تطبيق مسحوق سبائك التيتانيوم في مجال MIM لقولبة حقن المعادن

تطبيق مسحوق سبائك التيتانيوم في مجال MIM لقولبة حقن المعادن

1: دراسة Zhongwei و Central South University حول صب حقن التيتانيوم

تتميز سبائك التيتانيوم والتيتانيوم بمزايا الكثافة المنخفضة والقوة النوعية العالية وعدم المغناطيسية ومقاومة التآكل والتوافق الحيوي الجيد. إنها مواد هيكلية معدنية عالية الجودة ومواد وظيفية. لقد تم استخدامها على نطاق واسع في الفضاء والسيارات وتوليد الطاقة والطب الحيوي وغيرها من المجالات ، وتعرف باسم "المعدن الثالث" و "المعدن الاستراتيجي" في التطوير بعد الفولاذ والألمنيوم. ومع ذلك ، فإن درجة الانصهار والصلابة لسبائك التيتانيوم والتيتانيوم عالية ، وخصائص معالجتها وتشكيلها وقطعها ضعيفة. لذلك ، فإن المعدات التي تستخدم طرق المعالجة التقليدية باهظة الثمن وغير فعالة ومكلفة ، ونفايات المواد كبيرة ، مما يحد بشكل كبير من نطاق تطبيقها. قولبة حقن المعادن (mim) هي عملية تشكيل قريبة من الشبكة تتشكل من خلال الجمع بين تكنولوجيا تعدين المسحوق وتكنولوجيا صب حقن البلاستيك. لديها مزايا معدل الاستخدام العالي للمواد الخام ، وتعديل التركيب المرن والتكلفة المنخفضة لإنتاج الدُفعات. يمكن أن تنتج أجزاء عالية الأبعاد وعالية الدقة ، وهي طريقة مثالية لتحضير سبائك التيتانيوم والتيتانيوم. تنتمي سبائك ti -6 1-4 الأكثر شيوعًا في سبائك التيتانيوم بالإضافة إلى سبيكة مارتينسيت ثنائية الطور. يحتوي على 6 في المائة من عنصر الألومنيوم المستقر. تم تحسين قوة المرحلة. كما الفاناديوم المثبت ، وانخفاض زائد ودرجة حرارة الانتقال من. تم تطوير سبيكة Ti -6 a 1-4 v لأول مرة بواسطة الولايات المتحدة في عام 1954. وهي مستخدمة على نطاق واسع في صناعة الطيران وهي الركيزة الأساسية لسبائك التيتانيوم الأمريكية. في وقت لاحق ، تطورت -6 سبيكة 1-4 بشكل تدريجي إلى سبيكة تيتانيوم دولية. في إنتاج وتطبيق سبائك التيتانيوم في الصين ، لعبت سبيكة ti -6 1-4 أيضًا دورًا رئيسيًا ، والذي سمي بـ tc4.

تكنولوجيا صب حقن معدن التيتانيوم لطرق التصنيع الأخرى:

تتضمن عملية محاكاة سبائك التيتانيوم tc4 بشكل أساسي تحضير المسحوق والخلط والقولبة بالحقن وإزالة الشحوم والتلبيد والمعالجة اللاحقة الضرورية. شركة Qinhuangdao Zhongwei Precision Parts Co.، Ltd. درست مع جامعة Central South في عام 2004 ووجدت أن خصائص أجزاء حقن سبائك التيتانيوم tc4 تتأثر بشكل أساسي بالكثافة النسبية ومحتوى الكربون والأكسجين والبنية المجهرية. التلبيد ، كعملية أخيرة في صب حقن المعادن ، مهم جدًا للأداء النهائي للمنتجات. تؤثر معاملات عملية التلبيد (مثل درجة الحرارة والوقت والجو ومعدل ارتفاع درجة الحرارة وانخفاضها وما إلى ذلك) بشكل مباشر على أداء ودقة أبعاد المنتجات وتحقيق الإنتاج الكمي للمنتجات.

2: تطبيق صب حقن التيتانيوم في مختلف المجالات

1: تطبيق صب حقن التيتانيوم في الساعات

تُصنع ساعات المعصم بشكل عام من معادن ثمينة مختلفة ومن الفولاذ المكرر. تستخدم المعادن الثمينة بشكل عام للساعات المتطورة من العلامات التجارية الراقية ، مثل الذهب والبلاتين وذهب اليانصيب ، إلخ ؛ يتكون الفولاذ المكرر بشكل أساسي من الفولاذ 316L وفولاذ 904L الحاصل على براءة اختراع رولكس.

