[CNPIM] Innovativo processo di stampaggio ad iniezione di metalli e relativa tecnologia di stampaggio

[CNPIM] Innovativo processo di stampaggio ad iniezione di metalli e relativa tecnologia di stampaggio

I processi elencati in questo articolo non sono nuovi. Fondamentalmente, ha applicazioni molto mature.

Questo articolo fa riferimento ai contenuti dei libri di Han Fenglin, mirando a un inventario sistematico per l'indagine e il riferimento di amici bisognosi.

Il processo di stampaggio a iniezione di metalli è una tecnologia multidisciplinare e uno dei processi avanzati di stampaggio di precisione per parti metalliche.

Il processo di stampaggio ad iniezione di metalli è stato gradualmente riconosciuto, accettato e apprezzato dalle persone. Al fine di soddisfare requisiti di produzione di parti più complessi, le ultime tecnologie in molti campi sono state introdotte nel settore MIM e sono state vigorosamente innovate. Pertanto, sono emerse e applicate allo sviluppo e alla produzione anche nuove tecnologie e nuovi processi di stampaggio a iniezione di metalli.

Quindi, facciamo un inventario.

1. Tecnologia di stampaggio a microiniezione di metallo (μ- MIM)

I sistemi micromeccanici o microelettromeccanici (MEMS) sono una nuova disciplina interdisciplinare sviluppata alla fine degli anni '80 ed è stata riconosciuta come una delle discipline chiave del 21° secolo.

La praticabilità della micromeccanica o MEMS dipende dal progresso della tecnologia di microlavorazione. La tecnologia di stampaggio a microiniezione di metallo è il metodo più efficace per la produzione in serie di parti in micrometallo o ceramica ad alta precisione e ad alte prestazioni.

La tecnologia di stampaggio a microiniezione di metallo si riferisce a una tecnologia di processo che utilizza il processo MIM per produrre parti in metallo o ceramica con dimensioni micrometriche o struttura micrometrica. Si riferisce generalmente a parti di precisione con dimensioni inferiori a 1 mm o struttura fine micrometrica locale.

Allo stato attuale, è possibile preparare 25 ~ 50 con polvere fine appropriata μ M di spessore, dettagli strutturali locali inferiori a 5 μ M. La rugosità superficiale è di 2 ~ 3 μ M di parti metalliche o ceramiche.

La dimensione delle parti stampate a iniezione di metallo si è sviluppata a due estremi. Le parti di precisione di dimensioni micron hanno un'enorme capacità di mercato e potenziale di sviluppo. Il valore aggiunto tecnico di queste piccole parti è molto elevato, come il manicotto metallico in fibra ottica, il catetere laser, il micro trapano a circuito stampato, l'attuatore microelettronico e le parti mediche dentali, e il prezzo è di 4000 ~ 20000 dollari per chilogrammo.

I prodotti per stampaggio a microiniezione hanno ampie prospettive di applicazione in attuatori, sensori, beni di consumo tascabili, armi, aerospaziale, strumenti di assemblaggio elettronico, analizzatori di ossigeno, filtri e apparecchiature mediche e sanitarie.

I principali ostacoli che limitano lo sviluppo della tecnologia di stampaggio a microiniezione sono la produzione di microstampi di precisione, il riempimento di spazi ristretti e il funzionamento di piccole parti.

Gli stampi utilizzati per produrre tali microparti ad alta precisione sono molto più precisi degli stampi convenzionali e sono necessari vari tipi di denaro per la tecnologia di elaborazione fine, come fotolitografia, elettroformatura, microtaglio, microelettroerosione, ecc. Quanto sopra i problemi possono essere ben risolti utilizzando LIGA (produzione di lastre tedesche, elettroformatura e stampaggio a iniezione, tre abbreviazioni) e altri processi per la produzione di stampi in schiuma persa in plastica.

Esistono due modi per produrre stampi in schiuma persa in plastica mediante il processo LIGA:

Un processo è quello di modellare l'anima dello stampo in plastica PMMA, inserire l'anima dello stampo in plastica PMMA nella base dello stampo per lo stampaggio a iniezione diretta di metallo, l'anima dello stampo in plastica PMMA e il grezzo della parte MIM sono separati dalla base dello stampo nel suo insieme e il MIM la parte grezza viene lasciata nell'anima dello stampo in plastica per lo sgrassaggio diretto e la sinterizzazione, che diventa un processo di replica in un'unica fase.

