금속 분말 사출 성형 기술에 대한 논의

Jul 26, 2023

금속 분말 사출 성형 기술에 대한 논의

분말 사출 성형(PIM)은 금속 분말 사출 성형(MIM)과 세라믹 분말 사출 성형(CIM) 두 부분으로 구성되며, 새로운 금속, 세라믹 부품 준비 기술, 분말 야금 분야에 플라스틱 사출 성형 기술입니다. 새로운 부품 가공 기술을 형성했습니다.

세라믹 분말 사출 성형(CIM)은 최신 분말 사출 성형(PIM) 기술의 한 분야로 많은 특수 기술 및 기술적 이점이 있습니다. 대량 생산이 빠르고 자동으로 이루어지며 공정을 정확하게 제어할 수 있습니다. 흐름 충전 금형으로 인해 녹색 밀도가 균일합니다. 고압 주입으로 인해 혼합물의 분말 함량이 크게 증가하고 소결 제품의 수축이 감소하며 제품 크기가 정확하고 제어 가능하며 공차는 ±{{0}}}에 도달할 수 있습니다.1 퍼센트 ~ 0.2퍼센트, 성능이 우수합니다. 기계적 가공이 없거나 미세 가공만 가능하며 준비 비용이 절감됩니다. 교차 구멍, 비스듬한 구멍, 오목하고 볼록한 표면, 나사산, 얇은 벽, 세라믹 특수 형상 부품을 절단하기 어려운 복잡한 모양을 형성 할 수 있으며 광범위한 적용 전망이 있습니다.

첫째, 분말 사출 성형 공정

정의

금속 분말 사출 성형은 요구 사항을 충족하는 금속 분말과 수지 바인더를 선택하고 특정 온도에서 분말과 수지를 균일한 사출 펠릿으로 혼합하는 것입니다. 과립화 후, 얻어진 성형 블랭크는 탈지 처리 후 소결 및 치밀화되어 최종 제품이 얻어진다.

이는 금속 또는 세라믹 분말을 원료로 사용한다는 점에서 기존의 사출 성형과 매우 다릅니다. 분말 자체의 유동성이 좋지 않기 때문에 일정한 온도에서 많은 양의 결합제를 첨가하여 균일하고 흐르는 공급물로 혼합한 다음 균일한 입자 크기를 만들어야 합니다.

응용 특성

1, 금형 비용이 매우 높습니다. 특히 대량 생산의 경우 금형을 내마모성이 높은 재료로 제조해야하며 재료 비용이 매우 높습니다.

2, 재료의 높은 비용, 많은 공정 단계, 높은 공정 요구 사항;

3, 주로 복잡한 모양으로 사용되며 다른 방법으로 처리하기 어렵거나 제품을 처리할 수 없습니다.

둘째, 프로세스 비교

셋째, 세분화된 재료

펠릿 준비에는 다음이 포함됩니다.

분말 금속 분말

MIM 공정에 사용되는 금속 분말의 입자 크기는 일반적으로 0.5~20μm입니다. 이론적으로 입자가 미세할수록 비표면적이 커서 성형 및 소결이 용이합니다. 전통적인 분말 야금 공정은 40μm보다 큰 거친 분말을 사용합니다.

유기 접착제

유기 접착제의 역할은 금속 분말 입자를 접착하여 사출기 배럴, 즉 분말 흐름을 구동하는 캐리어에서 가열될 때 혼합물이 유변학적 특성과 윤활성을 갖도록 하는 것입니다. 따라서 접착제의 선택은 전체 분말의 캐리어입니다. 따라서 접착력 선택은 전체 분말 사출 성형의 핵심입니다. 유기 접착제에 대한 요구 사항:

1. 사용량이 적고 접착제가 적으면 혼합물이 더 나은 유변학을 생성할 수 있습니다.

2. 접착제를 제거하는 과정에서 금속 분말과의 반응, 화학 반응이 없습니다.

3. 제거하기 쉽고 제품에 탄소 잔류물이 없습니다.

골재

분말과 바인더의 균형 관계를 나타내며 둘 사이의 적절한 비율이 사출 성형의 성패를 결정하는 열쇠입니다. 저분자량 결합제를 사용하면 점도가 감소하고 성형이 용이합니다. 자격을 갖춘 입자는 바인더에 고르게 분산된 분말이어야 하며 응집되거나 기공이 없어야 합니다. 불균일한 분말 분포는 입자의 일관성 없는 점도로 이어질 것입니다. 성형 및 소결에 도움이 되지 않음

(a) 너무 많은 바인더, 작은 입자 점도, 금속 입자 간의 접촉 부족, 탈지 후 심각한 변형, 심지어 제품 붕괴로 이어짐

(b) 바인더가 너무 적고 입자 점도가 높으며 주입이 매우 어렵고 탈지 후 기공이 쉽게 형성되며 소결 후 제품 균열이 발생하기 쉽습니다.

넷째, 입상재료 - 혼합

혼합은 균일한 과립을 얻기 위해 금속 분말과 결합제를 혼합하는 과정입니다. 펠릿의 특성이 최종 사출 성형 제품의 성능을 결정하기 때문에 혼합 단계가 매우 중요합니다.

혼합 공정

(a) 표면 처리된 금속 또는 세라믹 분말을 결합제에 첨가하고, 둘을 균일하게 혼합하여 복합 분말 시스템을 얻는 단계;

(b) 복합 분말을 가열하여 결합제를 녹인다.

