Design für die Herstellbarkeit von MIM-Teilen im Metallinjektionsprozess

Datum:[2024/4/28]

Das Design der MIM-Teile ?hnelt dem Kunststoffspritzguss.

Da sie nicht durch traditionelle Umformverfahren beschr?nkt sind, k?nnen Teiledesigner neue Perspektiven nutzen, um neue Teile von Anfang an neu zu erfinden, sich vorzustellen, wie Produktionsprozesse das Materialgewicht reduzieren, mehrere Teile zu einem kombinieren oder funktionale und dekorative Merkmale formen k?nnen.
Um die Vorteile der MIM-Technologie voll auszusch?pfen und die Verarbeitbarkeit im Designprozess von MIM-Teilen (unabh?ngig davon, ob sie neu konstruiert oder durch Teile ersetzt werden, die mit anderen Verfahren hergestellt werden) zu verbessern, werden die folgenden Designkriterien vorgeschlagen.

1 Prozessgestaltung

Die einfachsten MIM-Teile werden aus einem Hohlraum hergestellt, der durch die Kombination von zwei Halbformen in flacher und geschlossener Weise gebildet wird.

Unter ihnen besteht die Halbform aus einem Kern mit gleichm??igen Lücken, die in der anderen Halbform installiert sind, und die gleichm??igen Lücken, die übrig bleiben, werden verwendet, um Teile mit gleichm??iger Wandst?rke zu bilden.

Die Kernform ist die inneren strukturellen Merkmale des Teils, w?hrend die Hohlraumform die ?u?eren strukturellen Merkmale des Teils ist.

Alle strukturellen Merkmale des Entwurfs müssen Formteile sein, die aus dem Formhohlraum gel?st und mit einem oberen Stab vom Kern erstarrt werden k?nnen.

Wenn die Komplexit?t von MIM-Teilen zunimmt, k?nnen Schieber, Kerne und andere Werkzeuge, die üblicherweise im Kunststoffspritzguss verwendet werden, hinzugefügt werden, um sie zu bilden.

W?hrend die strukturellen Eigenschaften der Teile erh?ht werden, steigt auch die Komplexit?t der Teile. Durch die Beseitigung der Betriebskosten für allgemeine und nachfolgende Bearbeitungs- oder Montagevorg?nge im Zusammenhang mit Werkzeugen und technischen Ger?ten k?nnen MIM-Teile zu diesem Zeitpunkt wirtschaftliche Vorteile erzielen.

In jeder Phase des Entwurfs müssen diese Vorteile und Kosten sorgf?ltig gegeneinander abgewogen werden.

Um von diesem Prozess voll zu profitieren, müssen bei der Konstruktion von MIM-Teilen folgende Schlüsselpunkte berücksichtigt werden: gleichm??ige Wanddicke, Dickenübergangsabschnitt, Kernentnahmel?cher, Entformungsneigung, Verst?rkungsrippen und Speichenplatten, Fasen und Rundung, Gewinde, L?cher und Nuten, Wurzelschneiden, Gie?system, Trennlinie, dekorative Merkmale, Sinterunterstützung usw.

Im Folgenden wird gesondert erl?utert.

1.1 Gleichm??ige Wandst?rke

Wenn m?glich sollte die Wandst?rke des gesamten MIM-Teils gleich sein. Unterschiedliche Dicken k?nnen Verzerrungen, innere Spannungen, Porosit?t, Risse und Dellen verursachen. Darüber hinaus kann es zu ungleichm??igem Schrumpfen führen, was sich auf Ma?toleranzen und Kontrolle auswirkt.

Die Dicke der Teile sollte im Bereich von 1.3-6.3mm liegen.

Um eine gleichm??ige Wandst?rke von MIM-Teilen zu erreichen, werden mehrere g?ngige Methoden zur Form?nderung bereitgestellt.

1.2 Dickenübergangsabschnitt

In einigen F?llen, in denen eine Gleichm??igkeit der Wanddicken nicht erreicht werden kann, sollte ein allm?hlicher übergang zwischen verschiedenen Dicken geplant werden.

1.3 Kernentnahmel?cher

Die Verwendung von Kernentfernungsl?chern kann die Querschnittsfl?che auf die Standardgrenze reduzieren, eine gleichm??ige Wandst?rke erreichen, den Materialverbrauch reduzieren und Schneidvorg?nge reduzieren oder beseitigen.

Die Priorit?tsrichtung ist parallel zur Richtung der Form?ffnung, also senkrecht zur Trennlinie.

Da die Kernstange an beiden Enden gestützt wird, ist es am besten, Durchgangsl?cher anstelle von Sackl?chern zu verwenden, die Kragarmstangen verwenden.

