[CNPIM] عملية قولبة حقن المعادن المبتكرة وتقنية القوالب ذات الصلة

[CNPIM] عملية قولبة حقن المعادن المبتكرة وتقنية القوالب ذات الصلة

العمليات المذكورة في هذه المقالة ليست جديدة. في الأساس ، لديها تطبيقات ناضجة جدًا.

تشير هذه المقالة إلى محتويات كتب Han Fenglin ، والتي تهدف إلى جرد منهجي للاستفسار والإشارة إلى الأصدقاء المحتاجين.

عملية تشكيل المعادن بالحقن هي تقنية متعددة التخصصات وواحدة من عمليات التشكيل الدقيقة المتقدمة للأجزاء المعدنية.

تم التعرف على عملية تشكيل المعادن بالحقن تدريجياً وقبولها وتقييمها من قبل الناس. من أجل تحقيق متطلبات إنتاج قطع غيار أكثر تعقيدًا ، تم إدخال أحدث التقنيات في العديد من المجالات في صناعة MIM وتم ابتكارها بقوة. لذلك ، ظهرت أيضًا تقنيات جديدة وعمليات جديدة لعملية صب حقن المعادن وتطبيقها على التطوير والإنتاج.

بعد ذلك ، دعنا نقوم بجرد.

1. تكنولوجيا صب المعادن بالحقن الجزئي （μ- MIM）

تعد الأنظمة الميكانيكية الدقيقة أو الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS) نظامًا جديدًا متعدد التخصصات تم تطويره في أواخر الثمانينيات ، وقد تم الاعتراف به كأحد التخصصات الرئيسية في القرن الحادي والعشرين.

تعتمد قابلية العملية للميكانيكا الدقيقة أو النظم الكهروميكانيكية الصغرى على تقدم تقنية المعالجة الدقيقة. تعد تقنية القولبة بالحقن الدقيق للمعادن أكثر الطرق فعالية للإنتاج الضخم للأجزاء المعدنية الدقيقة أو الخزفية عالية الدقة وعالية الأداء.

تشير تقنية قولبة المعادن بالحقن الدقيق إلى تقنية معالجة تستخدم عملية MIM لإنتاج أجزاء معدنية أو خزفية بحجم ميكرومتر أو بنية ميكرومتر. يشير بشكل عام إلى أجزاء دقيقة بحجم أقل من 1 مم أو هيكل دقيق محلي ميكرومتر.

في الوقت الحاضر ، يمكن تحضير 25 ~ 50 بمسحوق ناعم مناسب بسمك ميكرومتر ، وتفاصيل هيكلية محلية أقل من 5 ميكرومتر. خشونة السطح هي 2 ~ 3 ميكرومتر من الأجزاء المعدنية أو الخزفية.

لقد تطور حجم أجزاء التشكيل بالحقن المعدني إلى نقيضين. تتمتع الأجزاء الدقيقة ذات الحجم الميكرون بقدرة سوقية هائلة وإمكانات تطوير. القيمة المضافة التقنية لهذه الأجزاء الصغيرة عالية جدًا ، مثل الأكمام المعدنية المصنوعة من الألياف الضوئية ، وقسطرة الليزر ، والحفر الدقيق للدائرة المطبوعة ، والمشغل الإلكتروني الدقيق ، والأجزاء الطبية للأسنان ، والسعر 4000 ~ 20000 دولار للكيلوغرام.

منتجات القولبة بالحقن الصغيرة لها آفاق تطبيق واسعة في المشغلات ، وأجهزة الاستشعار ، والسلع الاستهلاكية الجيبية ، والأسلحة ، والفضاء ، وأدوات التجميع الإلكترونية ، وأجهزة تحليل الأكسجين ، والمرشحات ، والمعدات الطبية والصحية.

تتمثل العقبات الرئيسية التي تقيد تطوير تقنية القولبة بالحقن الدقيق في تصنيع قوالب دقيقة دقيقة ، وملء الفجوات الضيقة وتشغيل الأجزاء الصغيرة.

