Desenvolupament d'equips d'emmotllament per injecció de pols metàl·liques

Desenvolupament d'equips d'emmotllament per injecció de pols metàl·liques

Emmotllament per injecció de metall(MIM) és el camp de més ràpid desenvolupament en la indústria i la metal·lúrgia de pols en els darrers anys. Es tracta d'una nova tecnologia d'emmotllament propera a la pols de metal·lúrgia formada combinant la moderna tecnologia avançada d'emmotllament per injecció de plàstic amb la tecnologia tradicional de la metal·lúrgia de pols.

1, tecnologia d'emmotllament MIM

El procés bàsic de MIM és barrejar uniformement pols fina de metall o ceràmica amb adhesiu orgànic per formar un material reològic, injectar una màquina d'injecció avançada en una cavitat del motlle amb la forma d'una peça per formar un blanc i utilitzar la nova tecnologia per eliminar el adhesiu i sinteritzeu-lo per fer-lo molt dens en un producte. Si cal, també es pot realitzar un postprocés. "La tecnologia IHI no només té els avantatges de la tecnologia de pulvimetal·lúrgia convencional, com ara una alta eficiència de producció, una bona consistència del producte, menys o cap tall i eficiència econòmica, sinó que també supera les deficiències dels productes tradicionals de la pulvimetal·lúrgia, com ara la baixa densitat i el material desigual. , propietats mecàniques baixes i dificultat per formar peces complexes de parets primes. És especialment adequat per a la producció i processament de grans quantitats, mides petites, complexos i components metàl·lics amb requisits especials." Des de la industrialització d'aquesta tecnologia de procés a mitjans-1980, ha aconseguit un ràpid desenvolupament. Els productes d'emmotllament per injecció s'han utilitzat àmpliament en la indústria de la informació informàtica, la indústria de l'automòbil i de la moto, equips mèdics i sanitaris, electrodomèstics, instrumentació, fabricació de maquinària, enginyeria química, tèxtil, defensa nacional i indústries militars i altres camps. Fins ara, centenars d'empreses de més de 20 països i regions s'han dedicat al desenvolupament, investigació i venda de productes d'aquesta tecnologia de procés. Com a resultat, la tecnologia d'emmotllament per injecció de pols s'ha convertit en el camp tecnològic d'avantguarda més desenvolupat activament en la nova indústria manufacturera, coneguda com la tecnologia pionera en el camp de la metal·lúrgia de pols del món, que representa la direcció principal del desenvolupament de la tecnologia de la metal·lúrgia de pols.

Les característiques principals d'aquest procés són les següents:

(1) Aquesta tecnologia de procés utilitza una màquina d'emmotllament per injecció per injectar productes en blanc per garantir que els materials omplin completament la cavitat del motlle, cosa que garanteix la realització d'una estructura complexa de la peça. Això és incomparable amb el processament mecànic tradicional i la tecnologia convencional de metal·lúrgia de pols, i és una base sòlida per al desenvolupament de la tecnologia d'emmotllament per injecció.

(2) Els productes d'emmotllament per injecció tenen una alta precisió dimensional i els processos d'emmotllament per injecció poden modelar directament components estructurals complexos i de parets primes. La forma del producte ja pot complir o aproximar-se als requisits del producte final, i el producte no requereix un processament secundari o només uns pocs processos d'acabat. La tolerància dimensional de les peces es manté generalment al voltant del ± 0,1 per cent a ± 0,3 per cent. Especialment per reduir el cost de processament d'aliatges durs que són difícils de mecanitzar i reduir la pèrdua de processament de metalls preciosos, és especialment important.

(3) En comparació amb els processos tradicionals de premsat de pols, els productes modelats per injecció tenen una microestructura uniforme, alta densitat i bon rendiment.

2, Necessitat d'equips de sinterització contínua

Amb la industrialització a gran escala de la tecnologia MIM, els equips de producció general i diversos equips especialitzats d'emmotllament per injecció de metalls a les indústries tradicionals de la metal·lúrgia de pols i l'emmotllament per injecció s'han utilitzat àmpliament en la producció industrial d'emmotllament per injecció de metalls. La millora dels requisits empresarials per a l'eficiència de la producció industrial, l'automatització dels equips, la continuïtat del processament i el rendiment dels equips ha promogut el procés d'industrialització de l'emmotllament per injecció de metalls. El desenvolupament integral de la indústria MIM requereix més equips de producció per millorar l'eficiència de producció de les empreses. Seleccionar i dominar correctament diversos equips en el procés de producció MIM pot millorar la qualitat del producte, la producció i la productivitat laboral i accelerar el desenvolupament de la industrialització.