(d) 합금분말이 산화되어 혼합불량의 원인이 되는 경우.

(e) 입자의 균일성을 확보하기 위해서는 분말 입자의 형태가 작거나 불규칙하며 이에 따라 혼합 시간을 늘려야 균일한 혼합이 가능하다. 혼합시간이 길어지면 혼합물의 균일도는 높아지지만 수지는 산화 분해되기 쉬우므로 일부 금속이나 균일도를 전제로 하여 혼합시간을 최대한 단축한다.

(f) 혼합 후 펠릿은 분쇄기 또는 과립기(일반적으로 약 3mm 입자로 만들어짐)에 의해 사출 성형 피드로 가공됩니다.

다섯, 사출 성형

사출 성형은 플런저 또는 스크류 푸시를 통해 특정 압력 및 온도 하에서, 입상 용융물의 유동 및 온도 균일성이 채워진 금형 캐비티로 채워지고, 용융물은 금형 캐비티에서 사출 빌렛이 나올 때까지 제어된 조건에서 응고 및 냉각됩니다. 입체적인 복잡한 모양과 구조를 형성합니다. 이 단계는 전통적인 야금의 프레스 성형과는 완전히 다르며 플라스틱 산업의 성형 공정과 유사합니다.

1. 주입시 노즐이 유로에 가깝고 나사가 앞으로 밀리고 압력을 가한 후 공급 실린더가 압출되고 금형 캐비티가 채워집니다. 금형 캐비티를 채우기에 충분한 이송이 있으면 스크류가 회전을 멈춥니다. 이상적인 금형 충전은 금형 벽을 따라 금형 캐비티를 점진적으로 채우는 것이며 두꺼운 빌렛은 스크류가 더 빨리 전진해야 하며 얇은 부분은 그 반대입니다.

>충전 속도가 너무 커서 주입, 기포, 납땜 자국 또는 불완전 충전(공기가 빠져나갈 수 없음)이 발생합니다. (큰 사출압력과 금형 충진율, 낮은 Feed 점도 모두 사출의 원인)

>너무 느린 충전 속도는 조기 공급 냉각으로 이어져 불완전한 충전 및 짧은 촬영을 초래합니다. (Pellet 주입 온도를 잘못 제어해도 이러한 현상이 발생할 수 있습니다.)

2. Screw가 Top Nozzle에 도달하면 Feed를 가압하는 공정이 압력유지 공정이다. · 성형 블랭크가 금형에서 제거되면서 사출 성형이 종료됩니다.

>금형 개방 온도는 탈형 시 블랭크의 형상을 유지하는 데 필요한 임계 온도보다 낮아야 합니다.

>개방 압력은 성형 블랭크가 달라붙지 않고 해제되는 데 필요한 큰 압력보다 낮아야 합니다.

>금형 개방 압력과 온도는 특정 범위를 가져야하며 제품 변형, 스틱 금형, 스크래치 금형 또는 제품 표면에 수축 구멍이나 함몰을 형성 할 수 없습니다.

여섯, 탈지

탈지는 금속 분말 사출 성형의 고유한 단계로, 기존 분말에서 소량의 계면활성제를 제거하는 것과는 완전히 다른 빌렛에서 바인더의 약 30%-50%(부피 분율)를 제거해야 합니다. 야금.

두 가지 기본 프로세스

(1) 열분해 → 바인더의 화학 반응 과정;

(2) 슬래브 표면의 외부 대기로의 분해 가스 이동 → 물리적 열 및 물질 이동 과정.
7. 소결

전통적인 분말 야금 콤팩트는 일반적으로 소결 전에 상대 밀도가 90% 이상이며 완전한 치밀화는 기공의 약 10%만 제거하면 됩니다. 탈지 후 분말 사출 성형 빌렛의 상대 밀도는 소결 전 60%에 불과하며 소결 특성은 느슨한 분말 소결로 어려움이 증가합니다. 금속 분말 사출 성형 제품 소결 성공 기준: 전제의 제어 가능성과 반복 가능성으로 제품의 정확성과 성능을 보장하여 밀도가 요구 사항을 충족하도록 합니다.

소결시 큰 수축이 발생하며, 이 수축은 소결의 주된 목적이지만 변형을 일으키기도 합니다. → 제품 정확도를 보장하기 위한 소결 성형 공정

◆ 가열속도를 조절하여 부품의 소형화를 도모할 수 있습니다.

1) 느린 가열은 저온 소결 단계에서 표면 확산이 지배적이지만 소결 구동력을 소모하면서 빌렛을 치밀화하기 어렵습니다.

2) 체적 확산이 활성화되는 특정 온도 범위로의 급속 가열 및 급속 가열은 입자 성장을 제어할 수 있는 동시에 기공도 진화하고 수축합니다.

◆ 소결시 액상이 생성되어 빌릿의 치밀화에 기여한다.

1) 액상은 재료 전달 속도를 증가시켜 소결 속도를 높입니다.

2) 액상은 큰 외부 압력과 동일한 모세관력을 입자에 가합니다.

3) 성분 중 하나를 용융시켜 원하는 액상을 형성할 수 있다.

◆ 소결공정

1) 초기 단계: 소결 목 형성 및 성장;

2) 중간 단계: 소결 목이 성장하여 입계 연결 기공 네트워크를 형성합니다.

3) 최종 단계: 기공 형상이 원통형이 되어 입계에 몇 개의 작은 기공만 남습니다.