L'altro processo consiste nel depositare uno strato di nichel metallico sulla superficie delle parti in plastica PMMA mediante processo di elettroformatura, quindi staccare la plastica PMMA dal guscio di nichel, quindi inserire il guscio di nichel nello stampo metallico del processo di base dello stampo per formare il Parte MIM vuota. Questo diventa un processo di replica in due fasi.

La precisione delle parti formate dal processo di replica in un'unica fase è elevata e le difficoltà di sformatura e successiva operazione delle parti sono risolte, ma il costo è elevato; La precisione delle parti formate dal processo di replica in due fasi è ridotta, il che è adatto per la produzione di massa, ma ci sono difficoltà nella sformatura e nella successiva operazione delle parti.

2. Tecnologia di stampaggio ad iniezione di materiale composito multicomponente

È difficile per le parti realizzate con singoli materiali di composizione chimica soddisfare i requisiti speciali della moderna industria manifatturiera per l'integrazione complessa delle funzioni delle parti. Diverse parti di una parte sono realizzate con materiali diversi e soddisfare requisiti funzionali diversi è una tendenza di sviluppo della moderna produzione di parti.

[CMPIM] Innovativostampaggio ad iniezione di metalliprocesso e relativa tecnologia di stampaggio Tecnologia di stampaggio ad iniezione di materiali compositi multicomponente

La tecnologia di stampaggio a iniezione bicolore (multicolore) ampiamente utilizzata nell'industria della plastica è stata introdotta nel campo dello stampaggio a iniezione di metalli, consentendo di dosare e trattare in modo efficiente compositi metallici o ceramici complessi.

Il principio della tecnologia di stampaggio a iniezione composta è che una macchina a iniezione è dotata di due o più set di barili contemporaneamente e i materiali di iniezione in ogni set di barili sono gli stessi. Lo stampo fisso dello stampo multicavità può ruotare attorno all'albero rotante e diversi materiali di iniezione vengono iniettati in diverse cavità in ciascuna posizione. Lo sbozzato di iniezione iniziale viene lasciato nella parte più interna e lo stampo viene aperto dopo il raffreddamento, ma non viene immediatamente sformato. Dopo che lo stampo fisso è stato ruotato di un certo angolo, lo stampo fisso viene chiuso e l'intera cavità si espande verso l'esterno rispetto al primo grezzo di iniezione, quindi viene eseguito il secondo stampaggio a iniezione di diversi materiali di iniezione. Ogni parte è formata da più iniezioni e infine espulsa.

L'introduzione della tecnologia di stampaggio a iniezione di compositi multicomponente può soddisfare i requisiti di integrazione funzionale e prestazionale delle singole parti, risparmiando preziose materie prime e riducendo i costi.

La tecnologia composita ha ampie prospettive di applicazione in molti campi, come utensili da taglio in metallo duro o ceramica, ugelli in lega di ferro-alluminio in acciaio inossidabile temprato per precipitazione, componenti elettronici magnetici e non magnetici e così via.

Per il primo e il secondo articolo, fare riferimento all'introduzione più dettagliata: [Tecnologia] Nuova tecnologia di stampaggio a iniezione di metalli: μ- Introduzione al processo MIM e 2C-MIM

3. Tecnologia di stampaggio assistito da gas (liquido).

Il principio di funzionamento dello stampaggio assistito da gas (liquido) consiste nell'iniettare una certa quantità di materiale di iniezione fuso (frazione di volume del 50 percento ~ 80 percento) nella cavità dello stampo, quindi iniettare gas pressurizzato o acqua dal fuso per rendere il prodotto vuoto . Il materiale di iniezione fuso si espande e si adatta perfettamente alla parete interna della cavità dello stampo. Poiché il nucleo della parte più spessa del prodotto è finalmente solidificato, è molto probabile che questa parte formi una cavità..

