極小歯車用の金属射出成形 (MIM) 技術

 

発売日：[2020/12/1]
 

1 マイクロギアMIMの製造プロセスとパラメータの選定

特定のマイクロギアの量産におけるプロセスパラメータと首要パラメータの実験的選択方式。

 

2金属粉末とバインダーの選定
MIMプロセスで操纵される金属粉末の粒径は、普通的に0.5～20μmです。 理論的には、粒子が細かくなるほど比外表積が大きくなり、成形や焼結が轻易になります。 現在、MIM用粉末の主な製造方式は、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、ベースダイヤリング法などです。 各方式にはそれぞれ長所と短所があり、水アトマイズ法が主な粉体製造プロセスであり、効率が高く、大批生産では経済的であり、粉体をより細かくすることができますが、外形が不規則であるため、外形坚持には役立ちますが、ビスコースを操纵する方が良いです。バインダーが多いため、精度に影響します。 また、水と金属の低温反応により构成される酸化皮膜は焼結を妨げます。 MIM用粉末の主な製造方式はガスアトマイズ法であり、得られる粉末は球状で酸化度が低く、バインダーの操纵量が少なく、成形性が良いが、価格が高く保形性に劣る。 ベースダイヤリング法で製造される粉末は高純度で粒度が很是に細かいため、MIMには最適ですが、FeやNiなどの粉末に限制され、多くの资料の请求には対応できません。 MIM 粉末の要件を満たすために、多くの製粉会社が上記の方式を改进し、微粒化、層状微粒化、およびその他の粉末化方式を開発しました。 粉体の選択はMIM技術、製品外形、机能、価格などを総合的に考慮する须要がありますが、現在ではタップ密度を高める水アトマイズ粉と外形坚持性を維持するガスアトマイズ粉を組み合わせて操纵​​することが普通的です。 。 腐食環境で操纵される歯車のため、水アトマイズ316Lステンレス鋼粉末を操纵しており、その化学組成（質量分率）は、Cr：17.0％、N：11.5％、Mo：2.2％、C：0.3以下です。 ％、Ｆｅ：約６９％。 その物性を表1に示します。

  MIM公程においてバインダーは很是に常见な役割を果たしており、掺杂、投射挤压成型、脱脂などの公程に间接地影響を与え、投射挤压成型ブランクの品質、脱脂、寸法可靠性强，精密度单位、合金材料組成に大きな影響を与えます。 MIM で操作されるバインダーには、熱可弹性システム、熱膨松性システム、水无水磷酸氢システム、ゲル システムおよび特点なシステムがあり、それぞれに用单独の長所と短所があります。熱可弹性バインダー システムは MIM バインダーの支脉およびリーダーであり、熱膨松性システムは完了剤です。バインダーが操作されることは少なく、このタイプのバインダーは保形性は良いものの、取り外しが困難です。 ここで、バインダーは、70% のパラフィンワックスと 30% の聚集单位ポリエチレンの一致を持つ熱可弹性バインダーです。  

3 夹杂・造粒・射出成形
粉体と結合剤を決めたら夹杂する须要がありますが、粉体の流動性を高めて分离を完了させるために夹杂作業は複雑な作業となります。 普通的に操纵される夹杂装配には、二軸押出機、Z 型インペラーミキサー、ダブルプラネタリーミキサーなどがあり、現在、連続夹杂プロセスが開発されています。 夹杂時の供給速率、夹杂温度、回転速率などはすべて夹杂効果に影響します。 ここでは、粉末と結合剤をダブルプラネタリーミキサーで63:37の共同量(体積分率)に従って1.5時間混練し、夹杂温度は130±10℃で、粉末と結合剤が很是に混練されるようにした。造粒はスクリュー押出機で行い、造粒温度は130℃～150℃、スクリュー回転数は40r/minです。 TMC60EV射出成形機を操纵して射出成形。 射出成形における主要な課題の一つが、製品設計や金型設計など、成形に関わるさまざまな設計です。 現在製造されている製品は 0.003 g から 200 g であり、精度の向上において主要な進歩が見られますが、ほとんどの設計、特に金型設計は経験に基づいており、信頼できる設計知識が缺乏しており、CAD システムを適切に MIM に適用することは困難です。 。 プラスチック金型の道理を操纵して、MIM 金型は徐々に標準化され、経験の蓄積により、金型の設計と生産の時間が大幅に短縮され、射出効率を向上させるために能够な限り多個取り金型を操纵する须要があります。

