Trosolwg
Powdrau metel gyda maint gronynnau digon bach (<45 μm), high powder loading in polymers, and high density after sintering can be used for metal injection molding, with powders having an average particle size of less than 22 μm being the most ideal. Numerous methods exist for powder preparation, but powders prepared by different methods possess different properties, which ultimately affect the density, size, and deformation of the injected parts. Because small particles are used to characterize powder properties, many characterization methods (such as sieving) are insufficient to accurately monitor and predict the results of the metal injection molding process. This chapter mainly introduces powders used in metal injection molding, different powder preparation methods, the properties of metal injection molding powders, and the influence of powder geometry or manufacturing methods on the metal injection molding process.
Technegau paratoi gwahanol ar gyfer powdr MIM
Mae yna lawer o ddulliau ar gyfer paratoi powdrau ar gyfer mowldio chwistrellu metel (MIM), gan gynnwys atomization nwy, atomization dŵr, dadelfennu thermol, a lleihau cemegol.
Pan fo angen ychwanegu ychydig bach o bowdr at aloi neu baratoi aloion penodol penodol mewn cymysgedd powdr, defnyddir dulliau paratoi powdr eraill, megis malu / malu mecanyddol, fel arfer. Mae carbureiddio powdr twngsten pur i gynhyrchu powdr gradd carbid twngsten yn eithriad. Mae Tabl 3.1 yn dangos dulliau a nodweddion paratoi powdrau MIM; gellir dod o hyd i dechnegau paratoi powdr eraill mewn mannau eraill.
Mae dosbarthu maint gronynnau a dosbarthiad maint gronynnau powdrau MIM yn gam pwysig wrth baratoi powdr oherwydd bod llawer o bowdrau MIM yn cael eu cymryd o sypiau o bowdr gyda meintiau gronynnau gwahanol; felly, mae'n hanfodol sicrhau cysondeb powdr MIM ar draws sypiau.
Tabl 3.1 Dulliau Paratoi a Nodweddion Powdrau MIM
| Dull Paratoi | Cost Cymharol | Enghreifftiau Metel neu Aloi | Maint Gronyn / μm | Siâp Gronyn |
|---|---|---|---|---|
| Atomization Nwy | Uchel | Dur di-staen, superalloy F75, MP35N, Titaniwm, prif ychwanegion aloi | 5 ~ 45 | Sfferig |
| Atomization Dŵr | Canolig | Yr un fath ag atomization nwy ac eithrio titaniwm a aloion haearn | 5 ~ 45 | Siâp eliptig, afreolaidd |
| Dadelfeniad Thermol | Canolig | Haearn, Nicel | 0.2 ~ 20 | Spherical, nodwydd-siâp |
| Lleihau Cemegol | Uchel/Canolig | Twngsten, Molybdenwm | 0.1 ~ 10 | Polygonal, sfferig |
Atomization nwy
Mae atomization nwy yn ddull o baratoi powdr trwy doddi metelau neu aloion trwy anwythiad neu ddulliau gwresogi eraill ac yna atomizing y toddi trwy ffroenell. Ar ôl gadael y ffroenell, mae'r metel tawdd neu'r aloi yn cael ei effeithio gan lif nwy cyflym uchel, gan dorri'r tawdd yn ddefnynnau mân. Mae'r defnynnau hyn yn solidoli i ronynnau sfferig yn ystod cwymp rhydd. Mae'r nwy cyflym iawn sy'n cael ei daflu allan fel arfer yn nitrogen, argon, neu nitrogen; gellir defnyddio aer hefyd i ffurfio rhai powdrau arbennig. Aer{6}}mae gan ronynnau atomedig raddau uchel o ocsidiad arwyneb; felly, nid yw atomization aer yn cael ei argymell ar gyfer y rhan fwyaf o ddeunyddiau peirianneg, yn enwedig y rhai y mae'n anodd tynnu ffilmiau ocsid ar eu cyfer yn ystod ôl-sinterio. Mae'r defnynnau atomized yn disgyn yn rhydd o fewn cynhwysydd mawr, ac felly'n solidoli cyn cysylltu â waliau'r cynhwysydd. Yn ystod atomization, os oes cynnwrf yn bodoli ger y ffroenell, gall gronynnau solet bach fynd i mewn i'r toddi atomized eto, gan ffurfio gronynnau powdr solet bach ar wyneb y gronynnau. Mae'r gronynnau powdr afreolaidd hyn yn ymyrryd â dwysedd pacio powdr a phriodweddau llif dilynol y porthiant MIM. Gellir cynhyrchu powdrau atomized dosbarthiad eang o faint trwy hidlo neu ddidoli aer. Gall gronynnau rhy fawr gael eu hail-hatomeiddio i gynhyrchu powdrau llai o faint. Mae Ffigur 3.4 yn dangos delwedd microsgop electron sganio nodweddiadol (SEM) o bowdr dur di-staen atomized, sydd â siâp sfferig, purdeb wyneb uchel, a dwysedd pacio uchel.
