[CNPIM] Innovador procés d'emmotllament per injecció de metalls i tecnologia de motlle relacionada

[CNPIM] Innovador procés d'emmotllament per injecció de metalls i tecnologia de motlle relacionada

Els processos enumerats en aquest article no són nous. Bàsicament, té aplicacions molt madures.

Aquest article fa referència al contingut dels llibres de Han Fenglin, amb l'objectiu d'un inventari sistemàtic per a la consulta i referència dels amics que ho necessiten.

El procés d'emmotllament per injecció de metalls és una tecnologia multidisciplinària i un dels processos avançats d'emmotllament de precisió per a peces metàl·liques.

El procés d'emmotllament per injecció de metalls ha estat gradualment reconegut, acceptat i valorat per la gent. Per tal d'aconseguir requisits de producció de peces més complexos, les últimes tecnologies en molts camps s'han introduït a la indústria MIM i s'han innovat enèrgicament. Per tant, noves tecnologies i nous processos de procés d'emmotllament per injecció de metalls també han anat sorgint i aplicats al desenvolupament i producció.

A continuació, fem un inventari.

1. Tecnologia d'emmotllament per microinjecció de metall (μ- MIM)

Els sistemes micromecànics o microelectromecànics (MEMS) és una nova interdisciplinari desenvolupada a finals dels anys vuitanta i ha estat reconeguda com una de les disciplines clau del segle XXI.

La practicabilitat de la micromecànica o MEMS depèn del progrés de la tecnologia de micromecanitzat. La tecnologia d'emmotllament de micro-injecció de metall és el mètode més eficaç per a la producció en massa de peces de micrometall o ceràmica d'alta precisió i d'alt rendiment.

La tecnologia d'emmotllament per microinjecció de metall es refereix a una tecnologia de procés que utilitza el procés MIM per produir peces metàl·liques o ceràmiques amb una mida micròmetre o una estructura micròmetre. Generalment es refereix a peces de precisió amb una mida inferior a 1 mm o una estructura fina de micròmetre local.

Actualment, es poden preparar 25 ~ 50 amb pols fina adequada μ M de gruix, detalls estructurals locals de menys de 5 μ M. La rugositat superficial és de 2 ~ 3 μ M de peces metàl·liques o ceràmiques.

La mida de les peces d'emmotllament per injecció de metall s'ha desenvolupat a dos extrems. Les peces de precisió de mida micron tenen una gran capacitat de mercat i potencial de desenvolupament. El valor afegit tècnic d'aquestes peces petites és molt elevat, com ara funda metàl·lica de fibra òptica, catèter làser, micro trepant de circuit imprès, actuador microelectrònic i peces mèdiques dentals, i el preu és de 4000 ~ 20000 dòlars per quilogram.

Els productes d'emmotllament per microinjecció tenen àmplies perspectives d'aplicació en actuadors, sensors, béns de consum de butxaca, armes, aeroespacial, eines de muntatge electròniques, analitzadors d'oxigen, filtres i equips mèdics i sanitaris.

Els principals obstacles que restringeixen el desenvolupament de la tecnologia de microemmotllament per injecció són la fabricació de micro motlles de precisió, l'ompliment de buits estrets i el funcionament de peces petites.

Els motlles utilitzats per produir aquestes micropeces d'alta precisió són molt més precisos que els motlles convencionals, i es necessiten diversos tipus d'efectiu per a la tecnologia de processament fi, com ara fotolitografia, electroformat, microtall, microedm, etc. Els problemes es poden resoldre bé utilitzant LIGA (fabricació de plaques alemanyes, electroformat i modelat per injecció tres abreviatures) i altres processos per fabricar motlles d'escuma de plàstic perdut.

Hi ha dues maneres de fabricar motlles d'escuma de plàstic perdut mitjançant el procés LIGA:

Un procés és modelar el nucli del motlle de plàstic PMMA, inserir el nucli del motlle de plàstic PMMA a la base del motlle per a l'emmotllament per injecció de metall directa, el nucli del motlle de plàstic PMMA i la peça en blanc del MIM es separen de la base del motlle en conjunt i el MIM. La peça en blanc es deixa al nucli del motlle de plàstic per al desgreixatge i la sinterització directes, que es converteixen en un procés de replicació d'un sol pas.

