مراحل و قوانین طراحی فرآیند قالب گیری تزریق فلز

مراحل و قوانین طراحی فرآیند قالب گیری تزریق فلز

قالب گیری تزریق فلزقالب گیری تزریقی سنتی است که با استفاده از فناوری قالب گیری تزریقی، ساخت قطعات فلزی جامد را تغییر می دهد. در این فرآیند، ماده اولیه مخلوط پودری از فلز و پلیمر است. به همین دلیل، MIM گاهی اوقات قالب گیری تزریق پودر (PIM) نامیده می شود. با استفاده از دستگاه قالب گیری تزریقی استاندارد، پودر ذوب شده و به داخل قالب تزریق می شود و در آنجا خنک شده و به شکل قطعه مورد نظر جامد می شود. فرآیند گرمایش بعدی، پلیمر ناخواسته را حذف می کند و یک قطعه فلزی با چگالی بالا تولید می کند. قالب گیری تزریق فلز برای تولید قطعات فلزی کوچک در مقادیر زیاد مناسب است. بر خلاف قالب گیری تزریقی، این قطعات ممکن است از نظر هندسی پیچیده و دارای دیواره ها و جزئیات نازک باشند. استفاده از پودر فلز امکان استفاده از انواع آلیاژهای آهن و غیر آهن را فراهم می کند و خواص مواد (استحکام، سختی، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی و غیره) نزدیک به فلزات فورج شده باشد. علاوه بر این، به دلیل اینکه فلز در فرآیند MIM (از جمله فرآیند ریخته‌گری فلز) ذوب نمی‌شود، می‌توان از سوپرآلیاژ برای عمر ابزار بدون هیچ تاثیر منفی استفاده کرد. فلزاتی که معمولاً در MIM استفاده می شوند عبارتند از:

فولاد کم آلیاژ؛

فولاد ضد زنگ؛

فولاد با سرعت بالا؛

قطب آهنی؛

آلیاژ کبالت؛

آلیاژ مس؛

آلیاژ نیکل؛

آلیاژ تنگستن؛

آلیاژ تیتانیوم.

قطعات فلزی تولید شده از فرآیند MIM در بسیاری از صنایع از جمله هوافضا، خودروسازی، کالاهای مصرفی، دندانپزشکی پزشکی و مخابرات یافت می شود. اجزای MIM را می توان در لوازم جانبی تلفن همراه، کالاهای ورزشی، ابزار الکتریکی، ابزار جراحی و دستگاه های مختلف الکترونیکی و نوری یافت.

لوازم الکترونیکی قالب گیری تزریق فلز شامل مراحل زیر است:

آماده سازی مواد اولیه MIM

آماده سازی مواد اولیه - مرحله اول مخلوط پودری فلز و پلیمر است. فلز پودری که در اینجا استفاده می شود ریزتر است (معمولاً 20 میکرون) نسبت به روش های متالورژی پودر سنتی. پودر فلز با یک چسب گرمانرم گرم مخلوط شده، سرد می شود و سپس دانه بندی می شود تا یک ماده خام یکنواخت تشکیل شود. مواد اولیه به دست آمده معمولاً 60 درصد فلز و 40 درصد پلیمر (حجمی) است.

قالب گیری تزریقی MIM

قالب گیری تزریقی - پودر خام از همان تجهیزات و ابزارهایی استفاده می کند که برای قالب گیری تزریقی پلاستیک استفاده می شود. بنابراین، طراحی قسمت تف جوشی حفره قالب حدود 20 درصد بزرگتر است که باعث انقباض می شود. در چرخه قالب گیری تزریقی، مواد خام ذوب شده و به داخل حفره قالب تزریق می شوند و در آنجا سرد شده و به شکل قطعات جامد می شوند. بخشی از "سبز" قالب گیری شده بیرون زده و سپس تمیز می شود تا تمام حافظه های فلش حذف شوند.