Atomization Dŵr
Yn y bôn, mae egwyddorion atomization dŵr ac atomization nwy yn debyg. Y gwahaniaeth yw bod dŵr, yn lle nwy, yn cael ei ddefnyddio i dorri i lawr metel tawdd yn ronynnau mân. Mae'n defnyddio jet dŵr pwysedd uchel i effeithio ar lif y metel tawdd, gan ei dorri i lawr yn gyflym a'i solidoli'n bowdr. Mae tawdd uwchgynhesu, ar ôl cael ei atomized gan jet dŵr gwasgedd uchel, yn cynhyrchu nifer fawr o ronynnau mân, sfferig. Felly, mae defnyddio atomization dŵr i baratoi powdr metel o dan dymheredd uwchgynhesu a phwysau dŵr uchel yn hanfodol ar gyfer MIM (Mowldio Chwistrellu Metel). Yn debyg i atomization nwy, mae dosbarthiad maint gronynnau o bowdr atomedig dŵr yn gam pwysig wrth gynhyrchu powdr MIM. Mae Ffigur 3.5 yn dangos delwedd SEM nodweddiadol o ddŵr -powdr dur di-staen atomedig. Mae gan y gronynnau hyn siapiau afreolaidd, ac o'u cymharu ag atomization nwy, mae ocsidiad wyneb gronynnau powdr atomized dŵr yn fwy difrifol. Mae gan ronynnau siâp afreolaidd fantais o ran cynnal siâp yn ystod diseimio rhannau wedi'u mowldio â chwistrelliad. Mae gan atomization dŵr effeithlonrwydd cynhyrchu llawer uwch nag atomization nwy, felly, mae cost cynhyrchu powdr atomized dŵr yn llawer is na'r hyn o nwy -powdr atomized.
Dadelfeniad Thermol
Mae dadelfeniad thermol yn ddadelfennu cemegol a achosir gan wres, a ddefnyddir yn gyffredin i gynhyrchu powdrau nicel a haearn ar gyfer mowldio chwistrellu metel. Gellir paratoi powdrau twngsten a chobalt hefyd gan ddefnyddio'r dechnoleg hon. Mae gan bowdr a gynhyrchir gan ddadelfennu thermol purdeb mwy na 99% a maint gronynnau yn amrywio o 0.20 i 20 μm. Yn y broses hon, mae'r metel yn adweithio â charbon monocsid o dan bwysau a thymheredd uchel i ffurfio metel carbon. Mae'r hylif hwn sy'n seiliedig ar garbon yn cael ei buro, ei oeri, ac yna ei ailgynhesu dan weithred catalydd, gan achosi i'r anwedd gyddwyso'n bowdr. Mae Ffigur 3.6 yn dangos delwedd SEM nodweddiadol o bowdr haearn seiliedig ar garbon wedi'i ddadelfennu'n thermol. Mae'r powdrau hyn fel arfer yn cynnwys amhureddau carbon a rhaid eu lleihau mewn hydrogen cyn eu defnyddio neu yn ystod sintro, neu eu defnyddio mewn cyfrifiadau fel cydran aloi ar gyfer dur aloi isel. Os yw'r powdr yn cael ei leihau cyn mowldio chwistrellu metel, rhaid i'r gronynnau fod yn ddaear i ddileu crynhoad oherwydd eu bod yn cyd-fynd â'i gilydd yn ystod y gostyngiad. Ar ben hynny, mae gweithgaredd sintro'r powdrau llai hyn yn is na gweithgaredd powdrau heb eu lleihau oherwydd bod gronynnau mân yn cael eu sinteru'n llawn neu'n cael eu cymathu gan ronynnau mwy yn ystod y gostyngiad.
Dull Lleihau Cemegol
Y dull lleihau cemegol yw un o'r dulliau cynhyrchu powdr hynaf hysbys. Mae'r dull hwn yn puro'r ocsid yn gyntaf, yna'n defnyddio asiant lleihau fel carbon i adweithio ag ef i gynhyrchu carbon monocsid neu garbon deuocsid i'w leihau. Gellir defnyddio hydrogen hefyd i leihau'r ocsid i bowdr metelaidd. Er mwyn lleihau maint gronynnau, cynhelir yr adwaith lleihau ar dymheredd cymharol isel, ond mae'r gyfradd adwaith yn isel. Gall defnyddio tymereddau uwch gyflymu'r broses adwaith hon, ond gall tymereddau uwch achosi bondio gronynnau tryledol, y mae'n rhaid eu tynnu wedyn trwy eu malu neu eu melino i faint gronynnau digon mân. Os na chaiff y gronynnau eu malu, ni ellir llwytho'r powdr cyfanredol yn iawn i'r system rhwymwr, gan arwain at gludedd porthiant uchel a bwydo anwastad yn ystod mowldio chwistrellu. Mae Ffigur 3.7 yn dangos delwedd SEM nodweddiadol o bowdr twngsten a gynhyrchir gan ostyngiad cemegol.