会射定型の梦想は、欠陥のない所望の形态の定型ブランクを得ることですが、会射欠陥はその後の工业で全部に消除することができないため、この工业は厳密に续办されなければなりません。 超音波検査技術は、会射定型ブランクの异常欠陥を検出するために支配できます。 会射段階での欠陥续办は現状では経験ベースが河系です。 迷信活动技術の進歩に伴い、コンピュータを支配して会射定型金型の充填プロセスをシミュレーションし、それを供給性能と関連付けて会射前题パラメータを最適化し、会射欠陥を消除することは、現在的高度な実験方法であり、之后の開発トレンドでもあります。 海内ではモールドフローをMIM会射工业の支支招に適用し、伟大な結果が得られたとの報告があり、当社でも適用を試みましたが、シミュレーション結果と実験結果があまり意见分歧していないことが判明し、この点についてはさらなる专题会が应该要でした。 。  

4脱脂・仮焼結
脱(tuo)脂(zhi)方式は加熱脱(tuo)脂(zhi)を採(cai)用しており、バインダ成(cheng)份(fen)の熱分(fen)化特征に応(ying)じて加熱脱(tuo)脂(zhi)工程(cheng)を公道的に決定する须(xu)要(yao)があると同(tong)時に、脱(tuo)脂(zhi)ビレットの発泡や割れなどの欠陥(xian)を避免(mian)する须(xu)要(yao)がある。脱(tuo)脂(zhi)速率(lv)(lv)が速すぎる。 ステンレス鋼粉(fen)末は炭(tan)(tan)素含(han)有量(liang)に很(hen)是に敏感であるため、バインダーの分(fen)化による残(can)留炭(tan)(tan)素を防ぐために還元性雰(fen)囲(wei)気(qi)を選択する须(xu)要(yao)があります。室温(wen)(wen)から 200 °C までの温(wen)(wen)度(du)範囲(wei)では、主にパラフィンの分(fen)化が行われます。このプロセスの結合剤であるパラフィンが最(zui)も主要(yao)な成(cheng)份(fen)であるため、パラフィンをうまく撤(che)除するには、凡是、加熱速率(lv)(lv)を 1°C/min 未満にする须(xu)要(yao)があります。 この工程(cheng)の脱(tuo)脂(zhi)炉(lu)内(nei)は水素雰(fen)囲(wei)気(qi)となっており、脱(tuo)脂(zhi)温(wen)(wen)度(du)は200℃以下で昇温(wen)(wen)速率(lv)(lv)0.8℃/minで昇温(wen)(wen)し、200℃に達(da)したら1.5時間(jian)(jian)坚持し、その後、１．５℃／分(fen)の速率൩(lv)(lv)で４５０℃まで昇温(wen)(wen)し、坚持時間(jian)(jian)坚持することにより、バインダーポリマー成(cheng)份(fen)である高密度(du)ポリエチレンを撤(che)除し、連通孔(kong)を构成(cheng)した。 450℃以降、4℃/分(fen)の速率(lv)(lv)で800℃まで缓慢に昇温(wen)(wen)し、45分(fen)間(jian)(jian)保(bao)温(wen)(wen)してバインダー中(zhong)のポリマー成(cheng)份(fen)を完整に分(fen)化し、ブランクの脱(tuo)脂(zhi)と仮(jia)焼(shao)結を完了(le)させます。

5 焼結
焼結は真空度0.1Paの真空焼結炉で行います。

焼結プロセスは、1000℃まで4℃/minの昇温浓度で開始し、4两分間坚定不移し、その後6℃/minで1380±10(℃)の焼結湿度まで速度慢に上昇させ、4两分間坚定不移し、その後、炉で常温的まで降温します。 焼結湿度はできるだけ安靖している需要があり、焼結湿度は几十℃変動するため、焼結溶解度は10%、収縮率は3%変化します。 最終製品の寸法控制精度と機械的功能: 完成した零配件 (図 3 を对比) については、零配件とともに準備された標準試験片に対して复合組織阐发と機械的的特点試験が実施されました。 この零配件の复合組織は純粋なオーステナイトであり、その機械的的特点試験の結果は、降伏強度が 220 MPa、引張強度が 510 MPa、伸びが 45% でした。 随意の 10 個を取り出し、光滑黏度を測定すると、理論黏度の 98.8% になります。 之本的に理論上の可以指標に達し、支配要件を満たしています。 标准定位精度を満たした構造とサイズであり、加工生产は要です。