چربی زدایی MIM

چربی زدایی – در این مرحله چسب پلیمری فلزی حذف می شود. در برخی موارد، قسمت "سبز" اولین چربی‌زدای حلال در یک حمام آب یا شیمیایی قرار می‌گیرد تا بیشتر چسب حل شود. پس از (به جای 1) در این مرحله، چربی زدایی حرارتی یا پیش زینتی انجام می شود. بخشی از "سبز" در یک کوره با دمای پایین گرم می شود تا چسب پلیمری با تبخیر از بین برود. در نتیجه، قسمت فلزی «قهوه‌ای» باقی‌مانده حدود 40 درصد از فضای خالی از طریق حجم را شامل می‌شود.

تف جوشی MIM

مرحله بعد از پخت، تف جوشی است تا فضای خالی حدود 1-5 درصد کاهش یابد، به طوری که یک قطعه فلزی با چگالی بالا در قسمت قهوه ای ({1}} درصد) کوره با دمای بالا تولید شود. تا 2500 درجه فارنهایت). این کوره از یک جو گاز بی اثر استفاده می کند و دمایی نزدیک به 85 درصد از نقطه ذوب فلز را نشان می دهد. این سوراخ فرآیند از مواد برداشته می‌شود و در نتیجه تا 75-85 درصد اندازه قالب‌گیری آن کاهش می‌یابد. با این حال، این انقباض یکنواخت است و می توان به طور دقیق پیش بینی کرد. قطعه به‌دست‌آمده تحمل بالایی از شکل قالب‌گیری اولیه را حفظ می‌کند، اما اکنون چگالی آن بسیار بیشتر است.

پس از اتمام فرآیند پخت، عملیات ثانویه مورد نیاز می تواند تحمل یا پرداخت سطح را بهبود بخشد. با این حال، مانند بخشی از یک فلز ریخته‌گری شده، می‌توان برخی فرآیندهای ثانویه را برای افزودن عملکردهای جدید، بهبود خواص مواد یا سایر اجزا انجام داد. به عنوان مثال، قطعه MIM را می توان ماشینکاری، عملیات حرارتی یا جوشکاری کرد.

قوانین طراحی قالب گیری تزریق فلز (MIM):

هنگامی که بخش طراحی با MIM ساخته می شود، بیشتر قوانین طراحی برای قالب گیری تزریقی همچنان اعمال می شود. با این حال، برخی استثناها یا مکمل ها وجود دارد، مانند موارد زیر:

ضخامت دیوار - درست مانند قالب تزریق پلاستیک، ضخامت دیواره نباید به حداقل برسد و کل قسمت یکنواخت را حفظ کنید. شایان ذکر است که در فرآیند MIM، کاهش ضخامت دیواره نه تنها باعث کاهش مقدار مواد و زمان چرخه می شود، بلکه زمان چربی زدایی و تف جوشی را نیز کاهش می دهد.

پیش نویس - قالب گیری تزریق پلاستیک وجود دارد و بسیاری از شرکت های MIM نیازی به پیش نویس ندارند. در نسخه مواد پودری، استفاده از چسب های پلیمری از قالب ها نسبت به بسیاری از پلیمرهای قالب گیری تزریقی آسان تر است. علاوه بر این، قطعات MIM قبل از اسپری شدن، کاملاً خنک می شوند و اطراف ویژگی قالب گیری جمع می شوند، زیرا مخلوط پودر فلز به زمان بیشتری برای خنک شدن نیاز دارد.

پشتیبانی از زینترینگ - در طول پخت، اجزای MIM باید به درستی پشتیبانی یا پیچ خورده باشند زیرا ممکن است منقبض شوند. با طراحی سطح صاف قطعات در همان صفحه می توان از سینی تکیه گاه تخت استاندارد استفاده کرد. در غیر این صورت ممکن است به براکت های سفارشی گران قیمت تری نیاز باشد.