Порошок для литья под давлением
Оглавление
Порошок для литья под давлением относится к типу исходного материала, используемого в порошковом литье под давлением - промышленном производственном процессе для изготовления сложных и высокоточных металлических деталей. Этот порошок представляет собой смесь мелкодисперсных металлических порошков и полимерных связующих, которые могут быть отлиты под давлением в сложные детали сетчатой формы в большом объеме.
Преимущества использования порошка для литья под давлением
| Преимущество | Описание | Выгода |
|---|---|---|
| Сложные геометрии: IMP позволяет создавать сложные формы с тонкими элементами, которые трудно или невозможно получить с помощью традиционных методов литья под давлением. Такая свобода дизайна открывает двери для создания инновационных компонентов в различных отраслях промышленности. | В отличие от традиционных формовочных материалов, таких как расплавленные пластмассы, в IMP используется связующая система, которая удерживает частицы порошка вместе в процессе формования. Это позволяет создавать детали с внутренними каналами, вырезами и другими сложными геометрическими формами. | |
| Эффективность материала: IMP способствует изготовлению изделий практически чистой формы, минимизируя отходы материала по сравнению с субтрактивными методами, такими как механическая обработка. Это особенно полезно для дорогих или высокопроизводительных материалов. | Точный контроль над распределением порошка при литье под давлением сводит к минимуму избыточный расход материала. Кроме того, в отличие от традиционных процессов, в ходе которых при пробных испытаниях образуются бракованные детали, IMP позволяет ускорить итерации конструкции при минимальных отходах материала. | |
| Широкий выбор материалов: IMP предлагает более широкий выбор материалов по сравнению с традиционным литьем под давлением. Такая универсальность позволяет создавать детали с особыми свойствами, соответствующими конкретным условиям применения. | Помимо стандартных полимеров, используемых при литье под давлением, в IMP могут применяться металлические порошки, керамика и даже композитные материалы. Это открывает возможности для создания деталей с уникальными сочетаниями прочности, электропроводности или биосовместимости. | |
| Высокопроизводительные детали: Возможность использования металлических и керамических порошков в IMP позволяет производить высокопроизводительные детали с исключительной прочностью, жаростойкостью или износостойкостью. | Металлические детали, изготовленные методом литья под давлением (MIM), могут достигать механических свойств, сравнимых с деформируемыми (объемными) металлами, что делает их пригодными для применения в сложных условиях. Аналогичным образом, керамические детали IMP обеспечивают превосходную износостойкость и высокотемпературные характеристики. | |
| Потенциал массового производства: Изначально технология IMP использовалась для создания прототипов, но с развитием технологии стало возможным экономически эффективное массовое производство сложных деталей. | Высокая степень автоматизации процессов IMP позволяет эффективно производить большое количество деталей с неизменным качеством. Это делает его оптимальным вариантом для крупносерийного производства. | |
| Улучшенная отделка поверхности: По сравнению с традиционными методами литья металлов, IMP иногда позволяет добиться более гладкой поверхности готовых деталей. | Использование мелкодисперсных порошков и контролируемый процесс формования позволяют свести к минимуму дефекты поверхности, что потенциально снижает потребность в тщательной последующей обработке, например, полировке. |
Состав порошка для литья под давлением
| Компонент | Описание | Функция |
|---|---|---|
| Базовые порошки | Они представляют собой основной функциональный материал конечной детали и могут быть разделены на три основных типа: Металлические порошки: Мелкодисперсные металлические частицы из различных сплавов, таких как нержавеющая сталь, инструментальная сталь или суперсплавы. Керамические порошки: Керамические материалы, такие как глинозем, диоксид циркония или нитрид кремния, в виде порошка. Полимерные порошки: Термопластичные полимеры, обычно используемые для литья под давлением, такие как нейлон или полипропилен. | Выбор базового порошка определяет конечные свойства формованной детали, такие как прочность, износостойкость или тепловые характеристики. |
