Design von MIM Mold für Metallspritzguss

Die Konstruktion von Formen für MIM (Metal Injection Molding) ist keine einfache Aufgabe, mit strengen Toleranzanforderungen und besonderer Aufmerksamkeit für komplexe Details. All dies ist wie auf die Spitze eines Eisbergs zu klettern, was sehr schwierig ist.
Hohe Toleranzgenauigkeit, kein Blitz und eine super hohe Oberflächenqualität sind alle Anforderungen, die beim Herstellungsprozess von Metallteile-Druckgussformen erfüllt werden müssen. Zweifellos, obwohl es mehrere Metallformhersteller gibt, die dieses Niveau erreichen können, gibt es sehr wenige. Für Unternehmen, die sich für diese Branche entscheiden, ist es jedoch "profitabel". David Lewis Sr. ist Präsident von Matrix Tools (mit Sitz in der Fairview Region PA), einem Formenhersteller, der Spritzguss- und Metalldruckgussformen (MIM) für die drahtlose Kommunikation, Medizin, Elektronik/Elektrik, Automobil und persönliche Schutzprodukte herstellt. Herr Lewis sagte: "Das Unternehmen produzierte zunächst Präzisionsspritzgussprodukte und beschäftigte sich später mit der Produktion von MIM-Formen
Nach der Erfahrung von Herrn Lewis eignet sich die Struktur von MIM-Formen am besten für die Herstellung von kleinen und mittleren Teilen. Matrix hat bedeutende Beiträge zur Medizingeräteindustrie geleistet. Das Gewicht der in dieser Branche verwendeten chirurgischen und medizinischen Ausrüstungsteile reicht von 0,15 bis 23,4g. "Andere Teile umfassen Uhrenabdeckungen, Getriebe, Metallschneidwerkzeuge, Klemmen und Meißel, einige wiegen bis zu 60g", sagte er. "Ich weiß, dass es größere Teile gibt, wie Ersatzteile für Golfschlägerköpfe. Kurz gesagt, die Herstellung von Spritzguss- und Metalldruckgussformen stellt hohe Anforderungen an Qualität und Service. Lewis' Standpunkt, da er zuvor Vice President of Technology bei MedSource Technology in Minneapolis, Minnesota, war. Dies ist ein Lieferant, der Engineering-Design, Produktentwicklung und Produktionsdienstleistungen sowie Supply Chain Management-Lösungen für die Medizinprodukteindustrie anbietet. Wenn ich einen MIM-Formenhersteller suche, muss ich zuerst sehen, wie diszipliniert und organisiert es ist, ob es eine große Fabrik ist, ob es ISO-Standards annimmt und ob alle seine Verfahren standardisiert sind,   "Wenn es um komplexe Angelegenheiten wie MIM Formenbau geht, wo Formenhersteller keine organisatorische Fähigkeit haben, werden sie auf Katastrophen stoßen. Qualität ist entscheidend, und noch schwieriger ist, dass wir in der medizinischen Industrie sind und es wichtig ist, schnell und zeitnah an die Öffentlichkeit zu gehen. Darüber hinaus hoffen wir auch auf schnelle Umsätze, die sowohl Qualität als auch schnelle Umsätze zufriedenstellend machen. en schwierig
Erstens erfordert das Design von MIM-Formen einen guten Plan, "Herr Lewis wies darauf hin, dass dies die Grundlage und der Schlüssel zum Erfolg oder Misserfolg ist. Es sollte ein ausgezeichnetes Kühlwasserkreislayout und Trennlinienverriegelungsvorrichtungen umfassen, um Formfehlstellungen während der Verarbeitung und Produktion zu verhindern, einen Formenrahmen, der den Formhohlraum und die Kernseitenwände gut unterstützen kann, und eine Methode, die zum Entformen bestimmter Teile geeignet ist. "Die Grundstruktur von MIM-Formen ist mit wenigen Ausnahmen ähnlich wie Spritzgussformen", fügte Herr Lewis hinzu. Dazu gehören die Auswahl von Werkzeughohlraum und Kernstahl, Schließwinkelverschraubungen und Schieber, das Design eines Strömungskanalsystems, das eine gute Materialflüssigkeit bietet, die Position des Tores, die Lüftungstiefe, die Oberflächenqualität des Formbereichs, und die richtige Auswahl von Beschichtungen für Matrizenkavitäten und Kerndetails. Herr Hens erläuterte diese Standpunkte. Da viele Formenhersteller in der Regel beginnen, Formen basierend auf Konstruktionszeichnungen