소결 공정의 안정성입니다. 따라서 금속 분말 사출 성형에 사용되는 소결 장비는 MIM 제품의 등방성 수축을 달성하여 소결 변형을 줄이고 제품 정확도를 향상시키기 위해 우수한 온도 균일성이 필요합니다. 소결로는 밀봉 성능이 우수하고 공기 누설률이 낮으며 소결 재료의 치밀화를 달성하기 위해 필요한 온도, 압력 및 분위기를 보장해야 합니다. MIM 제품의 안정적인 배치 생산을 위해서는 정확한 온도와 민감한 제어가 필요합니다. 또한 현재 중국에서 생산되는 소결로의 가장 큰 문제점은 온도 제어 정확도가 낮아 생산 공정 중 안정적인 생산 공정을 판단하기 어렵다는 점이다. 독일에서 생산되는 연속 소결로는 제어 정확도 측면에서 업계 선두에 있지만 단점도 있습니다. 고도로 자동화된 장비는 매우 표준화된 작동이 필요합니다. 약간의 오류가 전체 장비의 작동을 지연시켜 막대한 손실을 초래할 수 있습니다. 또한 탈지 소결 공정에서 발생하는 지질 폐기물은 로내 각종 부품에 쉽게 부착되어 장비 성능에도 큰 영향을 미칠 수 있다. 전반적으로 소결로는 탈지와 소결의 일체화를 이루었지만 온도 조절의 유연성 부족, 탈지와 소결 사이의 예열구간의 불안정한 압력, 후속 열처리.

요약하면 연속 소결 장비의 이상적인 목표는 다음과 같습니다.

(1) 전통적인 단일 공정을 통합하여 탈지, 소결, 열처리 및 기타 공정의 통합을 달성합니다. 소결 후 부품을 직접 열처리하는 열처리 기능 섹션을 추가하면 생산 비용을 크게 절감하고 생산 주기를 단축하며 생산 품질을 보장할 수 있습니다.

(2) 공정 요구 사항이 다른 다양한 제품의 생산 요구를 충족할 수 있는 탈지 영역 및 고온 소결 영역에서 온도 및 제품 체류 시간의 유연한 제어를 실현하고 융통성 없는 제어로 인한 생산 지연 상황을 개선합니다. .

(3) 장비 자동화 제어 및 자체 조정 기능을 개선하고 장비 작동 신뢰성을 개선하며 작업자 노동 강도를 줄이고 생산 효율성을 향상시킵니다.

4, 결론

MIM 성형 공정의 분석과 분말 사출 성형 부품의 특성을 기반으로 탈지, 소결, 후처리 등의 전통적인 단일 공정을 통합 공정으로 통합해야 합니다. 연속 소결 장비의 구조 및 제어 모드가 제공됩니다.