[CMPIM] Diagramma schematico dell'innovativo processo di stampaggio a iniezione di metalli e delle relative apparecchiature di stampaggio assistito da gas con tecnologia di stampaggio

Poiché il volume cambia con la pressione, il che rende il gas molto più piccolo, il flusso dell'acqua e la formazione dello spessore della parete cava sono più facili da controllare. Con il processo di formatura assistita da corpo a gas (liquido), la libertà di progettazione è aumentata e i prodotti con grandi differenze di spessore delle pareti sono facili da formare; La pressione di iniezione può essere ridotta e la distribuzione della pressione interna del prodotto è più uniforme; Il prodotto partecipa alla riduzione dello stress, della deformazione, del collasso e della qualità della superficie; Può ridurre il tempo di sgrassaggio, ridurre il consumo di materiale e ridurre il peso delle parti.

La tecnologia di stampaggio assistito da gas (liquido) è stata applicata con successo ai campi della testa da golf, della maniglia della porta, dell'artigianato, ecc., con risultati notevoli.

4. Tecnologia di elaborazione e assemblaggio del grezzo di iniezione

Sebbene la forza del pezzo grezzo iniettato prima dello sgrassaggio sia di gran lunga inferiore a quella delle parti metalliche sinterizzate, ha ancora una certa forza per essere lavorata e rifilata.

La tecnologia di elaborazione dell'aggiunta e della sottrazione di materiali può essere implementata per modificare le dimensioni e la forma del pezzo grezzo. Il grezzo di iniezione prima dello sgrassaggio può essere lavorato mediante taglio del cancello, lavorazione della linea di divisione, foratura, smussatura e altra rimozione di materiale.

Poiché il pezzo grezzo è morbido, l'usura dell'utensile è notevolmente ridotta. La forza del grezzo è debole e facile da danneggiare. Richiede un'elevata velocità di taglio e una bassa velocità di avanzamento per soddisfare l'accuratezza della lavorazione dimensionale finale.

Il processo di assemblaggio tradizionale consiste nel collegare le parti sinterizzate ed è anche possibile combinare le parti grezze di iniezione prima dello sgrassaggio. Attualmente esistono tre metodi per il processo di assemblaggio: in primo luogo, lo sbozzato di stampaggio iniziale viene utilizzato come inserto per il secondo stampaggio a iniezione; Il secondo è lo stampaggio composito di materiali multicomponente; In terzo luogo, assemblare il pezzo grezzo a iniezione singola in un tutto prima dello sgrassaggio.

Se tutte le parti in bianco sono formate mediante stampaggio a iniezione di materiali di iniezione identici, la proprietà di restringimento della sinterizzazione sgrassata corrispondente può garantire la loro buona combinazione; Se ogni pezzo grezzo viene iniettato con diversi materiali di iniezione, è necessario adottare misure per evitare crepe e deformazioni.

L'utilizzo di questa tecnologia può semplificare la struttura dello stampo e ridurre il costo dello stampo; Parti di forma più complessa e difficilmente lavorabili con la tecnologia tradizionale; Formare parti composite con diverse prestazioni e requisiti funzionali o risparmiare preziose materie prime.

5. Tecnologia a canale caldo

Lo stampo a iniezione a canale caldo è un vero stampo a iniezione di solidificazione senza canale e la tecnologia a canale caldo è una tecnologia avanzata nel processo di iniezione.

Attraverso una precisa tecnologia di progettazione, produzione e controllo, il materiale di iniezione nell'intero canale di flusso viene sempre mantenuto allo stato fuso, senza produrre condensa, salivazione e surriscaldamento, separazione o degradazione del materiale di iniezione nel canale di flusso.

La struttura del canale caldo è composta principalmente da ugello del canale principale, piastra del canale, ugello, elementi di riscaldamento e misurazione della temperatura, parti di installazione e fissaggio.

[CMPIM] Innovativo processo di stampaggio a iniezione di metalli e relativa tecnologia di stampaggio - struttura a canale caldo

A causa dell'elevata difficoltà tecnica, l'intero sistema a canale caldo è generalmente progettato e prodotto da aziende professionali. Un set completo di complessi stampi a canale caldo è progettato e prodotto congiuntamente da aziende esperte di stampaggio a iniezione e aziende di apparecchiature a canale caldo per garantire uno stampaggio a iniezione regolare.