ومع ذلك ، مع تقدم العلم والتكنولوجيا ، تم تطبيق المزيد والمزيد من المواد عالية التقنية لتصنيع الساعات ، بما في ذلك السيراميك عالي الكثافة ، وألياف الكربون ، والياقوت الأزرق ، ومعدن التيتانيوم. اليوم سأتحدث عن تطبيق التيتانيوم في الساعات.

بسبب الزيادة الإجمالية في سعر الساعات الفولاذية ، يرغب الناس بشكل عاجل في العثور على نوع جديد من المواد لتحل محل مادة الفولاذ المكرر. العديد من السبائك إما ليست صلبة وبلاستيكية مثل الفولاذ المكرر ، أو أن التكلفة مرتفعة للغاية. بعد التخلص من مجموعات السبائك ، بدأ صانعو الساعات في التركيز على مادة الطيران الخاصة "معدن التيتانيوم".

ما هو التيتانيوم؟ التيتانيوم عنصر فلزي موجود في القشرة الأرضية. وهو معدن لامع ولامع أو مسحوق رمادي فضي أو رمادي غامق. يمكن العثور على مركباته في جميع الصخور النارية ورواسب التيتانيوم الغرينية تقريبًا. المواد الخام وفيرة ، وبالتالي فإن السعر أرخص بكثير من سعر المعادن الثمينة ، والتي تستخدم على نطاق واسع في الفضاء والطب والصناعة.

العديد من خصائص التيتانيوم تجعله ذا قيمة كبيرة في الصناعة والتجارة:

1. صلابة: صلابة التيتانيوم 30 في المئة أعلى من صلابة الفولاذ.

2. خفيف الملمس: التيتانيوم يزن 47.90 مقياس ذري ، ما يقرب من 50 في المئة أخف من الفولاذ.

3. مقاومة التآكل: عندما يتعرض التيتانيوم للهواء ، فإن سطحه سيشكل طبقة أكسيد قوية ومحكمة ، والتي يمكن أن تقاوم تآكل المعادن الأخرى بمواد مختلفة. إنه فعال بشكل خاص في تآكل المياه المالحة.

التيتانيوم كمادة للساعة له مزايا جيدة جدًا ، مثل:

1. الساعات المصنوعة من سبائك التيتانيوم مريحة للارتداء لأنها خفيفة بشكل مدهش.

2. التيتانيوم مضاد للحساسية ، ولا يحتوي على النيكل ، وهو مريح جدًا للارتداء حتى عندما يتعرق الجلد ؛

3. نظرًا لأن التيتانيوم أكثر صلابة من الفولاذ ، فإن ساعات التيتانيوم أكثر متانة ؛

4. مقاومة التآكل تجعل التيتانيوم مناسب بشكل خاص لساعات الغوص.

أطلقت Omega Haima مجموعة متنوعة من ساعات الغوص المصنوعة من التيتانيوم ، كما أن إنجازاتها المزدوجة في مقاومة الماء ومقاومة التآكل تثبت أيضًا أن تطبيق التيتانيوم في الساعات المقاومة للماء يحقق نجاحًا كبيرًا.

مع مزيد من البحث حول معدن التيتانيوم ، قد تطلق المزيد والمزيد من ماركات الساعات ساعات مصنوعة من معدن التيتانيوم في المستقبل. من غير الواضح ما إذا كان بإمكانهم استبدال الفولاذ كخيار أول لمواد الساعة.

2: تطبيق صب حقن معدن التيتانيوم في ملحقات الدقة المسدس

مشغل مسدس التيتانيوم: تُستخدم مكونات التيتانيوم المصبوبة بالحقن المعدني حاليًا في التطبيقات عالية الأداء ، مثل تصنيع مسدس الزناد (من حيث أداء التعب والوزن الخفيف) ، حيث يوفر التيتانيوم أداءً ممتازًا. نظرًا لارتفاع تكلفة المواد ، لا يزال استخدامها محدودًا. مع انخفاض سعر مسحوق التيتانيوم ، من المتوقع أن ينمو سوق مكونات الدفاع MIM بسرعة.

دوارات "أمان وسلاح": دوارات عسكرية "للسلامة والتسليح" تستخدم في العبوات الناسفة التي تستخدمها وزارة الدفاع الأمريكية. مكونات الفولاذ المقاوم للصدأ 316L مصنوعة من صب المعدن بالحقن ، بكثافة 7.6 جم / سم 3. تتمتع بقوة شد نهائية تبلغ 75000 رطل لكل بوصة مربعة ، وقوة خضوع تبلغ 25000 رطل لكل بوصة مربعة ، واستطالة بنسبة 50 بالمائة ، وصلابة 67 HRB.