Actualment, el procés de mescla utilitza principalment mescladors planetaris bessons tradicionals, extrusores d'un sol cargol, extrusores de pistons, extrusores de dos cargols, mescladors de rodes excèntrics i mescladors d'impulsor en forma de z, que poden garantir la uniformitat i l'eficiència de la mescla.

El procés d'injecció també es pot basar en equips d'injecció tradicionals, com ara màquines d'emmotllament per injecció de doble bucle, màquines d'injecció de plantilla dual, màquines d'injecció sense barres, màquines d'injecció totalment automàtiques, màquines d'emmotllament per injecció dinàmica electromagnètica, etc., que poden satisfer millor els requisits tècnics. de farciment.

Per al procés de desgreixatge, com que el desgreixatge és un camp que mai s'havia implicat abans en la indústria rellevant, el seu principi és: sota la premissa d'assegurar que les peces obtingudes per emmotllament per injecció no es deformin, els diferents components de l'adhesiu canvien gradualment en substàncies gasoses o líquides amb l'augment de la temperatura, utilitzant el principi de canvis físics i químics continus, per eliminar el blanc d'emmotllament per injecció, per tal d'aconseguir el propòsit d'eliminar l'adhesiu. Per tant, la posició d'aquest procés en tota la tecnologia MIM és especialment especial i important. Les peces desgreixades gairebé no tenen força, i una lleugera vibració pot causar danys a les peces. Al mateix temps, tingueu en compte les etapes de desgreixatge i sinterització per minimitzar el malbaratament energètic causat per l'escalfament repetit de les peces i considereu la integració de processos únics tradicionals com ara el desgreixatge, la sinterització i el tractament tèrmic en un procés integral. Això pot reduir els factors incerts en la producció, millorar la qualitat de les peces modelades i millorar molt l'eficiència de la producció.

El concepte d'equip de sinterització contínua neix amb la introducció de processos integrals. Per no derrotar la Xina en la ferotge competència internacional i ocupar una posició de lideratge a la indústria internacional, és necessari desenvolupar activament la tecnologia MIM, especialment per integrar i integrar processos únics tradicionals per formar processos integrats efectius i dur a terme investigacions i desenvolupament d'equips de processament integrat tan aviat com sigui possible.

3, equips de sinterització contínua i la seva tecnologia de control

Un gran nombre d'estudis de desgreixatge tèrmic han demostrat que la clau del desgreixatge tèrmic és controlar la temperatura de desgreixatge en una etapa de baixa temperatura (150 ~ 350 per cent) i augmentar lentament la temperatura (1 ~ C/min), sense produir deformacions ni deformacions. defectes. Per tant, cal assegurar-se que un veritable forn de desgreixatge tingui una bona estabilitat de temperatura i uniformitat. En comparació amb el desgreixatge tèrmic atmosfèric, el desgreixatge tèrmic al buit té una pressió de buit més baixa, que afavoreix la volatilització de l'aglutinant i l'eliminació dels productes de descomposició. Per tant, la velocitat de desgreixatge és superior al desgreixatge tèrmic atmosfèric a pressió normal. A causa d'aquesta característica, hi ha diferències significatives entre el desgreixatge MIM i altres processos relacionats. S'introdueixen al mercat diverses marques d'equips de sinterització contínua.

Hi ha dos tipus de forns de sinterització pel que fa al funcionament: vertical i horitzontal. L'inconvenient dels forns de sinterització verticals és que solen ser molt irregulars en temperatura en presència d'atmosfera; També hi ha una desviació de temperatura entre l'extrem corbat del cos d'emmagatzematge del forn de sinterització horitzontal i la temperatura interna, que redueix molt la qualitat del producte sinteritzat.