تعتبر القوالب المستخدمة لإنتاج مثل هذه الأجزاء الدقيقة عالية الدقة أكثر دقة من القوالب التقليدية ، وهناك حاجة لأنواع مختلفة من النقود لتقنية المعالجة الدقيقة ، مثل الطباعة الحجرية الضوئية ، والتشكيل الكهربائي ، والقطع الدقيق ، والقطع الدقيق ، وما إلى ذلك. يمكن حل المشاكل بشكل جيد باستخدام LIGA (صناعة الألواح الألمانية ، التشكيل الكهربائي والحقن بثلاثة اختصارات) وعمليات أخرى لتصنيع قوالب الرغوة البلاستيكية المفقودة.

هناك طريقتان لتصنيع قوالب الرغوة البلاستيكية المفقودة بواسطة عملية LIGA:

تتمثل إحدى العمليات في تشكيل قلب القالب البلاستيكي PMMA ، وإدخال قلب القالب البلاستيكي PMMA في قاعدة القالب لقولبة المعادن بالحقن المباشر ، ويتم فصل قلب القالب البلاستيكي PMMA وجزء MIM الفارغ عن قاعدة القالب ككل ، و MIM يتم ترك جزء فارغ في قلب القالب البلاستيكي لإزالة الشحوم والتلبيد بشكل مباشر ، والتي تصبح عملية تكرار من خطوة واحدة.

تتمثل العملية الأخرى في إيداع طبقة من النيكل المعدني على سطح الأجزاء البلاستيكية PMMA عن طريق عملية التشكيل الكهربائي ، ثم تقشير بلاستيك PMMA من غلاف النيكل ، ثم إدخال قشرة النيكل في القالب المعدني لعملية قاعدة القالب لتشكيل جزء MIM فارغ. يصبح هذا عملية نسخ متماثل من خطوتين.

دقة الأجزاء المكونة من خلال عملية النسخ المتماثل ذات الخطوة الواحدة عالية ، ويتم حل صعوبات إزالة القوالب والتشغيل اللاحق للأجزاء ، ولكن التكلفة مرتفعة ؛ يتم تقليل دقة الأجزاء المكونة من خلال عملية النسخ المتماثل على خطوتين ، وهو مناسب للإنتاج الضخم ، ولكن هناك صعوبات في إزالة القوالب والتشغيل اللاحق للأجزاء.

2. تكنولوجيا صب حقن المواد المركبة متعددة المكونات

من الصعب على الأجزاء المصنوعة من مواد التركيب الكيميائي المفردة أن تفي بالمتطلبات الخاصة لصناعة التصنيع الحديثة للتكامل المعقد لوظائف الأجزاء. الأجزاء المختلفة للجزء مصنوعة من مواد مختلفة ، وتلبية المتطلبات الوظيفية المختلفة هي اتجاه تطوير لتصنيع الأجزاء الحديثة.

[CMPIM] مبتكرصب حقن المعادنعملية وتقنية القالب ذات الصلة تكنولوجيا صب حقن المواد المركبة متعددة المكونات

تم إدخال تقنية القولبة بالحقن ثنائية اللون (متعددة الألوان) المستخدمة على نطاق واسع في صناعة البلاستيك في مجال قولبة حقن المعادن ، مما يجعل من الممكن تجميع المركبات المعدنية أو السيراميكية المعقدة ومعالجتها بكفاءة.

مبدأ تقنية القولبة بالحقن المركب هو أن آلة الحقن مجهزة بمجموعتين أو أكثر من البراميل في نفس الوقت ، وأن مواد الحقن في كل مجموعة من البراميل هي نفسها. يمكن أن يدور القالب الثابت للقالب متعدد التجاويف حول عمود الدوران ، ويتم حقن مواد حقن مختلفة في تجاويف مختلفة في كل موضع. يتم ترك فراغ الحقن الأولي في الداخل ، ويتم فتح القالب بعد التبريد ، ولكن لا يتم فكه على الفور. بعد تدوير القالب الثابت بزاوية معينة ، يتم إغلاق القالب الثابت ، ويتمدد التجويف بأكمله للخارج بالنسبة إلى فراغ الحقن الأول ، ثم يتم تنفيذ صب الحقن الثاني لمواد الحقن المختلفة. يتم تشكيل كل جزء عن طريق الحقن المتعدد ويخرج في النهاية.

