Metallspritzguss-Technologie (MIM) für winzige Zahnr?der

1 Mikrozahnrad-MIM-Produktionsprozess und Parameterauswahl
Experimentelle Auswahlmethode von Prozessparametern und Hauptparametern der Massenproduktion bestimmter Mikrozahnr?der.
2Auswahl von Metallpulver und Bindemittel
Die Partikelgr??e des im MIM-Verfahren verwendeten Metallpulvers betr?gt im Allgemeinen 0,5–20 μm. Theoretisch gilt: Je feiner die Partikel, desto gr??er die spezifische Oberfl?che, was das Formen und Sintern erleichtert. Derzeit sind die Hauptmethoden zur Herstellung von Pulver für MIM: Wasserzerst?ubungsverfahren, Gaszerst?ubungsverfahren und Basiswahlverfahren. Jede Methode hat ihre eigenen Vor- und Nachteile: Die Wasserzerst?ubungsmethode ist das Hauptverfahren zur Pulverherstellung, das eine hohe Effizienz aufweist und bei der Massenproduktion wirtschaftlicher ist und das Pulver feiner machen kann, aber die Form ist unregelm??ig f?rdert die Formbest?ndigkeit, es ist jedoch besser, Viskose zu verwenden. Es gibt viel Bindemittel, was die Genauigkeit beeintr?chtigt. Darüber hinaus behindert der durch die Hochtemperaturreaktion zwischen Wasser und Metall gebildete Oxidfilm das Sintern. Die Gaszerst?ubungsmethode ist die Hauptmethode zur Herstellung von MIM-Pulver. Das daraus hergestellte Pulver ist kugelf?rmig, hat einen geringen Oxidationsgrad, ben?tigt weniger Bindemittel und ist gut formbar, aber es ist teuer und weist eine schlechte Formbest?ndigkeit auf. Das durch das Basiswahlverfahren hergestellte Pulver weist eine hohe Reinheit und eine extrem feine Partikelgr??e auf. Es eignet sich am besten für MIM, ist jedoch auf Fe, Ni und andere Pulver beschr?nkt und kann die Anforderungen vieler Materialtypen nicht erfüllen. Um den Anforderungen an MIM-Pulver gerecht zu werden, haben viele Mahlunternehmen die oben genannten Methoden verbessert und Mikrozerst?ubung, laminare Zerst?ubung und andere Pulverisierungsmethoden entwickelt. Bei der Auswahl des Pulvers müssen die MIM-Technologie, die Produktform, die Leistung, der Preis und andere Aspekte umfassend berücksichtigt werden. Heutzutage werden wasserzerst?ubtes Pulver und aerosolisiertes Pulver normalerweise in Kombination verwendet. Ersteres erh?ht die Klopfdichte und letzteres sorgt für die Beibehaltung der Form. Da das Getriebe in einer korrosiven Umgebung eingesetzt wird, wird wasserzerst?ubtes Edelstahlpulver 316L verwendet. Seine chemische Zusammensetzung (Massenanteil) betr?gt: Cr: 17,0 %, N: 11,5 %, Mo: 2,2 %, C: maximal 0,3 %, Fe: rund 69 %. Seine physikalischen Eigenschaften sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Beim MIM-Verfahren spielt das Bindemittel eine sehr wichtige Rolle. Es wirkt sich direkt auf das Mischen, Spritzgie?en, Entfetten und andere Prozesse aus und hat gro?en Einfluss auf die Qualit?t, Entfettung, Ma?haltigkeit, Legierungszusammensetzung usw. des spritzgegossenen Rohlings. Zu den im MIM eingesetzten Bindemitteln z?hlen thermoplastische Systeme, duroplastische Systeme, wasserl?sliche Systeme, Gelsysteme und Sondersysteme. Jeder von ihnen hat seine eigenen Vor- und Nachteile. Das thermoplastische Bindemittelsystem ist der Hauptbestandteil und Marktführer unter den MIM-Bindemitteln, und das duroplastische Bindemittelsystem ist der Hauptbestandteil der MIM-Bindemittel. Bindemittel werden selten verwendet. Obwohl diese Art von Bindemittel eine gute Formbest?ndigkeit aufweist, ist es schwierig, es zu entfernen. Hierbei handelt es sich um ein thermoplastisches Bindemittel mit einer Rezeptur aus 70 % Paraffinwachs und 30 % hochdichtem Polyethylen.