El forn integrat de desgreixatge i sinterització consta de les sis parts següents: el sistema de captura, el sistema de buit, el sistema d'inflat, el sistema de circulació externa, la part de control elèctric i la part de control de buit. El cos del forn adopta una estructura sandvitx refrigerada per aigua, i el revestiment del forn es compon d'una petita manta d'aïllament exterior corrugat d'acer oxidat, una manta de zirconi, un element de calefacció i un escut d'aïllament interior corrugat d'acer inoxidable resistent a altes temperatures des de dins cap a fora. . L'escut tèrmic intern pot evitar l'escapament de substàncies lipídiques a altres parts del cos del forn i és convenient per a la neteja. El forn adopta una porta interior segellada, que pot prevenir eficaçment la pèrdua de calor i l'escapada de lípids. El sistema de trampa consta d'una trampa de disc refrigerat per aigua de diverses etapes, un dipòsit de desgreixatge, un filtre de diverses etapes i una vàlvula d'arrencada. Les substàncies lipídiques poden fluir sense problemes al tanc de desgreixatge. El sistema de buit consta d'un sistema de buit de dues etapes. La bomba de buit de paletes rotatives i la bomba Roots es poden seleccionar i utilitzar segons el material del producte i el grau de buit necessari per al desgreixatge. El sistema d'inflat es pot trencar a través de tres girs de vidre al mesurador de cabal per aconseguir una regulació de cabal àmplia. El sistema de circulació externa es compon de ventiladors segellats i intercanviadors de calor, que permeten un refredament ràpid. El sistema de control elèctric consta d'un sistema de control de temperatura del forn, un sistema de control de buit, un sistema de control d'inflació i un sistema de circulació de refrigeració. La temperatura real es mesura mitjançant termoparells i es compara amb la temperatura establerta, i la potència de calefacció actual i de l'equip es canvia per aconseguir el control de la temperatura, permetent que les tres zones de calefacció augmentin simultàniament. Durant el funcionament, el desgreixatge tèrmic al buit introdueix constantment gas protector, formant una petita diferència de pressió entre els forns interior i exterior, aconseguint un flux de gas unidireccional, evitant eficaçment la contaminació de lípids del cos de calefacció i la deformació del forn interior a causa de la diferència de temperatura excessiva, Amb el desenvolupament continu de la tecnologia d'emmotllament per injecció de metalls, el nivell tècnic de desgreixatge s'ha fet cada cop més ampli, amb Alemanya desenvolupant una tecnologia de desgreixatge catalític ràpid. Aquesta tecnologia requereix uns requisits elevats per als forns de desgreixatge, que requereixen equips especialitzats de desgreixatge resistents a l'àcid, i s'han de tenir en compte els problemes ambientals a l'hora de dissenyar els forns. La resistència de les peces després del desgreixatge amb aquesta tecnologia és molt baixa i es fa malbé fàcilment (de fet, la resistència de les peces desgreixades no és alta); I abans de la sinterització, sempre quedaran espines adhesives en el blanc. En aquest cas, la reducció dels enllaços intermedis del producte juga un paper molt important en la millora del rendiment del producte.

Per tal d'aconseguir una operació veritablement contínua entre l'eliminació de l'adhesiu, l'eliminació de l'adhesiu residual i el procés de sinterització, Alemanya ha desenvolupat un sistema de desenganxament i sinteritzat catalítics MIM-MASTER. Aquest sistema inclou una secció de desenganxament catalític, una secció de sinterització contínua i dispositius auxiliars, com ara la combustió de gasos d'escapament, un dispositiu d'assecat per convecció de gas, una cinta transportadora de derivació, un sistema d'injecció d'àcid, un armari de control elèctric i un sistema de control de procés complet (PIC). La secció de desgreixatge catalític continu està dissenyada com una estructura de cinturó de malla de mufla utilitzant elements de calefacció Ni-Cr. Les peces metàl·liques modelades per injecció es col·loquen en una cinta transportadora i s'escalfen a una determinada temperatura a la zona de preescalfament, de manera que l'àcid no es condense a la peça de treball quan passa per la cinta de desenganxament. En passar per la cinta de desenganxament, la part superior elimina l'adhesiu sota l'acció del gas portador (normalment nitrogen) i el catalitzador (àcid nítric d'ús habitual). La direcció del flux de l'atmosfera al forn és molt important. A la zona de preescalfament, la direcció del flux de l'atmosfera és la mateixa que la direcció del moviment de la peça fins que entra a la cambra de combustió dels gasos d'escapament. Durant l'eliminació del cinturó adhesiu, la direcció del flux de l'atmosfera al forn és oposada a la direcció de moviment de la peça de treball, assegurant que les peces que bàsicament han eliminat l'adhesiu poden trobar la concentració més alta d'àcid. La mida del dispositiu de combustió d'aquest forn pot ser més petita que la d'un forn per lots amb la mateixa velocitat de producció, ja que el gas d'escapament es genera contínuament al mig de tot el procés d'eliminació i no es produirà una gran quantitat de gas d'escapament. generat en un període de temps determinat, com en un forn discontinu. El dispositiu de combustió està dissenyat com una estructura de dues etapes: en la primera etapa, el gas combustible, com el gas natural, s'utilitza per interactuar amb el formaldehid (un dels components del gas d'escapament) per cremar-se en condicions d'oxigen insuficient, òxids reductors de nitrogen i àcid nítric residual; En la segona etapa, el formaldehid i el gas combustible restants es barregen amb l'excés d'aire i es crema completament per generar diòxid de carboni i aigua. Després de passar pel forn de desgreixatge, les peces modelades per injecció metàl·liques s'alimenten a un forn de sinterització continu mitjançant una cinta transportadora transversal segellada. Durant el procés d'eliminació d'adhesiu i sinteritzat residuals, les peces haurien d'evitar la vibració, de manera que s'adopta una estructura de transmissió de biga caminant especialment dissenyada. La secció de sinterització es divideix principalment en tres etapes: escalfament, sinterització i refrigeració. La secció de calefacció s'encarrega d'eliminar l'adhesiu restant i de la precocció. Les bobines de Ni-cr s'utilitzen com a elements de calefacció, amb una temperatura màxima general de 800 graus. El cinturó de sinterització porta la funció principal de sinterització, i l'element calefactor és de filferro, amb una temperatura màxima de fins a l600oC. Les peces modelades per injecció de pols metàl·liques es sintereixen en una atmosfera inert o reductora, i els gasos d'escapament generats durant la producció es descarreguen després de la combustió a través d'una columna d'escapament situada a la secció de població. El cinturó de refrigeració està dissenyat com una estructura de refrigeració d'aigua de doble paret i el cabal i la temperatura d'aigua de refrigeració es poden ajustar manualment.

