Технология литья под давлением (MIM) для крошечных зубчатых колес

1 Процесс производства микроредукторов MIM и выбор параметров
Экспериментальный метод подбора технологических параметров и основных параметров массового производства некоторых микропередач.
2Выбор металлического порошка и связующего
Размер частиц металлического порошка, используемого в процессе MIM, обычно составляет 0,5–20 мкм. Теоретически, чем мельче частицы, тем больше удельная площадь поверхности, что облегчает формование и спекание. В настоящее время основными методами получения порошка для МИМ являются: метод распыления воды, метод газового распыления и метод базового набора. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки: метод распыления воды является основным процессом изготовления порошка, который имеет высокую эффективность и более экономичен при крупномасштабном производстве, а также может сделать порошок более мелким, но его форма имеет неправильную форму, что способствует сохранению формы, но лучше использовать вискозу. Там много связующего, что влияет на точность. Кроме того, спеканию препятствует оксидная пленка, образующаяся в результате высокотемпературной реакции между водой и металлом. Метод газового распыления является основным методом получения порошка МИМ. Получаемый им порошок имеет сферическую форму, низкую степень окисления, требует меньшего количества связующего и имеет хорошую формуемость, но он дорог и плохо сохраняет форму. Порошок, полученный методом базового набора, имеет высокую чистоту и чрезвычайно мелкий размер частиц. Он наиболее подходит для MIM, но ограничен Fe, Ni и другими порошками и не может удовлетворить требования многих типов материалов. Чтобы удовлетворить требования к порошку MIM, многие мукомольные компании усовершенствовали вышеуказанные методы и разработали микроатомизацию, ламинарное распыление и другие методы порошкообразования. Выбор порошка должен быть тщательно продуман с учетом технологии MIM, формы продукта, производительности, цены и других аспектов. В настоящее время распыленный водой порошок и аэрозольный порошок обычно используются в комбинации. Первый увеличивает плотность нарезания, а второй сохраняет форму. Поскольку редуктор используется в агрессивной среде, используется распыляемый водой порошок нержавеющей стали 316L. Его химический состав (массовая доля): Cr: 17,0%, N: 11,5%, Mo: 2,2%, C: не более 0,3%, Fe: около 69%. Его физические свойства приведены в таблице 1.
В процессе MIM связующее играет очень важную роль. Это напрямую влияет на смешивание, литье под давлением, обезжиривание и другие процессы и оказывает большое влияние на качество, обезжиривание, точность размеров, состав сплава и т. д. отлитой под давлением заготовки. Связующие, используемые в MIM, включают термопластичные системы, термореактивные системы, водорастворимые системы, гелевые системы и специальные системы. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Система термопластических связующих является основной и ведущей среди связующих MIM, а система термореактивных связующих является основной среди связующих MIM. Связующие используются редко. Хотя этот тип связующего хорошо сохраняет форму, его трудно удалить. Здесь связующим является термопластическое связующее с формулой, состоящей из 70% парафина и 30% полиэтилена высокой плотности.
3 Смешивание, гранулирование и литье под давлением
После того как порошок и связующее определены, их нужно смешать. Смешивание — сложный процесс улучшения текучести порошка и завершения диспергирования. Обычно используемые смесительные устройства включают двухшнековые экструдеры, смесители с Z-образными лопастями, двойные планетарные смесители и т. д., а в настоящее время разрабатываются процессы непрерывного смешивания. Скорость подачи, температура смешивания, скорость вращения и т. д. во время смешивания влияют на эффект смешивания. Здесь порошок и связующее смешивают на двойном планетарном смесителе при количестве загрузки (объемной доли) 63:37 в течение 1,5 часов. Температура смешивания составляет 130±10°С. Порошок и связующее полностью смешиваются, а затем смешиваются в одном планетарном смесителе. Грануляцию осуществляют на шнековом экструдере. Температура грануляции составляет 130°С-150°С, скорость вращения шнека 40 об/мин. Для литья под давлением используйте литьевую машину TMC60EV. Одной из ключевых проблем литья под давлением являются различные конструкции, связанные с литьем, включая проектирование изделий и проектирование пресс-форм. Хотя производимая в настоящее время продукция может варьироваться от 0,003 г до 200 г, и был достигнут важный прогресс в повышении точности, большинство проектов, особенно проектирование пресс-форм, основаны на опыте, отсутствии надежных знаний в области проектирования, а системы САПР трудно применять должным образом. . МИМ. Принципы пластиковых форм использовались для постепенной стандартизации форм MIM. С накоплением опыта время на проектирование и изготовление пресс-форм значительно сократится. Для повышения эффективности впрыска следует как можно чаще использовать многоместные формы.