herzustellen, geben sie Mechanikern und Formenbauern viel Freiheit, Details bei der Herstellung von Formen zu entwerfen. Für die Herstellung von MIM-Formen ist dieses Verfahren jedoch generell ineffektiv,   "Er sagte, Formenhersteller und MIM-Formenbauer beobachten nicht das Layout einer Form, ihre Hauptaufgabe ist es, eine vollständige Reihe von detaillierten Zeichnungen zu studieren und zu beobachten. Je mehr Zeit sie mit der Gestaltung der vorderen Details der Form verbringen, desto weniger Zeit dauert es, bis ihre Form erfolgreich arbeitet. Alt- und Hohlraum, Oberflächenqualität und Beschichtung, Abmessungen der Tore und Strömungskanäle und die Position der Lüftungsöffnungen Set und Größe, Position des Drucksensors. Bei der erfolgreichen Herstellung von MIM-Formen sind Entformung und Kühlung zu zentralen Themen geworden
1. Stahl verwendet für Formhohlraum/Kern
Laut Herrn Lewis sollte der Stahl, der im Formhohlraum/Kern verwendet wird, in der Lage sein, dem Verschleiß durch das Formmaterial standzuhalten. Alle Stähle, die mit geformten Verbundwerkstoffen (einschließlich Toren und Strömungskanälen) in Kontakt kommen, sollten aus Werkzeugstahl mit hoher Verschleißfestigkeit, hohem Chromgehalt und hoher Härte, wie D-2 oder A-2 Werkzeugstahl, hergestellt werden. "Er kommentierte", ist H-13 Stahl auch akzeptabel, weil er eine hohe Härte hat und auch mit einer Beschichtung mit hoher Härte beschichtet ist. Alle Detailteile, die nicht mit geformten Verbundwerkstoffen in Kontakt kommen, können aus Standard-S-7 Werkzeugstahl hergestellt werden. Das Material der MIM-Formen erfordert große Aufmerksamkeit.
2. Schließen Sie die Ecke/Schieberegler
Im MIM-Formenproduktionsprozess ist Flash ein ernstes Problem und ein wesentliches Problem für Formenbauer. Um dieses Problem zu vermeiden, ist es entscheidend, eine gute Passform zwischen allen Schließwinkeln und Gleitbereichen zu haben, um ein hochwertiges MIM-Teil herzustellen. Formenhersteller müssen die Triangulationsmethode verwenden, um Walzmaße zu berechnen, und dann dieses Wissen anwenden, um die Schließwinkel des Yin- und Yang-Stahls zu überprüfen, um sicherzustellen, dass sie innerhalb des ± 0.0001 Toleranzbereichs ihrer berechneten Abmessungen liegen. Die Toleranzen, die Menschen einhalten müssen, sind im Allgemeinen ziemlich genau für Metallformen, Da die Zuführteile von MIM-Formen blitzempfindlich sind und blitzanfällig sind. Wenn Kunststoffteile Blitz produzieren, ist es leicht, den Blitz zu entfernen, aber wenn es Metall ist, kann der Blitz Probleme wie eine Klinge verursachen, "erklärte er." Sie müssen eine Form erstellen, die keinen Blitz produziert.
3. Tiefe der Lüftungsöffnung
Herr Lewis erklärte, dass es bei verschiedenen Formen entscheidend ist, einen guten Belüftungsanschluss zu verwenden, um das interne Gas, das durch das Formmaterial erzeugt wird, freizusetzen. Er wies darauf hin, dass sich MIM-Formen hinsichtlich der Entlüftungstiefe stark von Spritzgussformen unterscheiden. Eine typische Kunststoffform kann überall 0.0005 "0.002 Zoll (1 Zoll=25.4mm) tiefe Belüftungsöffnungen haben, abhängig vom Harz, das zum Formen verwendet wird, und MIM-Formen werden definitiv Blitzkanten in den Tiefen dieser Belüftungsöffnungen produzieren", erklärte er. "Die Entlüftungstiefe von MIM-Formen liegt im Allgemeinen zwischen 0.0001" 0.0002 Zoll, aber sie kann auch abhängig von den verschiedenen Verbundmetallmaterialien variieren, die zum Formen verwendet werden. "Ein gutes Futter weist nach Ansicht von Herrn Hens eine extrem geringe Schrumpfung während des anschließenden Erstarrungsprozesses auf. Um die Formbeständigkeit zu maximieren, wurden eine große Menge an Metallpulverfüllstoffen verwendet, oft in Mengen nahe 70% des Volumens", erklärte er. "Um eine gute Fließfähigkeit von hohen Füllstoffen zu erreichen, wurden Moleküle und Bindemittel mit geringem Molekulargewicht verwendet. Dies führt zu einer hohen Blitzempfindlichkeit des MIM-Vorschubs, ähnlich den Eigenschaften vieler gefüllter Nylonmaterialien. Futtermittel auf Paraffin- und Polyethylen-/Glycerolbasis haben bessere Eigenschaften als Futtermittel auf Acetylbasis, aber dies beeinflusst ihre höhere Blitzempfindlichkeit