| Система скоросшивателей | Это важный компонент, который действует как временный клей, удерживая частицы основного порошка вместе в процессе формования. Связующая система обычно состоит из: Термопластичный полимер: Термопластичная смола, которая плавится на этапе литья под давлением, обеспечивая текучесть и адгезию с базовым порошком. * Воски или добавки: Они могут улучшать текучесть, повышать эффективность разрыхления или способствовать диспергированию порошка в связующем. | Благодаря связующей системе порошок ведет себя как сырье для формования при впрыске и позволяет создавать сложные формы. |
| Формирователи пор | Это необязательные добавки, которые создают временные поры в формованной детали. Они могут быть: * Органические материалы: Они выгорают во время дебридинга, оставляя после себя сеть пор, которые облегчают удаление связующего. * Химические выщелачивающие агенты: Они растворяются в специальном растворителе на этапе последующей обработки, создавая контролируемую структуру пор. | Формирователи пор позволяют создавать пористые структуры в конечной детали, что может быть полезно для таких применений, как фильтры или костные имплантаты. |
Характеристики используемых металлических порошков
| Характеристика | Описание | Важность в MIM |
|---|---|---|
| Размер и распределение частиц | Размер и распределение частиц металлического порошка существенно влияют на следующие аспекты MIM: Заполнение формы и прочность зелени: Более мелкие порошки обычно обеспечивают лучшую плотность упаковки и могут улучшить заполнение формы при впрыске. Однако слишком мелкие частицы могут препятствовать текучести и вызывать проблемы при обработке. Узкий гранулометрический состав обеспечивает равномерную упаковку и минимизирует пустоты в литой детали, способствуя хорошей зеленой прочности (прочности детали до спекания). Поведение при спекании и конечные свойства: Размер частиц влияет на процесс спекания, в ходе которого частицы соединяются друг с другом, образуя твердую структуру. Порошки с более широким распределением частиц по размерам могут привести к неоднородному спеканию и потенциально повлиять на конечные механические свойства детали. | Тщательный выбор размера и распределения частиц имеет решающее значение для достижения хорошего заполнения формы, зеленой прочности и оптимальных характеристик конечного спеченного компонента. |
| Морфология частиц | Это относится к форме частиц металлического порошка. В идеале в процессах MIM предпочтение отдается порошкам со сферической или близкой к сферической морфологией. | Сферические частицы легче текут, улучшая заполнение формы и плотность упаковки. Частицы неправильной формы могут создавать пустоты и препятствовать текучести, что может привести к дефектам в формованной детали. |
| Кажущаяся и таповая плотность | Эти свойства отражают насыпную плотность порошка при различных условиях. Кажущаяся плотность: Это плотность порошка в состоянии покоя с учетом промежутков между частицами. Плотность отвода: Это отражает более плотное состояние, достигнутое благодаря стандартизированному процессу отвода. | Высокая плотность ленты обычно желательна в MIM для эффективного использования материала и хорошей точности размеров конечной детали. Она также способствует улучшению упаковки при формовке и минимизирует усадку при спекании. |
| Химический состав | Конкретные элементы или сплавы, используемые в металлическом порошке, определяют конечные свойства спеченной детали. | Выбор состава металлического порошка позволяет изменять такие свойства, как прочность, коррозионная стойкость или износостойкость, в соответствии с конкретными требованиями приложения. В MIM могут использоваться различные металлические сплавы, включая нержавеющую сталь, инструментальную сталь и даже высокопроизводительные сплавы, такие как инконель. |
| Текучесть | Это означает легкость, с которой порошок течет под действием силы тяжести или приложенных усилий. | Хорошая текучесть необходима для равномерного распределения порошка при литье под давлением. Порошки с плохой текучестью могут привести к несоответствию плотности упаковки и потенциальным дефектам в готовой детали. |
Стандарты на металлические порошки
Используемые металлические порошки должны соответствовать стандартам по составу и зернистости:
| Стандартное тело | Стандарт | Описание | Важность в IMP |
|---|---|---|---|
| ASTM International (ASTM) | ASTM B930 - Стандартное руководство по определению характеристик порошков для литья металлов под давлением (MIM) | В настоящем стандарте изложены различные методы испытаний для определения свойств металлических порошков, используемых в MIM. | Обеспечивает основу для оценки таких факторов, как гранулометрический состав, морфология, текучесть и кажущаяся плотность. Это обеспечивает постоянство и контроль качества металлических порошков, используемых в IMP. |
