Fabricación avanzada: o moldeado por inxección de cerámica en aumento

Aplicación da tecnoloxía de moldaxe por inxección cerámica

Co rápido desenvolvemento da tecnoloxía CIM, aplicáronse produtos de moldaxe por inxección cerámica nalgúns aspectos

1. Un terzo das caixas de reloxos suízos prodúcense mediante a tecnoloxía de moldeo por inxección de po de cerámica, e o material é o circonio, un material cerámico que nunca se usa.
2. Xapón ten industrializados conectores de fibra de circonio cun diámetro interior do burato de 0,015 mm.
3. Os Estados Unidos realizaron a produción de cortadores de pelo de circonio e a aplicación de compoñentes de nitruro de silicio nos motores.
4. Desenvolveu revestimento cerámico de mesturador de dobre hélice de precisión e boquillas de cerámica con fíos dobres no Laboratorio Estatal de Metalurxia do Po da Universidade Central South of Technology de China. O sensor de circonio foi desenvolvido con éxito pola Escola de Ciencia e Tecnoloxía de Materiais da Universidade de Ciencia e Tecnoloxía de Huazhong usando tecnoloxía CIM.

Diagrama de fluxo básico do proceso de moldeo por inxección cerámica

Po, aglutinante, dispersante, lubricante -- mestura -- desgasificación granulación -- inxección -- desengraxado -- sinterización -- Probas de produtos

Tecnoloxía de moldaxe por inxección de cerámica para os requisitos de po cerámico

1. O po debe prepararse especialmente para unha densidade de recheo límite alta e baixo custo;
2. O po non se aglomera;
3. A forma do po é principalmente esférica;
4. Hai suficiente fricción entre o po para evitar a deformación ou o colapso do tocho despois de eliminar o aglutinante. Na maioría dos casos, o ángulo de pendente natural debe ser superior a 55°;
5. Para facilitar a sinterización rápida, debe ter un tamaño medio de partícula pequeno, xeralmente inferior a 1 μm;
6. O po en si é denso, sen poros internos;
7. A superficie do po está limpa e non reacciona químicamente co aglutinante.

Sistema ligante de moldeo por inxección

Os aglutinantes no moldeado por inxección teñen dúas funcións básicas.

Primeiro de todo, o po pódese mesturar uniformemente na fase de moldeo por inxección e o po pode ter unha boa fluidez despois do quecemento;

En segundo lugar, o aglutinante pode manter a forma do corpo despois do moldeado por inxección e durante o desengraxado.

Pódese dicir que o aglutinante é o núcleo e a clave na tecnoloxía de moldaxe por inxección de po, e cada mellora e avance do proceso de moldaxe por inxección vai acompañada do nacemento dun novo sistema de unión. En CIM, debido a que o tamaño das partículas do po é menor que o do moldeado por inxección de po metálico, a fluidez do po en si é pobre e a brecha entre o po e o aglutinante despois da mestura é moi pequena, o que provoca un desengraxamento difícil, o que presenta requisitos máis esixentes para o aglutinante. Polo tanto, como aglutinante de moldeo por inxección de cerámica, deben cumprirse as seguintes condicións:

1. Boa mobilidade. A viscosidade do moldeado por inxección debe ser moderada, a viscosidade é demasiado alta, o po non se pode dispersar eficazmente no aglutinante, non só é difícil mesturar, senón tamén conseguir un tocho mesturado uniformemente, o que é fácil de producir defectos de moldeo; A viscosidade moi baixa provocará a delaminación do po cerámico e do aglutinante, e a viscosidade non pode variar demasiado coa temperatura, se non, produciranse defectos.

2. O aglutinante debe ser capaz de mollar ben o po e ter un bo efecto de adhesión sobre o po. Normalmente, para mellorar o rendemento de humectación do aglutinante, débense engadir algunhas substancias tensioactivas para reducir a viscosidade da mestura e aumentar a súa fluidez. Ao mesmo tempo, o aglutinante molla as partículas para producir forza capilar para adsorber as partículas e evitar que o corpo se deforme. Para garantir a estabilidade do tacho, o po debe ser inerte en relación ao aglutinante.

3. O aglutinante está composto por materia orgánica multicompoñente. É difícil que un único aglutinante orgánico cumpra os requisitos de fluidez e, despois de desengraxar un dos compoñentes, fórmase unha porosidade aberta, o que conduce á exclusión do aglutinante restante. A práctica demostrou que a taxa de desengraxamento do aglutinante multicompoñente é moito máis rápida que a do aglutinante dun só compoñente e os defectos son moito menores. Por suposto, os polímeros orgánicos con aglutinantes de varios compoñentes son compatibles.

