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 においてバインダーは很是に注意な役割を果たしており、参杂、投射来挤压成型、脱脂などの项目 に相互影響を与え、投射来挤压成型ブランクの品質、脱脂、寸法定位精度、合金钢組成に大きな影響を与えます。 MIM で控制されるバインダーには、熱可塑型システム、熱变软性システム、水溶解性システム、ゲル システムおよび很なシステムがあり、それぞれに单一の長所と短所があります。熱可塑型バインダー システムは MIM バインダーの河段およびリーダーであり、熱变软性システムは之后剤です。バインダーが控制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% の高强度ポリエチレンの共同利益を持つ熱可塑型バインダーです。  

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。

会射塑压の工作目标は、欠陥のない所望の性能の塑压ブランクを得ることですが、会射欠陥はその後の施工项目で全部に取消することができないため、この施工项目は厳密に申请されなければなりません。 超音波検査技術は、会射塑压ブランクの外部链接欠陥を検出するために使用できます。 会射段階での欠陥申请は現状では経験ベースが支脉です。 沉迷技術の進歩に伴い、コンピュータを使用して会射塑压金型の充填プロセスをシミュレーションし、それを供給功能と関連付けて会射首先パラメータを最適化し、会射欠陥を取消することは、現在极高な実験方法であり、以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会射施工项目の剖析材料に適用し、十隹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产生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究讨论が要でした。 。  

4脱脂・仮焼結
脱脂(zhi)方式は加熱脱脂(zhi)を採(cai)用(yong)しており、バインダ成份の熱分(fen)化(hua)(hua)特征(zheng)に応じて加熱脱脂(zhi)工程を公道的(de)に決定(ding)する须(xu)要があると同(tong)時に、脱脂(zhi)ビレットの発泡(pao)や割れなどの欠陥(xian)を避免する须(xu)要がある。脱脂(zhi)速(su)率(lv)が速(su)すぎる。 ステンレス鋼粉末は炭素含有量(liang)に很是(shi)に敏感であるため、バインダーの分(fen)化(hua)(hua)による残留炭素を防ぐために還元性雰(fen)囲(wei)気を選択する须(xu)要があります。室温(wen)(wen)(wen)(wen)から 200 °C までの温(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)範(fan)囲(wei)では、主(zhu)にパラフィンの分(fen)化(hua)(hua)が行われます。このプロセスの結(jie)合剤であるパラフィンが🦋最も主(zhu)要な成份であるため、パラフィンをうまく撤除(chu)するには、凡是(shi)、加熱速(su)率(lv)を 1°C/min 未満にする须(xu)要があります。 この工程の脱脂(zhi)炉内は水素雰(fen)囲(wei)気となっており、脱脂(zhi)温(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)は200℃以下で昇温(wen)(wen)(wen)(wen)速(su)率(lv)0.8℃/minで昇温(wen)(wen)(wen)(wen)し、200℃に達したら1.5時間坚(jian)持し、その後、１．５℃／分(fen)の速(su)率(lv)で４５０℃まで昇温(wen)(wen)(wen)(wen)し、坚(jian)持時間坚(jian)持することにより、バインダーポリマー成份である高密度(du)ポリエチレンを撤除(chu)し、連通孔を构(gou)成した。 🤪450℃以降、4℃/分(fen)の速(su)率(lv)で800℃まで缓慢に昇温(wen)(wen)(wen)(wen)し、45分(fen)間保温(wen)(wen)(wen)(wen)してバインダー中のポリマー成份を完(wan)整に分(fen)化(hua)(hua)し、ブランクの脱脂(zhi)と仮焼結(jie)を完(wan)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の昇温速率单位で開始し、4分之五間保持し、その後6℃/minで1380±10(℃)の焼結温湿度まで比较慢に上昇させ、4分之五間保持し、その後、炉で常温状态まで急冷します。 焼結温湿度はできるだけ安靖している许要があり、焼結温湿度は十余℃変動するため、焼結密度单位は10%、収縮率は3%変化します。 最終製品の寸法精准度と機械的症状: 控制した结构件 (図 3 を图案填充) 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废金属件組織阐发と機械的显著特点試験が実施されました。 この结构件の废金属件組織は純粋なオーステナイトであり、その機械的显著特点試験の結果は、降伏強度が 220 MPa、引張強度が 510 MPa、伸びが 45% でした。 恣意の 10 個を取り出し、匀称体积体积を測定すると、理論体积体积の 98.8% になります。 之基的に理論上の功能指標に達し、控制要件を満たしています。 明确提出误差を満たした構造とサイズであり、激光加工は尽量不要です。