L'altre procés és dipositar una capa de níquel metàl·lic a la superfície de les peces de plàstic PMMA mitjançant un procés d'electroformació, i després pelar el plàstic PMMA de la carcassa de níquel i, a continuació, inserir la carcassa de níquel al motlle metàl·lic del procés de base del motlle per formar el MIM part en blanc. Això es converteix en un procés de replicació de dos passos.

La precisió de les peces formades pel procés de replicació d'un sol pas és alta i es resolen les dificultats de desemmotllament i el posterior funcionament de les peces, però el cost és elevat; Es redueix la precisió de les peces formades pel procés de replicació en dos passos, que és adequat per a la producció en massa, però hi ha dificultats per al desemmotllament i el posterior funcionament de les peces.

2. Tecnologia d'emmotllament per injecció de compostos de materials multicomponent

És difícil que les peces fetes amb materials de composició química única compleixin els requisits especials de la indústria manufacturera moderna per a la integració complexa de les funcions de les peces. Les diferents parts d'una peça estan fetes de diferents materials, i complir amb diferents requisits funcionals és una tendència de desenvolupament de la fabricació de peces moderna.

[CMPIM] Innovadormodelat per injecció de metalltecnologia de procés i motlle relacionat Tecnologia d'emmotllament per injecció de materials compostos de múltiples components

La tecnologia d'emmotllament per injecció de dos colors (multicolor) àmpliament utilitzada a la indústria del plàstic s'ha introduït en el camp de l'emmotllament per injecció de metalls, la qual cosa permet agrupar i tractar de manera eficient compostos metàl·lics o ceràmics complexos.

El principi de la tecnologia d'emmotllament per injecció composta és que una màquina d'injecció està equipada amb dos o més jocs de barrils al mateix temps i els materials d'injecció de cada conjunt de barrils són els mateixos. El motlle fix del motlle de diverses cavitats pot girar al voltant de l'eix giratori i s'injecten diferents materials d'injecció a diferents cavitats a cada posició. El blanc d'injecció inicial es deixa a l'interior i el motlle s'obre després del refredament, però no es desemmotlla immediatament. Després de girar el motlle fix a un cert angle, el motlle fix es tanca i tota la cavitat s'expandeix cap a l'exterior en relació amb el primer blanc d'injecció, i després es realitza el segon modelat per injecció de diferents materials d'injecció. Cada part està formada per injecció múltiple i finalment expulsada.

La introducció de la tecnologia d'emmotllament per injecció de compostos multicomponent pot satisfer els requisits d'integració funcional i de rendiment de peces individuals, estalviant matèries primeres valuoses i reduint costos.

La tecnologia composta té àmplies perspectives d'aplicació en molts camps, com ara eines de tall de carbur endurit amb acer o ceràmica, broquets d'aliatge d'acer inoxidable i ferro d'alumini endurits per precipitació, components electrònics magnètics i no magnètics, etc.

Per al primer i segon article, consulteu la introducció més detallada: [Tecnologia] Nova tecnologia d'emmotllament per injecció de metalls: μ- Introducció al procés MIM i 2C-MIM

3. Tecnologia d'emmotllament assistit per gas (líquid).

El principi de funcionament de l'emmotllament assistit per gas (líquid) és injectar una certa quantitat de material d'injecció fos (fracció de volum del 50 per cent ~ 80 per cent) a la cavitat del motlle, i després injectar gas a pressió o aigua de la fosa per fer que el producte sigui buit. . El material d'injecció fos s'expandeix i s'adapta completament a la paret interior de la cavitat del motlle. Com que el nucli de la part més gruixuda del producte finalment es solidifica, és més probable que aquesta part es formi buida.