يمكن أن يفي إدخال تقنية قولبة الحقن المركب متعدد المكونات بمتطلبات التكامل الوظيفي والأداء للأجزاء المفردة ، مما يوفر المواد الخام القيمة ويقلل التكاليف.

التكنولوجيا المركبة لها آفاق تطبيق واسعة في العديد من المجالات ، مثل كربيد الصلب أو أدوات القطع الخزفية ، فوهة سبائك الحديد والألومنيوم المقوى بالترسيب ، والمكونات الإلكترونية المغناطيسية وغير المغناطيسية ، وما إلى ذلك.

بالنسبة للمقالات الأولى والثانية ، يرجى الرجوع إلى المقدمة الأكثر تفصيلاً: [التكنولوجيا] تقنية قولبة المعادن بالحقن الجديدة: μ- مقدمة لعملية MIM و 2C-MIM

3. تكنولوجيا التشكيل بمساعدة الغاز (السائل)

يتمثل مبدأ عمل القولبة المساعدة بالغاز (السائل) في حقن كمية معينة من مادة الحقن المنصهرة (جزء حجم من 50 في المائة ~ 80 في المائة) في تجويف القالب ، ثم حقن الغاز المضغوط أو الماء من المصهور لجعل المنتج مجوفًا . تتوسع مادة الحقن المنصهرة وتتناسب تمامًا مع الجدار الداخلي لتجويف القالب. نظرًا لأن قلب الجزء السميك من المنتج قد تم ترسيخه أخيرًا ، فمن المرجح أن يكون هذا الجزء مجوفًا ..

[CMPIM] رسم تخطيطي لعملية قولبة حقن المعادن المبتكرة وتقنية القوالب ذات الصلة بمعدات القولبة بمساعدة الغاز

نظرًا لأن الحجم يتغير مع الضغط ، مما يجعل الغاز أصغر كثيرًا ، يكون من السهل التحكم في تدفق الماء وتشكيل سمك الجدار المجوف. من خلال عملية التشكيل بمساعدة الغاز (السائل) ، تزداد حرية التصميم ، ومن السهل تشكيل المنتجات ذات الفروق الكبيرة في سمك الجدار ؛ يمكن تقليل ضغط الحقن ، ويكون توزيع الضغط الداخلي للمنتج أكثر اتساقًا ؛ المنتج يساهم في الحد من الإجهاد ، والصفائح ، والانهيار وجودة السطح ؛ يمكنها تقصير وقت إزالة الشحوم وتقليل استهلاك المواد وتقليل وزن الأجزاء.

تم تطبيق تقنية التشكيل بمساعدة الغاز (السائل) بنجاح في مجالات رأس الجولف ، ومقبض الباب ، والحرف اليدوية ، وما إلى ذلك ، مع نتائج ملحوظة.

4. تجهيز وتجميع تكنولوجيا الحقن الفارغ

على الرغم من أن قوة الحقن فارغًا قبل إزالة الشحوم أقل بكثير من قوة الأجزاء المعدنية الملبدة ، إلا أنها لا تزال تتمتع بقوة معينة ليتم معالجتها وتشذيبها.

يمكن تنفيذ تقنية معالجة إضافة المواد وطرحها لتغيير حجم وشكل الفراغ. يمكن معالجة فراغ الحقن قبل إزالة الشحوم عن طريق قطع البوابة ومعالجة خط الفصل والحفر والشطب وإزالة المواد الأخرى.

نظرًا لأن الفراغ ناعم ، يتم تقليل تآكل الأداة بشكل كبير. قوة الفراغ ضعيفة ومن السهل أن تتلف. إنها تحتاج إلى سرعة قطع عالية ومعدل تغذية منخفض لتلبية دقة المعالجة النهائية للأبعاد.

