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项目公程においてバインダーは很是に一般な役割を果たしており、参杂、射出来去成型、脱脂などの项目公程に举例说明影響を与え、射出来去成型ブランクの品質、脱脂、寸法精确、和金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、熱可弹蠕变システム、熱变软性システム、水溶解性システム、ゲル システムおよび独特なシステムがあり、それぞれに独立の長所と短所があります。熱可弹蠕变バインダー システムは MIM バインダーの干流およびリーダーであり、熱变软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% の高黏度ポリエチレンの同时を持つ熱可弹蠕变バインダーです。  

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。

射精轧制の工作目标は、欠陥のない所望の形态の轧制ブランクを得ることですが、射精欠陥はその後の水利で删改に缓解することができないため、この水利は厳密に代办されなければなりません。 超音波検査技術は、射精轧制ブランクの内部欠陥を検出するために调控できます。 射精段階での欠陥代办は現状では経験ベースが干支流です。 相信有技術の進歩に伴い、コンピュータを调控して射精轧制金型の充填プロセスをシミュレーションし、それを供給机可と関連付けて射精前提条件パラメータを最適化し、射精欠陥を缓解することは、現在特别な実験措施であり、未來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射精水利の部析に適用し、良好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研讨会总结が应该要でした。 。  

4脱脂・仮焼結
脱(tuo)(tuo)脂(zhi)(zhi)方式は加(jia)熱(re)(re)脱(tuo)(tuo)脂(zhi)(zhi)を採(cai)用しており、バインダ成份(fen)の熱(re)(re)分(fen)(fen)化特(te)征(zheng)に応(ying)じて加(jia)熱(re)(re)脱(tuo)(tuo)脂(zhi)(zhi)工程を公道的に決定(ding)する须(xu)要があると同時に、脱(tuo)(tuo)脂(zhi)(zhi)ビレットの発泡や割(ge)れなどの欠陥(xian)を避免する须(xu)要がある。脱(tuo)(tuo)脂(zhi)(zhi)速(su)率が速(🥃su)すぎる。 ステンレス鋼粉末は炭素(su)含有量に很是(shi)に敏(min)感であるため、バインダーの分(fen)(fen)化による残留炭素(su)を防ぐために還元性雰(fen)囲(wei)気(qi)を選択する须(xu)要があります。室(shi)温(wen)から 200 °C までの温(wen)度(du)範囲(wei)では、主(zhu)にパラフィンの分(fen)(fen)化が行われます。このプロセスの結合剤(ji)であるパラフィンが最も主(zhu)要な成份(fen)であるため、パラフィンをうまく撤(che)除するには、凡是(shi)、加(jia)熱(re)(re)速(su)率を 1°C/min 未(wei)満にする须(xu)要があります。 この工程の脱(tuo)(tuo)脂(zhi)(zhi)炉内は水素(su)雰(fen)囲(wei)気(qi)となっており、脱(tuo)(tuo)脂(zhi)(zhi)温(wen)度(du)は200℃以下で昇(sheng)温(wen)速(su)率0.8℃/minで昇(sheng)温(wen)し、200℃に達したら1.5時間坚(jian)(jian)持(chi)し、その後(hou)、１．５℃／分(fen)(fen)の速(su)率で４５０℃まで昇(sheng)温(wen)し、坚(jian)(jian)持(chi)時間坚(jian)(jian)持(chi)することにより、バインダーポリマー成份(fen)である高密度(du)ポリエチレンを撤(che)除し、連通(tong)孔を构成した。 450℃以降、4℃/分(fen)(fen)の速(su)率で800℃まで缓慢に昇(sheng)温(wen)し、45分(fen)(fen)間保(bao)温(wen)してバインダー中のポリマー成份(fen)を完整(zheng)に分(fen)(fen)化し、ブランクの脱(tuo)(tuo)脂(zhi)(zhi)と仮焼結を完了させます。

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の昇温时延で開始し、4分之五間追求し、その後6℃/minで1380±10(℃)の焼結工作湿度まで变缓に上昇させ、4分之五間追求し、その後、炉で室温まで冷却后します。 焼結工作湿度はできるだけ安靖している要用があり、焼結工作湿度は数万℃変動するため、焼結孔隙率は10%、収縮率は3%変化します。 最終製品の寸法误差と機械的的特点: 建立した结构件 (図 3 を符合) については、结构件とともに準備された標準試験片に対して铝合金組織阐发と機械的的特性試験が実施されました。 この结构件の铝合金組織は純粋なオーステナイトであり、その機械的的特性試験の結果は、降伏強度が 220 MPa、引張強度が 510 MPa、伸びが 45% でした。 任其の 10 個を取り出し、均匀的黏度计算公式を測定すると、理論黏度计算公式の 98.8% になります。 根本的に理論上の身体机能指標に達し、操作要件を満たしています。 要求精密度较を満たした構造とサイズであり、生产は不能です。