جزء أمان بقبضة كنس أعلى المسدس: كولت ، الولايات المتحدة الأمريكية

أجزاء الأمان من المسدس المستخدمة في مسدس عيار 45 المصنعة من قبل شركة التصنيع ، LLC. لها وظائف مختلفة ، مثل منع إطلاق النار على الزناد ، وحماية المطرقة من إيذاء يد مطلق النار عند تدوير المسدس ، والتفاعل مع كف مطلق النار من أجل الراحة. هذا الجزء المعقد مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ PH MIM 17-4 بكثافة 7.6 جم سم 3

يتم تصنيعها عن طريق الاستثمار التقليدي وتحمل أجزاء الأمان ، والتي تتطلب الكثير من المعالجة الثانوية. بالإضافة إلى تحسين الإنتاجية وإنتاج أجزاء أكثر اتساقًا ، فإن عملية تشكيل المعادن بالحقن توفر أيضًا التكاليف وتقصير وقت التسليم للعملاء. لقد أثبت كولت ذلك من خلال 10000 دورة لتأهيل القطعة.

3: قوس تقويم الأسنان

قوس تقويم الأسنان حقن سبائك التيتانيوم المعدنية التي تنتجها Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co. ، Ltd

تم استخدام تقنية أجزاء MIM لأول مرة في العلاج الطبي لصنع بعض أجهزة تقويم الأسنان. هذه المنتجات الدقيقة صغيرة الحجم للغاية ، ولديها توافق مع الحياة ومقاومة للتآكل. المواد الرئيسية المستخدمة هي 316L الفولاذ المقاوم للصدأ. الآن العديد من الشركات تنتقل إلى مجال سبائك التيتانيوم. تتميز سبائك التيتانيوم بمزايا الكثافة الجيدة وخفة الوزن والتوافق البيولوجي الأفضل. لا تزال الأقواس التقويمية هي المنتجات الرئيسية في صناعة MIM.

أنتجت شركة فورستادينت الألمانية قوس تقويم الأسنان المعقوف ثنائي الاتجاه بتقنية MIM. يمكن زيادة قوة الاستبقاء الميكانيكية بنسبة 30 بالمائة. يمكن أن يؤدي التلميع باستخدام MIM بعد التشكيل لمرة واحدة إلى تقليل الاحتكاك بين القوس والسلك المقوس بشكل كبير. تم تأكيد هذا المنتج من قبل BjornLudwig ليكون له دور إيجابي في جراحة تقويم الأسنان.

4: أجزاء زرع الركبة

أجزاء زرع الركبة المصنوعة من سبائك التيتانيوم المعدنية بالحقن التي تنتجها شركة Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co. ، Ltd

إن تقدم تقنية أجزاء MIM في مجال الزرع البشري بطيء نسبيًا ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن اعتماد المنتجات وقبولها يحتاجان إلى فترة طويلة.

في الوقت الحاضر ، يمكن استخدام تقنية MIM لإنتاج الأجزاء التي تحل محل العظام والمفاصل جزئيًا ، والمواد المعدنية المستخدمة هي سبائك Ti بشكل أساسي.

من حيث التوافق الحيوي ، تم تحضير التيتانيوم المسامي بنسبة 60 في المائة من المسامية بواسطة تقنية MIM ، وتم تحضير الكرات المجهرية ذات الإطلاق المستمر للجيلاتين بواسطة طريقة الربط المتشابك للتكثيف المحسّن والمغلفة على سطح التيتانيوم المسامي.

أظهرت النتائج أن الكرات المجهرية الجيلاتينية المطلية بالتيتانيوم المسامي ذات الإطلاق المستمر لا تحتوي على سمية خلوية ويمكن استخدامها كمواد جيدة للزراعة الطبية.

استخدمت Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co.، Ltd. بنجاح Ti -6 Al -4 V لإنتاج أجزاء عينة من الركبة للزراعة البشرية. يتحمل الزرع الضغط بشكل أساسي بعد دخول جسم الإنسان ، وله توافق مع الحياة بشكل جيد. بعد تشكيل MIM ، يتم تنفيذ الضغط المتساوي الساكن على الساخن ، متبوعًا بالتلوين والتلميع والأنودة للحصول على أداء أفضل للسطح ، وتقليل الاحتكاك مع جسم الإنسان ، وتحسين التوافق وعمر الخدمة.