| ** | ** | * ASTM B783 - Стандартная спецификация на порошки из нержавеющей стали для литья металлов под давлением (MIM) | Настоящий стандарт устанавливает специальные требования к химическому составу, гранулометрическому составу и текучести порошков из нержавеющей стали, используемых в MIM. |
| ** | ** | * ASTM D4000 - Стандартная система классификации для определения пластиковых материалов | Хотя этот стандарт не относится исключительно к IMP, в нем представлена система классификации различных типов пластиковых материалов, включая те, которые потенциально могут использоваться в качестве связующих в сырье IMP. |
| Международная организация по стандартизации (ISO) | * ISO 3095 - Металлические порошки - Определение расхода с помощью расходомера Холла | Настоящий стандарт устанавливает метод измерения текучести металлических порошков с помощью расходомера Холла. | Обеспечивает стандартизированный подход к оценке текучести, критической характеристики для достижения хорошего заполнения формы и стабильного качества деталей в IMP. |
| ** | ** | * ISO 4497 - Пластмассы - Определение скорости течения расплава (MFR) и объемной скорости течения расплава (MVR) термопластов | Настоящий стандарт устанавливает метод измерения скорости течения расплава (MFR) термопластичных материалов, который может быть применим к связующему компоненту в сырье IMP. |
Этапы производственного процесса
Процесс производства состоит из следующих основных этапов:
| Шаг | Описание | Важность |
|---|---|---|
| 1. Подготовка и смешивание порошка | Порошок-основа (металлический, керамический или полимерный) тщательно отбирается и проходит предварительную обработку в зависимости от желаемых конечных свойств. В состав могут быть включены такие добавки, как порообразователи или смазочные материалы. Затем порошок точно взвешивается и смешивается со связующей системой для получения однородного сырья. | На этом этапе закладывается основа свойств конечной детали. Тщательный выбор и точное смешивание обеспечивают стабильное поведение материала в процессе обработки. |
| 2. Литье под давлением | Подготовленное сырье IMP нагревается до полурасплавленного состояния и впрыскивается в закрытую полость пресс-формы под высоким давлением. Форма повторяет желаемую форму конечной детали. | На этом этапе определяется геометрия детали. Постоянный поток и давление во время впрыска имеют решающее значение для достижения точных размеров детали и минимальных дефектов. |
| 3. Дебиндинг | Отформованная деталь, также называемая "зеленой деталью", проходит процесс дебридинга для удаления связующей системы. Это может быть достигнуто путем: * Растворитель для связывания: Деталь погружается в растворитель, который растворяет связующее вещество, оставляя после себя порошковую структуру. * Термическое скрепление: Деталь подвергается контролируемому циклу нагрева, в ходе которого связующее термически разлагается и выходит в виде газа. | Эффективное обезжиривание имеет решающее значение для достижения окончательной желаемой формы и пористости без повреждения хрупкой структуры порошка. |
| 4. Спекание | Отшлифованная деталь подвергается воздействию высоких температур в контролируемой атмосфере (часто в вакууме или инертном газе). Этот процесс способствует диффузии и сцеплению между частицами порошка, в результате чего получается твердая деталь, близкая к сетчатой форме. | Спекание определяет конечные механические свойства детали, такие как прочность, плотность и стабильность размеров. Точный контроль температуры и управление атмосферой очень важны. |
| 5. Постобработка | В зависимости от требований применения спеченная деталь может проходить дополнительные этапы отделки, такие как: * Обработка или шлифовка: Для достижения точных допусков размеров или отделки поверхности. * Термообработка: Для улучшения определенных механических свойств, таких как прочность или твердость. * Покрытие или инфильтрация: Для улучшения свойств поверхности, таких как износостойкость или коррозионная стойкость. | Постобработка может еще больше повысить функциональность и эстетику конечной детали IMP. |
Области применения деталей, изготовленных методом литья под давлением
Порошок для литья под давлением может использоваться для производства различных сложных и высокоточных деталей в различных отраслях промышленности:
| Промышленность | Примеры применения | Преимущества литья под давлением |