4. Polieren
Ein weiterer Schwerpunkt der MIM-Teile ist die Oberflächenqualität des Formbereichs. Das Entformen aus dem Formhohlbereich hängt weitgehend von der Oberflächenqualität des Formhohls und des Kernwerkzeugstahls ab, da seine Schrumpfrate während des Formprozesses extrem niedrig ist. Schrumpfung von Metallformteilen tritt nicht wirklich auf, es sei denn, das Bindemittelmaterial wird durch den Nachformprozess extrahiert. Daher ist das Polieren des Formbereichs entscheidend. Im Allgemeinen sollte die geformte Oberfläche ein Verbundfinish von 600 erreichen, und in seltenen Fällen kann Diamantfinish erforderlich sein
5. Galvanik
Eine Galvanikschicht mit hoher Härte wie Chrom oder Nickel verbessert die Effizienz des Entformungsprozesses von Metallgussteilen in Kombination mit einer hochpolierten Oberfläche, um bessere Ergebnisse zu erzielen. Herr Lewis erklärte: "Einige Arten von Chrom und Nickel haben Trennmittel hinzugefügt, um ihre Entformungseigenschaften zu verbessern
Lernkurve.

Nach der Beherrschung der Grundkenntnisse gibt es noch weitere Faktoren zu beachten, bevor Sie schrittweise nacheinander lernen. Erfahrung im Spritzgießwerkzeugbau erfordert eine schrittweise Anhäufung. Eine weitere Herausforderung für MIM seien laut Herrn Hens Rohstoffe, die sich in der Regel auf die gelieferten Materialien beziehen. Weil es eine große Menge an sehr feinem Metallpulver enthält, das oft 70% seines Volumens annähert. Es ist Metallpulver, das das letzte Teil erzeugt,   "Kunststoffteile erhöhen die Fließfähigkeit von Metallpulver und werden nach dem Spritzgießen vollständig entfernt. Das Pulver hat eine gewisse Reibung, so dass es mit härteren Werkzeugen bei höheren Spindeldrehzahlen verarbeitet werden muss. Viele Formenhersteller ohne Hochgeschwindigkeitsmaschinenwerkzeuge müssen zur Verarbeitung Ablationsverfahren verwenden. Raue Oberflächenqualität kann jedoch nicht zurückgelassen werden, da MIM enge Toleranzen
Herr Hens fügte hinzu, dass verschiedene Metalle grundsätzlich die gleichen Anforderungen an die Formherstellung haben, es sei denn, manchmal müssen unterschiedliche Schrumpfraten eingeführt werden. Die hier genannte Schrumpfrate ist nicht die innere Schrumpfrate der Form. Es tritt nur auf, wenn sich die Teile von der Form lösen und in den Heizofen gelangen. "Er erklärte," In der Form ist die Schrumpfrate fast Null, mit einer Schrumpfrate von weniger als 0,001 Zoll pro Zoll, so dass die Schrumpfung in der Form minimal ist. "Darüber hinaus, Mr. Hens gab auch seinen letzten Rat. Die Erfahrung hat gezeigt, dass einige Formenfabriken bereits einige minderwertige Formen hergestellt haben, bevor sie die Herausforderungen realisiert haben. Wann immer eine Formenfabrik die erste Form für eine MIM-Produktionsanlage herstellt, kombiniert mit dem Design der Form, wurde bereits viel Zeit aufgewendet. Generell ist das Ergebnis, dass die Form sehr gut ist und die vorgegebenen Arbeitsziele erfüllt, oder nach dem ersten Formversuch wurden nur wenige Änderungen vorgenommen. Es mag leicht erscheinen, die Details der ersten Form sorgfältig zu analysieren, aber dies beeinflusst die Präzision der Form Abschnitt erzeugt übermäßiges Vertrauen. Es ist nicht ungewöhnlich, viel Zeit und Geld mit dem Debuggen der zweiten Form zu verbringen, manchmal mit Nachbearbeitungsproblemen. An diesem Punkt verstehen Formenhersteller die Härten der Straße. Wenn sie an dieser Stelle nicht auf MIM-Formen verzichten, dann sind die danach hergestellten Formen generell sehr exzellent.