5: خياطة المسمار مرساة

قولبة المعادن بالحقن الجزئي ، μ MIM) هي تقنية تشكيل تم تطويرها بواسطة IFAM Research Institute في ألمانيا ، والتي تهدف إلى تطبيق تقنية MIM بشكل عضوي لإعداد الأجزاء ذات الأبعاد التي تصل إلى مستوى الميكرومتر.

بشكل عام ، يمكن استخدام μ MIM لإنتاج نوعين من المنتجات:

أجزاء بحجم ميكرومتر وكتلة عدة مليغرامات ؛

حجم مظهر الجزء مشابه لحجم جزء القولبة بالحقن التقليدي ، لكن حجم الهيكل المحلي يصل إلى مستوى الميكرومتر.

في السنوات الأخيرة ، أصبح قولبة الحقن الجزئي نقطة ساخنة للبحث في مجال قولبة الحقن. مع تطور الآلات الحديثة نحو التصغير ، فإن تطبيق صب الحقن الجزئي سيكون أكثر وأكثر اتساعًا.

في الوقت الحاضر ، شركة Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co.، Ltd. ومركز الأبحاث التابع لجامعة Central South تم تطبيق تكنولوجيا MIM بنجاح لإنتاج الأجزاء الدقيقة من الأجهزة الطبية ، مثل مقياس الطيف ، لوحة المعايرة ، إلخ. حجم الهيكل المنتج قد وصل إلى مستوى الميكرون ، والحد الأدنى لسمك الجدار هو 50 ميكرون.

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co.، Ltd μ مرساة الخيوط التي تنتجها تقنية MIM للعملية الجراحية هي فقط حجم رأس المطابقة.

6: رأس الجولف

لمزيد من التفاصيل ، انقر فوق موقع الشركة:https://www.zw-metalware.com/injection-molded-parts/titanium-alloy-golf-head-metal-injection.html

7: أنبوب السمع السمعي

يمكن أيضًا استخدام تقنية MIM لإنتاج أجزاء من الأجهزة الطبية المختلفة.

تستخدم شركة Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co.، Ltd. تقنية MIM لإنتاج أنبوب صوت للمساعدة على السمع لشركة ألمانية ، والذي له تأثير على تحسين معدل الصوت وتعزيز السمع.

يمكن الحصول على هذا النوع من أنابيب الصوت المساعدة على السمع ذات الشكل المعقد عن طريق التلبيد بعد تشكيل MIM. من أجل جعل سطح أنبوب الصوت أملسًا ، من الضروري فقط المرور بعملية السفع بالرمل بالخرز الزجاجي لاحقًا.

كثافة الأنبوب الصوتي أكبر من 7.65 جم / سم 3 ، ويمكن أن تصل مقاومة الشد القصوى إلى 480 ميجا باسكال ، وقوة الخضوع 150 ميجا باسكال ، والاستطالة 45 بالمائة ، وأقصى صلابة السطح 100 HRB. يمكن لتقنية MIM تقليل التكلفة بنسبة 20 بالمائة مقارنة بعملية الإنتاج التقليدية من قبل.

يمكن أيضًا استخدام تقنية MIM لإنتاج العديد من المنتجات في العلاج الطبي ، بما في ذلك دعامات العلاج التدخلي ، والحماية من الإشعاع لمحاقن التنغستن عالية الكثافة المصنوعة من سبائك التنغستن ، والمعالجات الجراحية الدقيقة ، وأجزاء منظار المضخة الدقيقة ، وأجهزة الاستنشاق للأدوية ، إلخ.

8: الأدوات الجراحية

الأدوات الجراحية مطلوبة لتكون ذات قوة عالية ، وانخفاض تلوث الدم والقدرة على تحقيق إجراءات التطهير العدوانية. يمكن أن تلبي مرونة تصميم تقنية MIM تطبيقات معظم الأدوات الجراحية. في الوقت نفسه ، تتمتع أيضًا بمزايا التكنولوجيا. يمكنها تصنيع منتجات معدنية متنوعة بتكلفة منخفضة. إنها تحل محل تكنولوجيا الإنتاج التقليدية بشكل تدريجي كطريقة التصنيع الرئيسية.

طورت شركة Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co.، Ltd. مخلب من سبيكة التيتانيوم باستخدام تقنية MIM. يتم إنتاجه عن طريق عملية التشكيل بالحقن لسبائك التيتانيوم ، بكثافة تزيد عن 8.5 جم / سم 3. يمكن استخدامه للإمساك بالأشياء في جسم الإنسان أثناء الجراحة ، وله وظيفة الملقط. تصميمه معقد للغاية ويتطلب دقة إنتاج عالية.