عملية التجميع التقليدية هي توصيل الأجزاء الملبدة ، ومن الممكن أيضًا دمج الأجزاء الفارغة للحقن قبل إزالة الشحوم. في الوقت الحاضر ، هناك ثلاث طرق لعملية التجميع: أولاً ، يتم استخدام فراغ التشكيل الأولي كإدخال لقولبة الحقن الثانية ؛ والثاني هو الصب المركب للمواد متعددة المكونات ؛ ثالثًا ، قم بتجميع حقنة واحدة فارغة في الكل قبل إزالة الشحوم.

إذا تم تشكيل جميع الأجزاء الفارغة عن طريق قولبة الحقن لمواد حقن متطابقة ، فإن خاصية انكماش التلبيد المتوافقة مع الشحوم يمكن أن تضمن تركيبة جيدة ؛ إذا تم حقن كل فراغ بمواد حقن مختلفة ، فيجب اتخاذ تدابير لمنع التشقق والتشوه.

يمكن أن يؤدي استخدام هذه التقنية إلى تبسيط هيكل القالب وتقليل تكلفة القالب ؛ الأجزاء ذات الشكل الأكثر تعقيدًا والتي يصعب معالجتها بالتكنولوجيا التقليدية ؛ تشكيل أجزاء مركبة بأداء ومتطلبات وظيفية مختلفة أو توفير مواد خام قيمة.

5. تكنولوجيا عداء ساخن

قالب حقن العداء الساخن عبارة عن قالب حقن تجميد حقيقي غير عداء ، وتكنولوجيا العداء الساخن هي تقنية متقدمة في عملية الحقن.

من خلال التصميم الدقيق وتكنولوجيا التصنيع والتحكم ، يتم دائمًا الاحتفاظ بمواد الحقن في قناة التدفق بالكامل في حالة منصهرة ، دون إنتاج مكثف لقناة التدفق ، وإفراز اللعاب ، وزيادة درجة الحرارة ، وفصل أو تدهور مادة الحقن.

يتكون هيكل العداء الساخن بشكل أساسي من فوهة عداء رئيسية ولوحة عداء وفوهة وعناصر قياس التسخين ودرجة الحرارة وأجزاء التثبيت والتثبيت.

[CMPIM] عملية قولبة حقن المعادن المبتكرة وتقنية القوالب ذات الصلة - هيكل عداء ساخن

نظرًا للصعوبة التقنية العالية ، تم تصميم نظام العداء الساخن بالكامل وتصنيعه بشكل عام بواسطة شركات محترفة. تم تصميم وتصنيع مجموعة كاملة من قوالب العداء الساخن المعقدة بشكل مشترك من قبل شركات قوالب الحقن ذات الخبرة وشركات معدات العداء الساخن لضمان التشكيل بالحقن السلس.

هيكل القالب لنظام العداء الساخن معقد والتكلفة عالية ، وهو مناسب للإنتاج المستمر الشامل:

- عملية الحقن بأكملها أسهل في تحقيق التحكم الآلي باستخدام نظام العداء الساخن بدون عداء لعملية إزالة القوالب ؛

- لا يوجد خلط للمواد المعاد تدويرها في العداء ، مما يحسن استقرار عملية الإنتاج واتساق جودة المنتجات المنتجة بكميات كبيرة ؛

- عندما يتم تقليل فقد الضغط في قناة التدفق ، يمكن تقليل ضغط الحقن ، مما يقلل من ميل فصل وتدهور مادة الحقن ، ويقلل من الضغط المتبقي للمنتج ، ويقلل من التشوه ؛

- وقت الإمساك أطول وفعال ، مما يقلل من انكماش جزء الحقن ، وتكون كثافة كل جزء أكثر اتساقًا ؛

- يمكنها تصنيع منتجات بحجم أكبر ، وسمك جدار أرق ، وشكل أكثر تعقيدًا ودقة أعلى ؛

- جنبًا إلى جنب مع البوابة الكامنة التي لا يمكن استخدامها في قالب MIM ، يمكن تحسين كفاءة الإنتاج عن طريق تقليل معالجة البوابة الفارغة ؛

- يمكن أن يؤدي توفير الطاقة والإنتاج الضخم إلى تقليل التكاليف.

