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最主要的な役割を果たしており、杂质、挤出塑压、脱脂などの公程に简接影響を与え、挤出塑压ブランクの品質、脱脂、寸法精准度、不锈钢組成に大きな影響を与えます。 MIM で调控されるバインダーには、熱可韧性和可延性システム、熱泡软性システム、水可溶性システム、ゲル システムおよび特殊なシステムがあり、それぞれに单一の長所と短所があります。熱可韧性和可延性バインダー システムは MIM バインダーの河系およびリーダーであり、熱泡软性システムは之后剤です。バインダーが调控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% の低密度单位ポリエチレンの各自を持つ熱可韧性和可延性バインダーです。  

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。

挤出成型法の计划は、欠陥のない所望の看上去の成型法ブランクを得ることですが、挤出欠陥はその後の工业で详细に关闭することができないため、この工业は厳密に补办されなければなりません。 超音波検査技術は、挤出成型法ブランクの静态欠陥を検出するために操作できます。 挤出段階での欠陥补办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、コンピュータを操作して挤出成型法金型の充填プロセスをシミュレーションし、それを供給后能と関連付けて挤出本质パラメータを最適化し、挤出欠陥を关闭することは、現在程度な実験的手段であり、未来的发展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挤出工业の自我剖析に適用し、典范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矛盾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研讨が应该要でした。 。  

4脱脂・仮焼結
脱(tuo)(tuo)脂(zhi)方式は加熱(re)脱(tuo)(tuo)脂(zhi)を採用しており、バインダ成(cheng)份の熱(re)分(fen)化特征に応じて加熱(re)脱(tuo)(tuo)脂(zhi)工程を公道的に決定する须要があると同時(shi)に、脱(tuo)(tuo)脂(zhi)ビレットの発泡や割れなどの欠(qian)陥を避(bi)免する须要がある。脱(tuo)(tuo)脂(zhi)速(su)(su)(su)率(lv)が速(su)(su)(su)すぎる。 ステンレス鋼粉末は炭素(su)含有量に很(hen)是に敏感であるため、バインダーの分(fen)化にღよる残留(liu)炭素(su)を防ぐために還元性雰(fen)囲(wei)気(qi)を選択する须要があります。室温(wen)から 200 °C までの温(wen)度範囲(wei)では、主(zhu)(zhu)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も主(zhu)(zhu)要な成(cheng)份であるため、パラフィンをうまく撤(che)(che)除するには、凡(fan)是、加熱(re)速(su)(su)(su)率(lv)を 1°C/min 未満(man)にする须要があります。 この工程の脱(tuo)(tuo)脂(zhi)炉内は水素(su)雰(fen)囲(wei)気(qi)となっており、脱(tuo)(tuo)脂(zhi)温(wen)度は200℃以下(xia)で昇温(wen)速(su)(su)(su)率(lv)0.8℃/minで昇温(wen)し💞、200℃に達したら1.5時(shi)間(jian)(jian)坚(jian)持(chi)し、その後、１．５℃／分(fen)の速(su)(su)(su)率(lv)で４５０℃まで昇温(wen)し、坚(jian)持(chi)時(shi)間(jian)(jian)坚(jian)持(chi)することにより、バインダーポリマー成(cheng)份である高密度ポリエチレンを撤(che)(che)除し、連通孔を构成(cheng)した。 450℃以降、4℃/分(fen)の速(su)(su)(su)率(lv)で800℃まで缓慢(man)に昇温(wen)し、45分(fen)間(jian)(jian)保温(wen)してバインダー中(zhong)のポリマー成(cheng)份を完整に分(fen)化し、ブランクの脱(tuo)(tuo)脂(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の昇温浓度で開始し、4五分間坚定什么し、その後6℃/minで1380±10(℃)の焼結气温まで迟滞に上昇させ、4五分間坚定什么し、その後、炉で恒温的まで冷却塔します。 焼結气温はできるだけ安靖している要があり、焼結气温は不低于数十℃変動するため、焼結黏度は10%、収縮率は3%変化します。 最終製品の寸法导致精度と機械的本质特征: 控制した结构件 (図 3 を对比) 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材料組織阐发と機械的特点試験が実施されました。 この结构件の材料組織は純粋なオーステナイトであり、その機械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。 无休止の 10 個を取り出し、平均黏度を測定すると、理論黏度の 98.8% になります。 之基的に理論上の器能指標に達し、操作要件を満たしています。 明确提出精密度を満たした構造とサイズであり、代加工は最好不要です。