3 Mischen, Granulieren und Spritzgie?en
Nachdem Pulver und Bindemittel bestimmt sind, müssen diese gemischt werden. Das Mischen ist ein komplexer Prozess, um die Flie?f?higkeit des Pulvers zu verbessern und die Dispersion zu vervollst?ndigen. Zu den h?ufig verwendeten Mischger?ten geh?ren Doppelschneckenextruder, Z-f?rmige Impellermischer, Doppelplanetenmischer usw., und kontinuierliche Mischverfahren werden derzeit entwickelt. Die Zufuhrgeschwindigkeit, die Mischtemperatur, die Rotationsgeschwindigkeit usw. w?hrend des Mischens wirken sich alle auf den Mischeffekt aus. Dabei werden Pulver und Bindemittel auf einem Doppelplanetenmischer bei einer Beladungsmenge (Volumenanteil) von 63:37 1,5 Stunden lang gemischt. Die Mischtemperatur betr?gt 130 ± 10 °C. Das Pulver und das Bindemittel werden vollst?ndig gemischt und dann auf einem einzigen Planetenmischer gemischt. Die Granulierung erfolgt auf einem Schneckenextruder. Die Granulierungstemperatur betr?gt 130–150 °C und die Schneckenrotationsgeschwindigkeit betr?gt 40 U/min. Verwenden Sie zum Spritzgie?en die Spritzgie?maschine TMC60EV. Eines der Hauptthemen beim Spritzgie?en sind verschiedene Formen im Zusammenhang mit dem Spritzgie?en, einschlie?lich Produktdesign und Formenbau. Obwohl die derzeit produzierten Produkte zwischen 0,003 g und 200 g liegen k?nnen und bei der Verbesserung der Genauigkeit wichtige Fortschritte erzielt wurden, basieren die meisten Entwürfe, insbesondere die Formkonstruktion, auf Erfahrung, es mangelt an zuverl?ssigen Konstruktionskenntnissen und CAD-Systeme lassen sich nur schwer gut anwenden . MIM. Die Prinzipien von Kunststoffformen wurden genutzt, um MIM-Formen schrittweise zu standardisieren. Mit der Ansammlung von Erfahrung wird die Zeit für die Formenkonstruktion und -produktion erheblich verkürzt. Um die Einspritzeffizienz zu verbessern, sollten so weit wie m?glich Formen mit mehreren Kavit?ten verwendet werden.
Der Zweck des Spritzgie?ens besteht darin, einen fehlerfreien geformten Rohling mit der gewünschten Form zu erhalten. Einspritzfehler k?nnen in Folgeprozessen nicht beseitigt werden, daher muss dieser Schritt streng kontrolliert werden. Mithilfe der Ultraschallprüftechnik lassen sich innere Fehler in Spritzgussrohlingen erkennen. M?ngelkontrolle imDie Einspritzstufe basiert derzeit überwiegend auf Erfahrungswerten. Mit der Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technologie ist die Verwendung von Computern zur Simulation des Füllvorgangs der Spritzgussform und deren Verknüpfung mit der Zuführleistung zur Optimierung der Parameter der Einspritzbedingungen und zur Beseitigung von Einspritzfehlern derzeit eine fortschrittliche experimentelle Methode und auch ein zukünftiger Entwicklungstrend. Es gibt Berichte im Ausland, dass Moldflow auf die MIM-Injektionsprozessanalyse angewendet wurde und gute Ergebnisse erzielte. Wir haben auch versucht, diese Technologie anzuwenden, stellten jedoch fest, dass die Simulationsergebnisse nicht gut mit den experimentellen Ergebnissen übereinstimmten. Dieser Aspekt bedarf noch weiterer Forschung.
