Limitaciones y tendencias de desarrollo del moldeo por inyección de polvo metálico

Moldeo por microinyección de polvo metálico La tecnología de moldeo por microinyección de polvo fue propuesta por primera vez por los alemanes y luego estudiada en todo el mundo. En los últimos años, la tecnología de moldeo por microinyección ha logrado un gran progreso en la aplicación del moldeo de microcomponentes metálicos y cerámicos, especialmente la aplicación de esta tecnología en el conformado de metales ha permitido que las micropiezas obtengan alta resistencia, buena resistencia a la corrosión, estabilidad a altas temperaturas, excelentes propiedades magnéticas y resistencia al desgaste. El uso de la tecnología de moldeo por microinyección de polvo puede ahorrar el costoso costo de ensamblaje de las micropiezas.

Los países extranjeros han logrado ciertos resultados en el moldeo por microinyección de polvo metálico. El Instituto Alemán IFAM actualmente investiga principalmente productos de moldeo por microinyección para productos químicos, fluidos, biomédicos, etc., incluido el uso de polvo de carburo para fabricar micropiezas y moldes resistentes al desgaste, así como la co-sinterización y co-conexión de dos o más piezas en bruto para inyección. El Centro de Investigación de Karlsruhe utiliza el moldeo por microinyección para fabricar piezas microestructuradas como engranajes y asientos microópticos. FLEISCHER y BUCHHOLZ están estudiando la tecnología de producción automatizada del moldeo por microinyección de polvo metálico, realizando desmoldeo automático, separación automática de boquillas y piezas en bruto y tecnología de extracción automática en el molde para procesar tungsteno refractario y de alta resistencia. Singapur utiliza principalmente polvo de acero inoxidable 316L y polvo PZT para estudiar el moldeo por inyección de microcilindros y columnas cuadradas. Además, Barriere T de Francia estudió la carga crítica y óptima de polvo de acero inoxidable 316L para microinyección de polvo.

Aunque la investigación de mi país en el conformado por microinyección todavía está en sus inicios, actualmente existen varios laboratorios clave, incluido el Laboratorio Clave de Procesamiento de Precisión y Especial del Ministerio de Educación de la Universidad de Tecnología de Dalian, que estudia principalmente la teoría y la tecnología del procesamiento de precisión/ultraprecisión de micromoldes cuadrados, nuevos principios y métodos para medir la precisión y las piezas con formas especiales, y desarrolla microsistemas bioquímicos e instrumentos y equipos de precisión y microactuadores y sensores. Qu Xuanhui et al. de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Beijing utilizaron la tecnología de conformado por microinyección para preparar engranajes con un diámetro exterior de 200-800 μm y microengranajes de polvo de hierro carbonílico.

Características técnicas En términos generales, los materiales utilizados en el MIM tradicional también se pueden utilizar en el moldeo por microinyección. Por ejemplo: 316L, 17-4 PH, Fe, WC-Co, W, W-Cu, Cu y Ag. En comparación con la tecnología MIM tradicional, el moldeo por microinyección requiere piezas más pequeñas y un acabado superficial superior, por lo que se requiere que el polvo sea más fino (aproximadamente 1 μm). Debido a que el polvo fino tiene una mayor área de superficie específica, se necesita agregar más aglutinante al mezclar el polvo formado por microinyección.

Proceso de inyección El proceso de micro moldeo por inyección consiste principalmente en el cierre del molde, premoldeado, aspiración de microcavidades, calentamiento rápido del molde, llenado por inyección con dosificación de precisión, mantenimiento de presión, enfriamiento, enfriamiento rápido del molde y apertura del molde, desmoldeo del producto y otros procesos principales, como se muestra en la Figura 1.


Las micropiezas de productos de moldeo por microinyección incluyen: micropiezas de precisión que solo requieren un tamaño preciso; micropiezas que solo requieren precisión de calidad; micropiezas de precisión que requieren tanto calidad como tamaño, y piezas moldeadas con microestructuras de superficie.

Limitaciones y tendencias de desarrollo del moldeo por inyección de polvo metálico
Limitaciones Después de más de 40 años de desarrollo, la tecnología MIM se ha aplicado a varias industrias y el sistema de materiales también es muy amplio, incluyendo acero inoxidable, aleación de tungsteno, aleación de titanio, aleación cementada, cerámica, etc. Sin embargo, MIM está lejos de alcanzar el nivel de mecanizado, fundición de precisión, proceso de prensado/sinterizado. MIM todavía tiene los siguientes problemas:

(1) Desigualdad en la mezcla, especialmente cuando se mezclan sistemas multicomponentes y materiales compuestos, debido a sus diferencias de densidad, es más fácil que se produzcan desigualdades en la mezcla. Las desigualdades en la mezcla provocarán una contracción desigual de la pieza en bruto durante la sinterización, lo que dará lugar a la deformación del producto;

(2) Al mismo tiempo, debido a la diferencia en las propiedades reológicas de cada componente, la composición de la pieza en bruto después de la inyección es desigual. La composición desigual de la pieza en bruto inyectada también provocará

(3) El largo tiempo de desaglomeración reduce en gran medida la productividad y el aglutinante no se elimina por completo. El aglutinante residual se carboniza durante el proceso de sinterización, lo que dificulta la unión metalúrgica entre las partículas de polvo y reduce las propiedades mecánicas del producto. Por lo tanto, aunque la tecnología MIM puede resolver el problema de las formas complejas, debido a las limitaciones en la mezcla y el desengrasado, la MIM está limitada a productos y sistemas de materiales con tamaño pequeño, baja precisión y bajas propiedades mecánicas, y no es muy adecuada para sistemas de materiales con altos requisitos de propiedades mecánicas y sensibles a los defectos.

Tendencias de desarrollo

Con el fin de aprovechar aún más las ventajas de la tecnología MIM, superar las limitaciones en tamaño, precisión, propiedades mecánicas y sistemas de materiales, y ampliar su alcance de aplicación, sus tendencias de desarrollo y enfoques de investigación son principalmente los siguientes:
(1) En vista de la contracción desigual causada por la composición y organización desigual de los sistemas multicomponentes y polvos compuestos durante la mezcla y la inyección, lo que conduce a la deformación de las piezas, el uso de molienda mecánica de bolas para prefabricar polvos compuestos puede resolver eficazmente este problema y se convertirá en una de las direcciones de desarrollo de MIM;

(2) Debido a la carbonización de los aglutinantes residuales durante la sinterización causada por un tiempo de desengrasado prolongado y un desengrasado incompleto, las propiedades mecánicas de las piezas se reducen. Por lo tanto, el desarrollo de nuevos procesos de desengrasado y aglutinantes también será una de las direcciones de desarrollo. La tecnología de desengrasado térmico asistido por computadora, la tecnología de desengrasado con solventes, la tecnología de desengrasado catalítico, la tecnología de secado por congelación y la tecnología de secado asistido por microondas pueden acortar en gran medida el tiempo de desengrasado. Al mismo tiempo, también puede controlar la reacción secundaria de descomposición del polímero que produce fácilmente volátiles durante el proceso de desengrasado y eliminar la formación de defectos durante el proceso de desengrasado. El desarrollo de nuevos aglutinantes que faciliten el desengrasado también ayudará a resolver este problema.

(3) El desarrollo de tecnología MIM con menos aglutinante, la superación de las limitaciones de masa y tamaño del MIM tradicional y la reducción o eliminación de los efectos adversos de los aglutinantes sobre las propiedades del material se convertirán en otro de los objetivos del desarrollo de MIM.