|---|---|---|
| Автомобильная промышленность | Компоненты интерьера (приборные панели, дверные панели, консоли) Подкапотные детали (кожухи вентиляторов, впускные коллекторы) Функциональные компоненты (шестерни, звездочки) | Крупносерийное производство сложных форм с точными характеристиками. Облегченные детали для повышения топливной экономичности. Широкий выбор материалов для различных эксплуатационных требований (долговечность, термостойкость). |
| Потребительская электроника | Корпуса для электроники (телефоны, ноутбуки, планшеты) Разъемы и кнопки Внутренние компоненты (кронштейны, шестерни) | Массовое производство сложных деталей с высокой точностью размеров. Гладкая поверхность обеспечивает эстетику и комфорт для пользователя. Разнообразие цветов и фактур достигается благодаря выбору материала и технике формовки. |
| Медицинские приборы | Хирургические инструменты (ручки, рукоятки) Протезные компоненты (коленные суставы, зубные имплантаты) Одноразовые медицинские компоненты (шприцы, флаконы) | Стерилизуемые материалы для гигиены и безопасности. Биосовместимые материалы для использования в человеческом организме (некоторые полимеры и металлические сплавы). Сложные геометрические формы для точной функциональности в медицинских приложениях. |
| Аэрокосмическая и оборонная промышленность | Авиационные компоненты (воздуховоды, детали шасси) Спутниковые компоненты (кронштейны, корпуса) Оборонное снаряжение (шлемы, компоненты оружия) | Легкие и высокопрочные материалы для снижения веса в аэрокосмической отрасли. Огнестойкие или термостойкие материалы для особых требований. Долговечные детали для жестких условий эксплуатации. |
| Потребительские товары | Игрушки и игры Приборы (корпуса, ручки, циферблаты) Спортивные товары (шлемы, запчасти для велосипедов) | Экономически эффективное производство крупносерийных потребительских товаров. Широкий выбор цветов и отделок для визуальной привлекательности. Прочные и функциональные детали для повседневного использования. |
Преимущества литья под давлением для изготовления деталей
| Преимущество | Описание | Выгода |
|---|---|---|
| Крупносерийное производство: Литье под давлением позволяет эффективно производить большое количество одинаковых деталей. Возможности автоматизации и быстрое время цикла обеспечивают экономически эффективное массовое производство. | Это особенно выгодно для изделий, требующих миллионных тиражей, таких как бытовая электроника или автомобильные компоненты. Неизменное качество и повторяемость обеспечиваются на протяжении всего производственного цикла. | |
| Гибкость конструкции: Литье под давлением позволяет создавать широкий диапазон геометрических сложностей, включая сложные формы, тонкие стенки и внутренние элементы. Такая свобода проектирования позволяет создавать функциональные и инновационные детали. | В отличие от некоторых субтрактивных методов производства, литье под давлением не ограничено геометрией инструмента. Подрезы, каналы и другие сложные элементы могут быть непосредственно впрессованы в деталь. | |
| Точность и повторяемость размеров: Точный контроль над конструкцией пресс-формы и параметрами впрыска позволяет добиться постоянства и точности размеров деталей при больших объемах производства. | Это сводит к минимуму необходимость последующей обработки для коррекции размеров и обеспечивает взаимозаменяемость деталей при сборке. Повторяемость имеет решающее значение для поддержания стабильного качества и функциональности продукции. | |
| Широкий выбор материалов: При литье под давлением может использоваться огромное количество материалов, включая термопласты, термореактивные материалы, эластомеры и даже некоторые металлические сплавы (при литье металлов под давлением - MIM). | Такая универсальность позволяет выбрать оптимальный материал в зависимости от желаемых свойств, таких как прочность, термостойкость, химическая стойкость или гибкость. | |
| Отделка поверхности и эстетика: Литье под давлением позволяет получать детали с гладкой и высококачественной поверхностью, что часто избавляет от необходимости проводить обширную последующую обработку, например полировку. Кроме того, в процессе формования можно вводить различные красители и текстуры. | Это способствует визуальной привлекательности и функциональности конечного продукта. Гладкие поверхности могут быть важны для обеспечения гигиены в медицинских приборах или для легкой очистки в потребительских товарах. | |