Целью литья под давлением является получение бездефектной формованной заготовки желаемой формы. Дефекты инжекции невозможно устранить в последующих процессах, поэтому этот этап необходимо строго контролировать. Технология ультразвукового контроля может использоваться для обнаружения внутренних дефектов в заготовках, отлитых под давлением. Контроль дефектов вСтадия закачки в настоящее время в основном основана на опыте. С развитием науки и техники использование компьютеров для моделирования процесса заполнения литьевых форм и его связи с производительностью подачи для оптимизации параметров условий впрыска и устранения дефектов впрыска в настоящее время является передовым экспериментальным методом, а также перспективной тенденцией развития. За рубежом есть сообщения о том, что пресс-форма была применена для анализа процесса MIM-литья и дала хорошие результаты. Мы также попытались применить эту технологию, но обнаружили, что результаты моделирования не очень хорошо согласуются с результатами эксперимента. Этот аспект еще нуждается в дальнейших исследованиях.
4 Обезжиривание и предварительное спекание
Метод обезжиривания предполагает термическое обезжиривание. Процесс термического обезжиривания следует разумно определять, исходя из характеристик термического разложения компонентов связующего. В то же время это также должно предотвращать появление пузырей, растрескиваний и других дефектов обезжириваемой заготовки из-за чрезмерной скорости обезжиривания. Поскольку порошок нержавеющей стали очень чувствителен к содержанию углерода, необходимо выбирать восстановительную атмосферу, чтобы предотвратить разложение остатков углерода вследствие разложения связующего. В интервале температур от комнатной до 200°С преимущественно разлагается парафин. В этом процессе связующее Парафин является наиболее важным компонентом, поэтому для успешного удаления парафина скорость нагрева обычно должна быть ниже 1°C/мин. В печи обезжиривания этого процесса присутствует водородная атмосфера. Температура обезжиривания составляет ниже 200°C и нагревается со скоростью нагрева 0,8°C/мин. Когда температура достигает 200°С, ее выдерживают 1,5 часа, а затем повышают до 450°С со скоростью 1,5°С/мин в течение часа выдержки. , для удаления связующего полимерного компонента полиэтилена высокой плотности и образования соединенных отверстий. После 450°С быстро повышают температуру до 800°С со скоростью 4°С/мин и затем выдерживают в тепле в течение 45 мин для полного разложения полимерного компонента в связующем, полного обезжиривания и предварительного спекания заготовки.
5 спекание
Спекание осуществляется в вакуумной спекательной печи со степенью вакуума 0,1 Па.
Процесс спекания: начните со скорости повышения температуры от 4 ℃/мин до 1000 ℃, удерживайте в течение 45 минут, затем быстро увеличивайте температуру спекания до 1380 ± 10 (℃) со скоростью 6 ℃/мин, удерживайте в течение 45 минут, а затем охладить в печи до комнатной температуры. Температура спекания должна быть максимально стабильной. Температура спекания колеблется на десятки градусов Цельсия, что может привести к изменению плотности спекания на 10% и изменению степени усадки на 3%.
Точность размеров и механические свойства конечного продукта:
Для готовых деталей (как показано на рисунке 3) металлографический анализ и испытания механических свойств проводились на стандартных образцах, изготовленных вместе с деталями. Металлографическая структура детали — чистый аустенит, результаты испытаний ее механических свойств: предел текучести — 220 МПа, предел прочности — 510 МПа, удлинение — 45%.
Возьмите любые 10 штук и измерьте среднюю плотность, которая составит 98,8% от теоретической плотности. Он в основном достигает теоретических показателей производительности и соответствует требованиям использования. Структура и размер соответствуют требованиям точности и не требуют никакой обработки.