4. O aglutinante ten alta condutividade térmica e baixo coeficiente de expansión térmica. Isto non só evita os defectos causados ​​polo estrés térmico, senón que tamén reduce o choque térmico ao corpo e reduce os defectos.

5. Ademais, o aglutinante tamén debe ser non tóxico, non contaminante, non volátil, de absorción de humidade e o rendemento do quecemento cíclico non cambia.

Comparación das vantaxes e desvantaxes de varios sistemas de aglutinantes

Compóñense varios aglutinantes comúns en CIM

Nos últimos anos, os aglutinantes máis típicos adoitan usarse en varios moldes por inxección de po cerámico no mundo. Como se pode ver na táboa, os aglutinantes utilizados no CIM pertencen principalmente ao sistema multicompoñente termoplástico.

Preparación da mestura CIM

Unha mestura é unha mestura de po e aglutinante. En todo o proceso de moldaxe por inxección, a preparación da mestura de aglutinante en po e polímero é un dos pasos máis importantes. O proceso require que a mestura teña unha boa homoxeneidade, boas propiedades reolóxicas e boas características de desengraxado.

Para a tecnoloxía de mestura seleccionada, o papel principal é facer coincidir a velocidade, a temperatura e o tempo. Non obstante, se a velocidade e a temperatura de mestura son demasiado baixas, non importa canto tempo o tempo de mestura non pode ser uniforme.

O problema reolóxico do PIM é principalmente a avaliación e caracterización da viscosidade da mestura.

Moldeo por inxección

O obxectivo do moldeado por inxección é obter un corpo conformador CIM sen defectos e unha disposición uniforme das partículas na forma desexada. A mestura preparada xeralmente pódese inxectar na máquina de moldeo por inxección de plástico común, ou pódese inxectar na máquina especial de inxección de po. Os parámetros do proceso de moldaxe xeralmente inclúen a temperatura de inxección, a presión de inxección, a velocidade de inxección, a presión de mantemento da presión, o tempo de refrixeración de mantemento da presión e a temperatura do molde. Se os parámetros do proceso non se controlan adecuadamente, é fácil producir varios defectos. Os defectos de inxección non se poden eliminar no proceso posterior, polo que este proceso debe ser controlado rigorosamente, o que é fundamental para mellorar o rendemento do produto e a utilización do material.

Pezas de moldeo por inxección de circonio

Control de defectos no proceso de moldeo por inxección cerámica

O control de defectos no proceso de moldeo por inxección pódese considerar desde dous aspectos: por unha banda, establécese a relación entre temperatura, presión e tempo de moldeo; O outro aspecto é o fluxo de alimentación na cavidade do molde ao encher. Debido a que a maioría dos produtos CIM son pezas pequenas con formas complexas e requisitos de alta precisión, o fluxo de mestura na cavidade do molde implica problemas de deseño do molde, incluíndo a localización do porto de alimentación, a lonxitude da canle de fluxo, a localización do orificio de ventilación, etc., o que require unha comprensión clara dos parámetros da propiedade do fluxo da mestura, a temperatura na cavidade do molde e a distribución do estrés residual.

Sinterización cerámica

O proceso de sinterización consiste principalmente en controlar o crecemento do tamaño de gran da cerámica, obter os materiais de fase necesarios e garantir a alta densidade de sinterización e o corpo sinterizado de cerámica densa.

Proceso de sinterización dous parámetros importantes: temperatura de sinterización e tempo de sinterización

Novo proceso de moldeo por inxección cerámica

O moldeado por inxección de po (PCM) é un novo desenvolvemento de moldaxe por inxección de po.Esta técnica utiliza unha máquina de moldeo por inxección de dobre barril para inxectar sucesivamente dúas mesturas diferentes de po/aglutinante na cavidade do molde. Este proceso permite que o tratamento da superficie se faga durante o moldeado por inxección, en lugar de despois de preparar o produto acabado. A preparación e o tratamento superficial do produto pódese completar nun único proceso, o que por si mesmo resulta moi atractivo dende o punto de vista técnico e económico.

A tecnoloxía de moldaxe por inxección de baixa presión, en termos do propio proceso de inxección, o proceso de inxección de baixa presión é mellor que a inxección de alta presión.A alimentación da viscosidade xeral entre 1.5-4.0Pa.s pódese completar con aire comprimido de 0.8Mpa, que pode eliminar o sistema hidráulico, o pistón de inxección e o sistema de biela nos equipos tradicionais. Pódese ver que as vantaxes da inxección a baixa presión son o gradiente de baixa presión no verde de inxección, o pequeno desgaste do molde, a alimentación do molde antiadherente, evitando a contaminación da alimentación causada polo desgaste do pistón de inxección e a non separación de po/aglutinante. Ademais, hai un baixo consumo de enerxía, un equipo de pequeno tamaño, unha estrutura sinxela e un baixo custo.