Tot i que la qualitat de la sinterització està relacionada amb cada procés, el factor més important ve determinat per la uniformitat de la temperatura i l'estabilitat del procés de sinterització. Per tant, els equips de sinterització utilitzats per a l'emmotllament per injecció de pols metàl·liques han de tenir una excel·lent uniformitat de temperatura per aconseguir una contracció isòtropa dels productes MIM, reduint així la deformació de la sinterització i millorant la precisió del producte; El forn de sinterització ha de tenir un bon rendiment de segellat, una baixa taxa de fuites d'aire i garantir la temperatura, la pressió i l'atmosfera necessàries per aconseguir la densificació del material de sinterització; Es requereix un control precís de temperatura i sensibilitat per aconseguir una producció de lots estable de productes MIM. A més, el principal problema dels forns de sinterització que es produeixen actualment a la Xina és la baixa precisió del control de la temperatura, cosa que dificulta la determinació d'un procés de producció estable durant el procés de producció. Els forns de sinterització en continu produïts a Alemanya estan a l'avantguarda de la indústria pel que fa a la precisió del control, però també hi ha inconvenients. Els equips altament automatitzats requereixen un funcionament molt estandarditzat. Un lleu error pot retardar el funcionament de tot l'equip, donant lloc a grans pèrdues. A més, els materials de rebuig lipídics generats durant el procés de sinterització de desgreixatge s'uneixen fàcilment a diversos components del forn, cosa que també pot tenir un impacte significatiu en el rendiment de l'equip. En general, tot i que el forn de sinterització també ha aconseguit la integració de desgreixatge i sinterització, encara hi ha problemes com la flexibilitat insuficient en el control de la temperatura, la pressió inestable a la secció de preescalfament entre el desgreixatge i la sinterització, i no es té en compte la viabilitat d'integrar-se amb tractament tèrmic posterior.

En resum, els objectius ideals per als equips de sinterització contínua són:

(1) Integrar processos únics tradicionals per aconseguir la integració de desgreixatge, sinterització, tractament tèrmic i altres processos. Afegir una secció de funció de tractament tèrmic per tractar directament les peces després de la sinterització pot estalviar molt els costos de producció, reduir els cicles de producció i garantir la qualitat de la producció.

(2) Realitzar un control flexible de la temperatura i el temps de residència del producte a la zona de desgreixatge i la zona de sinterització d'alta temperatura, que pot satisfer les necessitats de producció de diversos productes amb diferents requisits de procés, i també millorar la situació de la producció retardada a causa d'un control inflexible .

(3) Millorar el control d'automatització dels equips i les capacitats d'autoajustament, millorar la fiabilitat del funcionament de l'equip, reduir la intensitat de la mà d'obra de l'operador i millorar l'eficiència de la producció.

4, Conclusió

A partir de l'anàlisi del procés d'emmotllament MIM i de les característiques de les peces modelades per injecció de pols, és necessari integrar processos únics tradicionals com ara el desgreixatge, la sinterització i fins i tot el postprocessament en un procés integral. Es dóna l'estructura i el mode de control de l'equip de sinterització contínua.