[CMPIM] Diagrama esquemàtic d'un procés innovador d'emmotllament per injecció de metall i equips d'emmotllament assistit per gas amb tecnologia de motlle relacionats

Com que el volum canvia amb la pressió, la qual cosa fa que el gas sigui molt més petit, el flux d'aigua i la formació del gruix de la paret buida són més fàcils de controlar. Amb el procés de conformació assistida pel cos de gas (líquid), augmenta la llibertat de disseny i els productes amb grans diferències de gruix de paret són fàcils de formar; La pressió d'injecció es pot reduir i la distribució de pressió interna del producte és més uniforme; El producte participa en la reducció de l'estrès, deformació, col·lapse i qualitat de la superfície; Pot escurçar el temps de desgreixatge, reduir el consum de material i reduir el pes de les peces.

La tecnologia d'emmotllament assistit per gas (líquid) s'ha aplicat amb èxit als camps del cap de golf, maneta de portes, artesania, etc., amb resultats notables.

4. Tecnologia de processament i muntatge d'injecció en blanc

Tot i que la resistència del blanc d'injecció abans del desgreixatge és molt inferior a la de les peces metàl·liques sinteritzades, encara té una certa força per ser processada i retallada.

La tecnologia de processament d'afegir i restar materials es pot implementar per canviar la mida i la forma del blanc. El blanc d'injecció abans del desgreixat es pot processar mitjançant el tall de la porta, el processament de la línia de separació, la perforació, el xamfranat i l'eliminació d'altres materials.

Com que el blanc és suau, el desgast de l'eina es redueix molt. La força del blanc és feble i fàcil de fer malbé. Necessita una alta velocitat de tall i una baixa velocitat d'alimentació per assolir la precisió de mecanitzat dimensional final.

El procés de muntatge tradicional és connectar les peces sinteritzades, i també és factible combinar les peces en blanc d'injecció abans de desgreixar. Actualment, hi ha tres mètodes per al procés de muntatge: en primer lloc, el model inicial en brut s'utilitza com a inserció per al segon modelat per injecció; El segon és l'emmotllament compost de materials multicomponent; En tercer lloc, munteu el blanc d'injecció única en un tot abans de desgreixar.

Si totes les peces en blanc es formen mitjançant l'emmotllament per injecció de materials d'injecció idèntics, la propietat de contracció de sinterització de greixatge coincident pot garantir la seva bona combinació; Si cada blanc s'injecta amb diferents materials d'injecció, s'han de prendre mesures per evitar esquerdes i deformacions.

L'ús d'aquesta tecnologia pot simplificar l'estructura del motlle i reduir el cost del motlle; Peces amb forma més complexa i difícils de processar per la tecnologia tradicional; Formar peces compostes amb diferents requisits de rendiment i funcionals o estalviar matèries primeres valuoses.

5. Tecnologia de canal calent

El motlle d'injecció de canal calent és un motlle d'injecció de solidificació real sense corredor, i la tecnologia de canal calent és una tecnologia avançada en el procés d'injecció.

A través de la tecnologia de disseny, fabricació i control precís, el material d'injecció de tot el canal de flux es manté sempre en estat fos, sense produir condensació del canal de flux, salivació i sobreescalfament, separació o degradació del material d'injecció.

L'estructura del canal calent es compon principalment de broquet de corredor principal, placa de corredor, broquet, elements de mesura de la calefacció i temperatura, peces d'instal·lació i subjecció.

[CMPIM] Innovador procés d'emmotllament per injecció de metall i tecnologia de motlle relacionada: estructura de canal calent

A causa de l'alta dificultat tècnica, tot el sistema de canal calent està generalment dissenyat i fabricat per empreses professionals. Un conjunt complet de motlles complexos de canal calent està dissenyat i fabricat conjuntament per empreses de motlles d'injecció amb experiència i empreses d'equips de canal calent per garantir un modelat per injecció suau.

