خطوات وقواعد تصميم عملية صب حقن المعادن

خطوات وقواعد تصميم عملية صب حقن المعادن

صب حقن المعادنهو القولبة بالحقن التقليدية ، والتي تغير تصنيع الأجزاء المعدنية الصلبة باستخدام تقنية القولبة بالحقن. في هذه العملية ، تكون المادة الخام عبارة عن خليط مسحوق من المعدن والبوليمر. لهذا السبب ، يطلق على MIM أحيانًا قولبة حقن المسحوق (PIM). باستخدام آلة التشكيل بالحقن القياسية ، يتم صهر المسحوق وحقنه في القالب ، حيث يتم تبريده وترسيخه في شكل الجزء المطلوب. تزيل عملية التسخين اللاحقة البوليمر غير المرغوب فيه وتنتج جزءًا معدنيًا عالي الكثافة. القولبة المعدنية بالحقن مناسبة لإنتاج الأجزاء المعدنية الصغيرة بكميات كبيرة. على عكس قولبة الحقن ، قد تكون هذه الأجزاء معقدة هندسيًا ولها جدران وتفاصيل رقيقة. يتيح استخدام مسحوق المعدن استخدام مجموعة متنوعة من السبائك الحديدية وغير الحديدية وخصائص المواد (القوة والصلابة ومقاومة التآكل ومقاومة التآكل وما إلى ذلك) لتكون قريبة من تلك المصنوعة من المعدن المطروق. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لعدم صهر المعدن في عملية MIM (بما في ذلك عملية صب المعادن) ، يمكن استخدام السبائك الفائقة لعمر الأداة دون أي تأثير سلبي. تشمل المعادن المستخدمة بشكل شائع في MIM ما يلي:

سبائك الصلب منخفض؛

الفولاذ المقاوم للصدأ

حديدعالى السرعه؛

قطب حديدي

سبيكة الكوبالت

سبائك النحاس؛

سبائك النيكل؛

سبيكة التنغستن

سبائك التيتانيوم.

تم العثور على الأجزاء المعدنية المصنعة من عملية MIM في العديد من الصناعات ، بما في ذلك صناعة الطيران والسيارات والسلع الاستهلاكية وطب الأسنان الطبي والاتصالات. يمكن العثور على مكونات MIM في ملحقات الهاتف المحمول والسلع الرياضية والأدوات الكهربائية والأدوات الجراحية والعديد من الأجهزة الإلكترونية والبصرية.

تشمل الملحقات الإلكترونية لقولبة المعادن بالحقن الخطوات التالية:

إعداد المواد الخام MIM

تحضير المواد الخام - الخطوة الأولى هي خليط المسحوق من المعدن والبوليمر. مسحوق المعدن المستخدم هنا أكثر نعومة (عادة 20 ميكرون) من تلك المستخدمة في طرق ميتالورجيا المساحيق التقليدية. يتم خلط المسحوق المعدني مع مادة رابطة لدائن حرارية ساخنة ، ثم يتم تبريدها ، ثم تحبيبها لتشكيل مادة خام موحدة. المواد الخام التي يتم الحصول عليها عادة ما تكون 60 في المائة من المعدن و 40 في المائة من البوليمر (الحجم).

صب حقن MIM

قولبة الحقن - يستخدم المسحوق الخام نفس المعدات والأدوات المستخدمة في قولبة حقن البلاستيك. لذلك ، فإن تصميم جزء تلبيد تجويف القالب أكبر بحوالي 20 بالمائة ، وهو ما يمثل الانكماش. في دورة القولبة بالحقن ، يتم صهر المواد الخام وحقنها في تجويف القالب ، حيث يتم تبريدها وترسيخها في شكل أجزاء. يتم إخراج جزء من "الأخضر" المصبوب ثم تنظيفه لإزالة كل ذاكرة الفلاش.

تنخفض MIM

إزالة الشحوم - في هذه الخطوة ، تتم إزالة لاصق البوليمر المعدني. في بعض الحالات ، يتم وضع الجزء "الأخضر" من المذيب الأول في حمام مائي أو كيميائي لإذابة معظم المادة اللاصقة. بعد (بدلاً من 1) في هذه الخطوة ، يتم إجراء إزالة الشحوم أو التبييض الحراري. يتم تسخين جزء من "الأخضر" في فرن بدرجة حرارة منخفضة لإزالة مادة البوليمر اللاصقة عن طريق التبخر. نتيجة لذلك ، سيحتوي الجزء المعدني "البني" المتبقي على حوالي 40 بالمائة من المساحة الفارغة من خلال الحجم.

تلبيد MIM

الخطوة بعد التلبيد هي تقليل المساحة الفارغة بحوالي 1-5 بالمائة ، وذلك لإنتاج جزء معدني بكثافة عالية في الجزء "البني" (95-99 بالمائة) من الفرن ذو درجة الحرارة المرتفعة ( حتى 2500 درجة فهرنهايت). يستخدم الفرن جوًا غازيًا خاملًا ويظهر درجة حرارة قريبة من 85 بالمائة من نقطة انصهار المعدن. تتم إزالة ثقب العملية هذا من المادة ، مما يؤدي إلى تقليل جزء منه إلى 75-85 في المائة من حجم القالب. ومع ذلك ، فإن هذا الانكماش منتظم ويمكن التنبؤ به بدقة. يحتفظ الجزء الذي تم الحصول عليه بالتسامح العالي للشكل المصبوب الأصلي ، لكن الكثافة أعلى بكثير الآن.

بعد الانتهاء من عملية التلبيد ، يمكن للعملية الثانوية المطلوبة تحسين التسامح أو إنهاء السطح. ومع ذلك ، مثل جزء من المعدن المصبوب ، يمكن تنفيذ بعض العمليات الثانوية لإضافة وظائف جديدة أو تحسين خصائص المواد أو مكونات أخرى. على سبيل المثال ، يمكن تشكيل جزء MIM أو معالجته بالحرارة أو لحامه.

قواعد تصميم قوالب حقن المعادن (MIM):

عندما يتم تصميم جزء التصميم باستخدام MIM ، تظل معظم قواعد التصميم لقولبة الحقن سارية. ومع ذلك ، هناك بعض الاستثناءات أو المكملات ، مثل ما يلي:

سمك الجدار - تمامًا مثل صب حقن البلاستيك ، لا ينبغي التقليل من سمك الجدار ، والحفاظ على الجزء المنتظم بالكامل. تجدر الإشارة إلى أنه في عملية MIM ، لا يؤدي تقليل سمك الجدار إلى تقليل كمية المواد ووقت الدورة فحسب ، بل يقلل أيضًا من وقت إزالة الشحوم والتلبيد.

المسودة - هناك قولبة بالحقن البلاستيكي ، والعديد من مؤسسات MIM لا تحتاج إلى أي مسودة. في نسخة مادة المسحوق ، من الأسهل استخدام مواد لاصقة بوليمر من القوالب أكثر من معظم بوليمرات القولبة بالحقن. بالإضافة إلى ذلك ، تبرد أجزاء MIM تمامًا وتتقلص حول ميزة التشكيل قبل رشها ، لأن خليط المسحوق المعدني يحتاج إلى وقت أطول ليبرد.

دعم التلبيد - أثناء التلبيد ، يجب دعم مكونات MIM أو لفها بشكل صحيح لأنها قد تتقلص. من خلال تصميم السطح المسطح للأجزاء على نفس المستوى ، يمكن استخدام صينية الدعم المسطحة القياسية. خلاف ذلك ، قد تكون هناك حاجة إلى أقواس مخصصة أكثر تكلفة.