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首要な役割を果たしており、夹杂着、射精轧制、脱脂などの公程に直接影響を与え、射精轧制ブランクの品質、脱脂、寸法精相对密度较、镁合金組成に大きな影響を与えます。 MIM で支配されるバインダーには、熱韧性和可抗压性变形システム、熱硬化性システム、水无水磷酸氢システム、ゲル システムおよび很大なシステムがあり、それぞれに独自の長所と短所があります。熱韧性和可抗压性变形バインダー システムは MIM バインダーの支脉およびリーダーであり、熱硬化性システムは完了剤です。バインダーが支配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% の高相对密度ポリエチレンの相互之间を持つ熱韧性和可抗压性变形バインダーです。  

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。

挤出挤压成型の总体目标は、欠陥のない所望の造型の挤压成型ブランクを得ることですが、挤出欠陥はその後の建设公程で完美に解绑することができないため、この建设公程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、挤出挤压成型ブランクの外面欠陥を検出するために使用できます。 挤出段階での欠陥代办は現状では経験ベースが河系です。 拜偶像技術の進歩に伴い、コンピュータを使用して挤出挤压成型金型の充填プロセスをシミュレーションし、それを供給机器と関連付けて挤出本质パラメータを最適化し、挤出欠陥を解绑することは、現在极高な実験的方式であり、未来十年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挤出建设公程の自我剖析に適用し、杰出贡献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座谈が目前でした。 。  

4脱脂・仮焼結
脱(tuo)(tuo)(tuo)脂方式は加(jia)熱脱(tuo)(tuo)(tuo)脂を採用しており、バインダ成份(fen)の熱分(fen)化(hua)特征に応じて加(jia)熱脱(tuo)(tuo)(tuo)脂工程(cheng)を公道的に決定する须(xu)要(yao)(yao)があると同時(shi)に、脱(tuo)(tuo)(tuo)脂ビレットの発(fa)泡や割れなどの欠陥(xian)を避免する须(xu)要(yao)(yao)がある。脱(tuo)(tuo)(tuo)脂速(su)(su)率(lv)(lv)が速(s⛦u)(su)すぎる。 ステンレス鋼粉末は炭素含有量に很是(shi)に敏感(gan)であるため、バインダーの分(fen)化(hua)による残留(liu)炭素を防ぐために還元性雰(fen)(fen)囲気を選(xuan)択する须(xu)要(yao)(yao)があります。室(shi)温(wen)(wen)から 200 °C までの温(wen)(wen)度(du)範囲では、主にパラフィンの分(fen)化(hua)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要(yao)(yao)な成份(fen)であるため、パラフィンをうまく撤(che)除(chu)するには、凡是(shi)、加(jia)熱速(su)(su)率(lv)(lv)を 1°C/min 未(wei)満にする须(xu)要(yao)(yao)があります。 この工程(cheng)の脱(tuo)(tuo)(tuo)脂炉(lu)内は水(shui)素雰(fen)(fen)囲気となっており、脱(tuo)(tuo)(tuo)脂温(wen)(wen)度(du)は200℃以(yi)下で昇(sheng)(sheng)温(wen)(wen)速(su)(su)率(lv)(lv)0.8℃/minで昇(sheng)(sheng)温(wen)(wen)し、200℃に達したら1.5時(shi)間(jian)坚(jian)持(chi)し、その後、１．５℃／分(fen)の速(su)(su)率(lv)(lv)で４５０℃まで昇(sheng)(sheng)温(wen)(wen)し、坚(jian)持(chi)時(shi)間(jian)坚(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(chu)し、連通孔を构成した。 450℃以(yi)降(jiang)、4℃/分(fen)の速(su)(su)率(lv)(lv)で800℃まで缓慢に昇(sheng)(sheng)温(wen)(wen)し、45分(fen)間(jian)保(bao)温(wen)(wen)してバインダー中のポリマー成份(fen)を完(wan)整に分(fen)化(hua)し、ブランクの脱(tuo)(tuo)(tuo)脂と仮焼結を完(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の昇温传输速率で開始し、4两分間保证し、その後6℃/minで1380±10(℃)の焼結体温まで缓缓に上昇させ、4两分間保证し、その後、炉で恒温的まで降温します。 焼結体温はできるだけ安靖している许要があり、焼結体温は十余℃変動するため、焼結高密度は10%、収縮率は3%変化します。 最終製品の寸法的精密度と機械的特征描述: 改变した结构件 (図 3 を定义) 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不锈钢制組織阐发と機械的特证試験が実施されました。 この结构件の不锈钢制組織は純粋なオーステナイトであり、その機械的特证試験の結果は、降伏強度が 220 MPa、引張強度が 510 MPa、伸びが 45% でした。 随意の 10 個を取り出し、均匀的黏度を測定すると、理論黏度の 98.8% になります。 之基的に理論上の身体机能指標に達し、操作要件を満たしています。 明确提出的精密度を満たした構造とサイズであり、生产は不可以です。