L'estructura del motlle del sistema de canal calent és complexa i el cost és elevat, la qual cosa és adequada per a la producció contínua en massa:

-Tot el procés d'injecció és més fàcil de realitzar un control automàtic mitjançant l'ús del sistema de canal calent sense corredor per al procés de desemmotllament;

-No hi ha barreja de materials reciclats al corredor, la qual cosa millora l'estabilitat del procés de producció i la consistència qualitativa dels productes produïts en grans quantitats;

-Quan es redueix la pèrdua de pressió al canal de flux, es pot reduir la pressió d'injecció, la qual cosa redueix la tendència de separació i degradació del material d'injecció, redueix la tensió residual del producte i redueix la deformació;

-El temps de retenció és més llarg i efectiu, reduint la contracció de la part d'injecció i la densitat de cada part és més uniforme;

-Pot fabricar productes amb mida més gran, gruix de paret més prim, forma més complexa i més precisió;

-Combinat amb la porta latent que no es pot utilitzar al motlle MIM, l'eficiència de producció es pot millorar reduint el processament de la porta en blanc;

-L'estalvi d'energia i la producció en massa poden reduir costos.

6. Tecnologia d'eines ràpides

El cost de fabricació dels motlles de producció normal sol ser elevat. En molts casos, és necessari fer motlles experimentals per trobar problemes que es puguin trobar durant tot el procés de verificació de disseny i producció, i el motlle final s'ha de modificar. Per adaptar-se a aquesta situació, han sorgit moltes tecnologies de motlle ràpid o suau per fabricar motlles experimentals que poden satisfer la producció de prova de centenars de peces.

Actualment, s'han utilitzat aliatges d'alumini, resina epoxi reforçada amb partícules, coure beril·li, acer baix en carboni, acer inoxidable i aliatge de cobalt per fabricar motlles d'injecció de metall tou. A causa del seu fàcil conformat, els aliatges de zinc, alumini i bismut s'utilitzen ocasionalment per fabricar motlles de prova i prototips de mostres.

Tanmateix, a causa del fàcil rascat i dany, el motlle de producció final utilitzarà materials durs.

És una tecnologia de motlle relativament nova per fabricar motlles d'injecció de plàstic MIM amb una vida útil limitada basada en el principi de procés del motlle de cautxú de silicona. Aboqueu el plàstic fos al voltant de la cavitat del motlle mare. Després de la solidificació i l'enduriment, talleu el plàstic i traieu el motlle mare. Pressat a la base del motlle restringit, aquest motlle de plàstic es pot utilitzar per suportar centenars de proves d'injecció a baixa pressió.

La tecnologia de prototipat ràpid làser és un mètode molt senzill de fabricació de motlles o prototips. Utilitza una acumulació integral d'escaneig làser de plàstic o pols metàl·lic per fabricar directament la cavitat del motlle. Un altre procés de fabricació de motlles de la tecnologia de prototipat ràpid làser és utilitzar el model de resina o paper apilat per fabricar la cavitat del motlle mitjançant fosa de precisió o electroformat.

La superfície del motlle fabricada per aquests mètodes és relativament rugosa i la precisió és baixa, cosa que no pot complir els estrictes requisits del motlle de producció.

La cavitat del motlle o els seus components utilitzats en la producció de lots molt grans són fàcils de portar. La tecnologia d'eines ràpides serà un mitjà tecnològic molt eficaç.

7. Tecnologia de formació de nuclis fusibles

Per a peces amb nucli complex o estructura especial que són difícils de desemmotllar per mètodes convencionals, la tecnologia de formació de nuclis fusibles pot resoldre el problema d'emmotllament d'aquestes peces.

La idea bàsica de la tecnologia d'emmotllament de nucli fusible és fer que l'estructura del nucli sigui part de la peça que és complexa o difícil de desemmotllar a la inserció amb resina, paper, metall de baix punt de fusió i altres materials. Després de l'emmotllament i desemmotllament, la inserció roman en el blanc d'injecció i no surt immediatament. A continuació, les insercions que queden al blanc d'injecció s'eliminen abans de la sinterització mitjançant la fusió, el trencament, la dissolució del dissolvent i altres mètodes.

Amb aquest mètode, és fàcil dur a terme la producció en massa de peces que són difícils o impossibles de fabricar directament mitjançant l'emmotllament per injecció de metall convencional, com ara còncau interior circumdant, fil fi i fil petit.