| Эффективность материала: Литье под давлением способствует изготовлению изделий практически чистой формы, что сводит к минимуму отходы материала по сравнению с субтрактивными методами, такими как механическая обработка. Излишки материала, называемые литниковой массой и бегунками, часто могут быть переработаны и повторно использованы в последующих партиях продукции. | Это выгодно с точки зрения стоимости и экологичности. Минимизация отходов также снижает воздействие производственного процесса на окружающую среду. | |
| Потенциал автоматизации: Процесс литья под давлением может быть в значительной степени автоматизирован, при этом вмешательство человека в процесс минимально. Это позволяет добиться стабильного качества продукции и снизить трудозатраты. | Автоматизация особенно выгодна при крупносерийном производстве и обеспечивает стабильное качество продукции независимо от уровня квалификации оператора. |
Ограничения производственного процесса
Есть и некоторые ограничения:
- Вес детали не превышает < 400 г
- Толщина стенок > 0,4 мм
- Сборки, необходимые для сложных геометрических форм
- Дорогостоящая оснастка для пресс-форм
- Размерные изменения во время спекания
Мировые поставщики исходного сырья
Многие международные компании поставляют готовый исходный материал для литья под давлением:
| Компания | Расположение | Материалы |
|---|---|---|
| BASF | Германия | Нержавеющая сталь 316L, титановые сплавы |
| Sandvik | Швеция | Нержавеющие стали, инструментальные стали |
| GKN | ВЕЛИКОБРИТАНИЯ | Алюминиевые и магниевые сплавы |
| Rio Tinto | Австралия | Металлические и керамические инъекционные смеси |
Ориентировочное ценообразование
| Материал | Диапазон цен |
|---|---|
| Нержавеющая сталь | $50-70 за кг |
| Инструментальная сталь | $45-65 за кг |
| Вольфрам тяжелый сплав | $130-170 за кг |
Ценообразование зависит от объема заказа, потребностей в персонализации и экономических факторов.
Плюсы и минусы использования Порошки для литья под давлением
| Преимущества | Недостатки |
|---|---|
| Замысловатые и сложные формы | Ограниченные размеры и вес |
| Более строгие допуски | Дорогие инструменты и оборудование |
| Тонкая обработка поверхности | Размерные изменения во время спекания |
| Ассортимент материалов | Часто требуется постобработка |
| Высокая производительность, низкая стоимость одной детали | Хрупкие материалы склонны к растрескиванию |
| Сокращение отходов | Ограничивает выбор материала |
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
В: Каков типичный состав порошков для литья под давлением?
О: Они содержат 80-90% металлического порошка, 8-20% связующего вещества и 1-2% смазочных материалов по весу. Обычными связующими являются воск, полипропилен, полиэтилен и полиэтиленгликоль.
В: Какой диапазон размеров порошков используется?
О: Используются порошки в диапазоне 1-20 микрон. Более мелкий порошок повышает плотность, но может быть склонен к агломерации.
Вопрос: Какова степень усадки при спекании?
О: В процессе жидкофазного спекания происходит линейная усадка деталей до 20%. При проектировании инструмента необходимо предусмотреть соответствующие поправки.
Вопрос: Что вызывает трещины в литых деталях из спеченного металла?
О: Неравномерный нагрев в печах, использование быстрого охлаждения после спекания, плохое перемешивание порошка и выбор хрупких сплавов.
В: Какие существуют варианты материалов для литьевых порошков?
О: Нержавеющие стали, инструментальные стали, тяжелые сплавы вольфрама, медные сплавы, титан и титановые сплавы и др.
Поделиться
Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
Электронная почта
MET3DP Technology Co., LTD - ведущий поставщик решений для аддитивного производства со штаб-квартирой в Циндао, Китай. Наша компания специализируется на производстве оборудования для 3D-печати и высокопроизводительных металлических порошков для промышленного применения.
Сделайте запрос, чтобы получить лучшую цену и индивидуальное решение для вашего бизнеса!
Похожие статьи
Декабрь 18, 2024
Комментариев нет
Spherical Duplex Stainless Steel Alloy Powder: The Best Material for Harsh Conditions
Читать далее "
Декабрь 17, 2024
Комментариев нет
О компании Met3DP
Последние обновления
Наш продукт
CONTACT US
Есть вопросы? Отправьте нам сообщение прямо сейчас! После получения Вашего сообщения мы всей командой выполним Ваш запрос.
Получите информацию о Metal3DP
Брошюра о продукции
Получить последние продукты и прайс-лист
Металлические порошки для 3D-печати и аддитивного производства
КОМПАНИЯ
ПРОДУКТ
ИНФОРМАЦИЯ О КОНТАКТЕ
- Город Циндао, Шаньдун, Китай
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731