6. تكنولوجيا الأدوات السريعة

عادة ما تكون تكلفة تصنيع قوالب الإنتاج العادية مرتفعة. في كثير من الحالات ، من الضروري عمل قوالب تجريبية للعثور على المشاكل التي قد تصادف أثناء عملية التحقق من التصميم والإنتاج بأكملها ، ويجب تعديل القالب النهائي. من أجل التكيف مع هذا الموقف ، ظهرت العديد من تقنيات القوالب السريعة أو الناعمة لتصنيع قوالب تجريبية يمكنها تلبية الإنتاج التجريبي لمئات من الأجزاء.

في الوقت الحاضر ، تم استخدام سبائك الألومنيوم وراتنج الإيبوكسي المقوى بالجسيمات ونحاس البريليوم والفولاذ منخفض الكربون والفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الكوبالت لتصنيع قوالب حقن المعادن الناعمة. نظرًا لسهولة التشكيل ، تُستخدم سبائك الزنك والألومنيوم والبزموت أحيانًا لتصنيع قوالب الاختبار وعينات النماذج.

ومع ذلك ، نظرًا لسهولة الخدش والتلف ، فإن قالب الإنتاج النهائي سيستخدم مواد صلبة.

إنها تقنية قوالب جديدة نسبيًا لصنع قالب حقن بلاستيك MIM بعمر خدمة محدود بناءً على مبدأ العملية لقالب مطاط السيليكون. صب البلاستيك المصهور حول تجويف القالب الأم. بعد التصلب والتصلب ، قم بقطع البلاستيك وأخرج القالب الأم. يمكن استخدام هذا القالب البلاستيكي ، الذي يتم ضغطه في قاعدة القالب المقيدة ، لتحمل مئات من اختبارات الحقن بالضغط المنخفض.

تعد تقنية النماذج الأولية السريعة بالليزر طريقة بسيطة جدًا لتصنيع القوالب أو النماذج الأولية. إنها تستخدم المسح الضوئي بالليزر المتراكم المتكامل لمسحوق البلاستيك أو المعدن لتصنيع تجويف القالب مباشرة. عملية تصنيع القوالب الأخرى لتقنية النماذج الأولية السريعة بالليزر هي استخدام الراتينج المكدس أو نموذج الورق لتصنيع تجويف القالب عن طريق الصب الدقيق أو التشكيل الكهربائي.

سطح القالب المصنوع بهذه الطرق خشن نسبيًا والدقة منخفضة ، مما لا يمكن أن يلبي المتطلبات الصارمة لقالب الإنتاج.

يسهل ارتداء تجويف القالب أو مكوناته المستخدمة في إنتاج الدُفعات الكبيرة جدًا. ستكون تقنية الأدوات السريعة وسيلة تكنولوجية فعالة للغاية.

7. تكنولوجيا تشكيل اللب المنصهر

بالنسبة للأجزاء ذات النواة المعقدة أو الهيكل الخاص التي يصعب فكها بالطرق التقليدية ، يمكن لتقنية تشكيل اللب القابل للانصهار أن تحل مشكلة تشكيل هذه الأجزاء.

تتمثل الفكرة الأساسية لتقنية تشكيل اللب القابل للانصهار في جعل الهيكل الأساسي للجزء المعقد أو الصعب فكه في الملحق بالراتنج والورق والمعادن ذات نقطة الانصهار المنخفضة ومواد أخرى. بعد القوالب وفك القوالب ، يظل الملحق فارغًا في حقنة الحقن ولا يخرج على الفور. ثم تتم إزالة الإدخالات المتبقية في فراغ الحقن قبل التلبيد عن طريق الصهر والتكسير والذوبان بالمذيبات وغيرها من الطرق.

باستخدام هذه الطريقة ، من السهل تنفيذ الإنتاج الضخم للأجزاء التي يصعب أو يستحيل تصنيعها مباشرة عن طريق قولبة الحقن المعدنية التقليدية ، مثل المقعر الداخلي المحيط والخيط الرفيع والخيط الصغير