La struttura dello stampo del sistema a canale caldo è complessa e il costo è elevato, adatto per la produzione continua di massa:

-L'intero processo di iniezione è più facile da realizzare controllo automatico utilizzando il sistema a canale caldo senza canale per il processo di sformatura;

-Non c'è miscelazione di materiali riciclati nel canale, il che migliora la stabilità del processo produttivo e la costanza qualitativa dei prodotti prodotti in grandi quantità;

-Quando la perdita di pressione nel canale di flusso è ridotta, la pressione di iniezione può essere ridotta, il che riduce la tendenza alla separazione e al degrado del materiale di iniezione, riduce la sollecitazione residua del prodotto e riduce la deformazione;

-Il tempo di mantenimento è più lungo ed efficace, riducendo il restringimento della parte di iniezione e la densità di ciascuna parte è più uniforme;

-Può fabbricare prodotti con dimensioni maggiori, spessore della parete più sottile, forma più complessa e maggiore precisione;

-In combinazione con il cancello latente che non può essere utilizzato nello stampo MIM, l'efficienza produttiva può essere migliorata riducendo la lavorazione del cancello grezzo;

-Il risparmio energetico e la produzione di massa possono ridurre i costi.

6. Tecnologia di utensili rapidi

Il costo di produzione dei normali stampi di produzione è generalmente elevato. In molti casi è necessario realizzare stampi sperimentali per trovare problemi che si possono incontrare durante tutto il processo di verifica progettazione e produzione, e lo stampo finale deve essere modificato. Per adattarsi a questa situazione, sono emerse molte tecnologie di stampo rapido o morbido per fabbricare stampi sperimentali in grado di soddisfare la produzione di prova di centinaia di parti.

Allo stato attuale, la lega di alluminio, la resina epossidica rinforzata con particelle, il rame al berillio, l'acciaio a basso tenore di carbonio, l'acciaio inossidabile e la lega di cobalto sono stati utilizzati per fabbricare stampi a iniezione di metallo morbido. Grazie alla sua facilità di formatura, le leghe di zinco, alluminio e bismuto vengono occasionalmente utilizzate per fabbricare stampi di prova e prototipi campione.

Tuttavia, a causa di graffi e danni facili, lo stampo di produzione finale utilizzerà materiali duri.

È una tecnologia di stampo relativamente nuova per realizzare stampi a iniezione di plastica MIM con una durata di servizio limitata basata sul principio di processo dello stampo in gomma siliconica. Versare la plastica fusa attorno alla cavità dello stampo madre. Dopo la solidificazione e l'indurimento, tagliare la plastica ed estrarre lo stampo madre. Pressato nella base dello stampo ristretto, tale stampo in plastica può essere utilizzato per resistere a centinaia di test di iniezione a bassa pressione.

La tecnologia di prototipazione rapida laser è un metodo molto semplice per la produzione di stampi o prototipi. Utilizza l'accumulo integrale di scansione laser di polvere di plastica o metallo per produrre direttamente la cavità dello stampo. Un altro processo di produzione di stampi della tecnologia di prototipazione rapida laser consiste nell'utilizzare il modello impilato in resina o carta per fabbricare la cavità dello stampo mediante fusione di precisione o elettroformatura.

La superficie dello stampo prodotto con questi metodi è relativamente ruvida e la precisione è bassa, il che non può soddisfare i severi requisiti dello stampo di produzione.

La cavità dello stampo o i suoi componenti utilizzati nella produzione di lotti molto grandi sono facili da indossare. La tecnologia degli utensili rapidi sarà un mezzo tecnologico molto efficace.

7. Tecnologia di formatura del nucleo fusibile

Per le parti con un'anima complessa o una struttura speciale che sono difficili da sformare con metodi convenzionali, la tecnologia di formatura dell'anima fusibile può risolvere il problema dello stampaggio di tali parti.

L'idea di base della tecnologia di stampaggio dell'anima fusibile è quella di rendere la struttura dell'anima parte della parte complessa o difficile da sformare nell'inserto con resina, carta, metallo a basso punto di fusione e altri materiali. Dopo lo stampaggio e lo sformatura, l'inserto rimane nel grezzo di iniezione e non fuoriesce immediatamente. Quindi gli inserti rimasti nel grezzo di iniezione vengono rimossi prima della sinterizzazione mediante fusione, cracking, dissoluzione del solvente e altri metodi.

Utilizzando questo metodo, è facile eseguire la produzione in serie di parti che sono difficili o impossibili da produrre direttamente mediante lo stampaggio a iniezione di metallo convenzionale, come il concavo interno circostante, la filettatura fine e la filettatura piccola