يمكن أن يصل التلبيد بعد التشكيل باستخدام تقنية MIM إلى مستوى تحمل عالٍ ، ولا يتطلب عددًا كبيرًا من عمليات المعالجة اللاحقة لتجنب إتلاف الشكل الخطي والهندسي للمخلب.

من الصعب إنتاج هذا النوع من مخلب الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل معقد عن طريق الصب أو التصنيع ، الأمر الذي يتطلب دورة إنتاج طويلة وتكلفة عالية. يمكن أن يؤدي استخدام تقنية MIM لتصنيعها إلى توفير 60 بالمائة من التكلفة.

تحتاج الأدوات الجراحية التي يمكن التخلص منها إلى تطوير عملية يمكن إنتاجها بكميات كبيرة بتكلفة منخفضة. تستخدم شركة Zhongwei Precision Machinery Co.، Ltd. تقنية MIM لإنتاج تجميع العمود ، والذي يستخدم في نوع جديد من الأدوات الجراحية التي يمكن التخلص منها. التكلفة هي 1/4 إلى 1/5 فقط من تكلفة أداة آلة CNC السويسرية ، والكثافة 7.5 جم / سم 3 ، وقوة الشد النهائية هي 119 0 ميجا باسكال ، وقوة الخضوع هي 1090 ميجا باسكال ، والاستطالة هي 6.0٪ ، والصلابة القصوى 33 HRC.

تتم عملية تصنيع هذا المنتج على النحو التالي: أولاً ، يتم تشكيل جزأين بطول 178 مم بواسطة تقنية MIM ، ثم يتم لحام جزأين بالليزر ، ثم يتم تنفيذ المعالجة الآلية والمعالجة الحرارية اللاحقة. من أجل تلبية متطلبات التسامح الجيد ، يلزم أيضًا استخدام الطلقة والتخميل.

ملاحظات ختامية

صب حقن المعادن (Co MIM) ، الذي نشأ في التسعينيات ، هو عبارة عن تقنية صب حقن مسحوق من نوع شطيرة.

هذه العملية هي حقن مادتين في وقت واحد أو على دفعات بخصائص مختلفة في قالب لصب حقن مركب. يمكنه الجمع بين المواد المعدنية والمواد ذات الخصائص المختلفة تمامًا في نفس الجزء.

يمكن الحصول على الهيكل الأساسي / الغلاف مع الوظيفة والشكل المعقد بهذه الطريقة ، والعمليات اللاحقة مثل الطلاء والمعالجة الحرارية وتجميع المنتجات غير مطلوبة. أخيرًا ، يمكن تحقيق عملية لإعداد مواد متدرجة وظيفيًا ، مما يقلل بشكل كبير من العملية ويقلل من التكلفة.

توفر تقنية Co MIM فكرة جديدة لتطوير وتصميم الأجزاء الوظيفية. اقترحت Zhongwei Precision هيكلًا بيولوجيًا جديدًا للزرع باستخدام تقنية Co MIM ، والتي تستخدم على نطاق واسع في الهياكل العظمية القشرية الكثيفة والهياكل العظمية الإسفنجية ذات المسام الخارجية والمسام الداخلية.

يساعد هذا الهيكل في انتقال إجهاد الواجهة بين عظم الغرسة وبنية العظام المحيطة. نسبة حجم المسامية للبنية المسامية الخارجية هي 5 في المائة ~ 60 في المائة ، وأكبر مسام هو 400 ميكرومتر.

في المستقبل ، مع تطور الاقتصاد الوطني وتحسين مستويات معيشة الناس ، سيصبح اتجاه شيخوخة السكان بارزًا بشكل متزايد ، وستزداد الأمراض والإصابات العرضية عامًا بعد عام. باعتبارها فرعًا مهمًا من الأنسجة البشرية وتجديد الأعضاء ومواد الإصلاح ، فإن مواد سبائك التيتانيوم الطبية الحيوية لديها آفاق سوق ضخمة وتطوير الصناعة.

ما ورد أعلاه يتعلق بتطبيق مسحوق سبائك التيتانيوم في مجال MIM لقولبة حقن المعادن

نأمل أن نتمكن من مساعدتك من خلال تقديم هذه النصائح. إذا كانت لديك أسئلة أخرى ، فالرجاء الحضور لاستشارة فريق التكنولوجيا الدقيقة لدينا!