4 Entfetten und Vorsintern
Bei der Entfettungsmethode handelt es sich um eine thermische Entfettung. Der thermische Entfettungsprozess sollte sinnvollerweise auf der Grundlage der thermischen Zersetzungseigenschaften der Bindemittelkomponenten bestimmt werden. Gleichzeitig sollen Blasenbildung, Rissbildung und andere Defekte im Entfettungsrohling aufgrund einer zu hohen Entfettungsgeschwindigkeit verhindert werden. Da Edelstahlpulver sehr empfindlich auf den Kohlenstoffgehalt reagiert, muss eine reduzierende Atmosph?re gew?hlt werden, um zu verhindern, dass Kohlenstoffrückst?nde durch die Zersetzung des Bindemittels zersetzt werden. Im Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 200°C wird Paraffin haupts?chlich zersetzt. In diesem Prozess ist das Bindemittel Paraffin die wichtigste Komponente. Um Paraffin erfolgreich zu entfernen, sollte die Aufheizrate im Allgemeinen unter 1 °C/min liegen. Im Entfettungsofen dieses Prozesses herrscht eine Wasserstoffatmosph?re. Die Entfettungstemperatur liegt unter 200 °C und die Erw?rmung erfolgt mit einer Heizrate von 0,8 °C/min. Wenn die Temperatur 200 °C erreicht, wird sie 1,5 Stunden lang gehalten und dann für Haltestunden mit einer Geschwindigkeit von 1,5 °C/Minute auf 450 °C erh?ht. , um die Bindemittelpolymerkomponente aus hochdichtem Polyethylen zu entfernen und verbundene L?cher zu bilden. Nach 450 °C die Temperatur schnell mit einer Geschwindigkeit von 4 °C/min auf 800 °C erh?hen und anschlie?end 45 Minuten lang warm halten, um die Polymerkomponente im Bindemittel vollst?ndig zu zersetzen und die Entfettung und Vorsinterung des Rohlings abzuschlie?en.
5 Sintern
Das Sintern erfolgt in einem Vakuumsinterofen mit einem Vakuumgrad von 0,1 Pa.
Der Sinterprozess ist: Beginnen Sie mit einer Temperaturanstiegsrate von 4℃/min auf 1000℃, halten Sie sie 45 Minuten lang, und erh?hen Sie sie dann schnell auf eine Sintertemperatur von 1380 ±10(℃) bei 6℃/min, halten Sie sie 45 Minuten lang. und dann mit dem Ofen auf Raumtemperatur abkühlen. Die Sintertemperatur sollte m?glichst stabil sein. Die Sintertemperatur schwankt um mehrere zehn Grad Celsius, was dazu führen kann, dass die Sinterdichte um 10 % schwankt und die Schrumpfrate sich um 3 % ?ndert.
Ma?haltigkeit und mechanische Eigenschaften des Endprodukts:
Für die fertigen Teile (wie in Abbildung 3 dargestellt) wurden metallografische Analysen und Tests der mechanischen Eigenschaften an den zusammen mit den Teilen hergestellten Standardproben durchgeführt. Die metallografische Struktur des Teils ist reiner Austenit und die Testergebnisse zu den mechanischen Eigenschaften: Streckgrenze betr?gt 220 MPa, Zugfestigkeit betr?gt 510 MPa und Dehnung betr?gt 45 %.
Nehmen Sie 10 beliebige Stücke und messen Sie die durchschnittliche Dichte auf 98,8 % der theoretischen Dichte. Es erreicht im Wesentlichen die theoretischen Leistungsindikatoren und erfüllt die Nutzungsanforderungen. Struktur und Gr??e entsprechen den Genauigkeitsanforderungen und es ist keine Bearbeitung erforderlich.