1.4 Abbruchneigung

Der Entformwinkel ist ein kleiner Winkel auf der Oberfl?che, der parallel zur Bewegungsrichtung des Modellteils sein muss.

Für die Kernstange muss sie besonders pr?zise sein.

Der Entformungswinkel dient der Bequemlichkeit des Entformens und Auswerfens von Formteilen. Der Entformungswinkel betr?gt im Allgemeinen 0,5 bis 2 Grad. Der tats?chliche Entformungswinkel steigt mit der Tiefe der gebildeten L?cher oder Vertiefungen, sowie mit der Komplexit?t der Teile oder der Anzahl der Kerne.

1.5 Verst?rkung von Rippen und Speichenplatten

Verst?rkungsrippen und Platten werden verwendet, um dünnere W?nde zu verst?rken und dicke Abschnitte zu vermeiden.

Neben der Erh?hung der Festigkeit und Steifigkeit der Wanddicke kann es auch den Materialfluss verbessern und Verzerrungen begrenzen.

Die St?rke der Verst?rkungsrippen darf die Dicke der angrenzenden W?nde nicht überschreiten. Dicke Verst?rkungsrippen sind strukturell erforderlich, stattdessen sollten mehrere Verst?rkungsrippen verwendet werden.

Empfohlenes Verh?ltnis von verst?rkten Rippen. Wie man verst?rkte Rippen und Kernl?cher verwendet, um Gewicht zu reduzieren und gleichzeitig die Funktionsfestigkeit der Teile beizubehalten.

1.6 Anfasen und Abrunden

Fasen und Rundungen k?nnen die Belastung an der Kreuzung von Strukturmerkmalen verringern; Die Beseitigung scharfer Ecken, die Risse und Korrosion der Strukturmerkmale des Modells verursachen k?nnen, erleichtert den Fluss des Spritzmaterials in das Modell und hilft den Teilen, sich vom Formhohlraum zu l?sen, was dem Fortschritt der Formvorg?nge f?rderlich ist.

1.7 Gewinde

Sowohl Innen- als auch Au?engewinde k?nnen mit MIM-Technologie geformt werden, aber im Vergleich zum L?sen des Kerns sind Gewinde, die mit einem Gewindebohrer abgedreht werden, pr?ziser und kostengünstiger.

Um die Modellkomponenten zu entfernen, die die Formgewinde verdreht haben, ist es am besten, dass die Au?engewinde des Formgewinde-Modells auf der Trennlinie der Modellkonstruktion liegen.

Um die Gewindetoleranz des Gewindedurchmessers aufrechtzuerhalten, ist es im Allgemeinen vorgeschrieben, eine kleine Ebene von 0.127mm auf der Trennlinie zu haben, die eine ordnungsgem??e Abdichtung des Modells gew?hrleisten kann, die Spuren der Trennlinie reduzieren, Grate an der Wurzel des Gewindes vermeiden und somit die Wartung des Modells reduzieren kann.

1.8 L?cher und Schlitze

Bohrungen und Nuten sind neben der Reduzierung der Teilequalit?t und der Bildung einheitlicher Wanddicken auch nützliche funktionelle Strukturmerkmale von MIM-Teilen und erh?hen in der Regel die Teilepreise nicht.

Das Hinzufügen von L?chern und Schlitzen erh?ht jedoch die Komplexit?t der Form, was eine Erh?hung der Werkzeugkosten erfordert. L?cher senkrecht zur Trennlinie sind am einfachsten zu formen und haben die niedrigsten Kosten. L?cher parallel zur Trennlinie, obwohl sie leicht zu formen sind, erfordern die Hinzufügung von Schiebern oder Hydraulikzylindern, was die Kosten der frühen Formenbau erh?ht.

Die internen Verbindungsl?cher k?nnen gebildet werden.

Wenn m?glich, sollte ein Loch in ein D-f?rmiges Loch gemacht werden, um eine flache Oberfl?che auf der Kernstange zu schaffen, wodurch die Abdichtung der Form verbessert wird. Andernfalls ist es notwendig, eine gekrümmte Oberfl?che der passenden Teile herzustellen, und die dünne Schneide verursacht anormalen Verschlei?.

1.9 Wurzelschnitt

Die Herstellung dieser Form erfordert das Hinzufügen von Formteilen, Erh?hung der Werkzeugkosten und Reduzierung der Produktivit?t.

Einige interne Wurzelschnitte k?nnen mit Schiebern gemacht werden, w?hrend andere mit beweglichen Kernen geformt werden k?nnen.

Bei den meisten MIM-Bauteildesigns k?nnen Konstrukteure aufgrund erh?hter Kosten und der M?glichkeit von Blitzkanten entscheiden, das interne Wurzelschneiden abzubrechen.

1.10 Gie?system

Spritzbare Materialien gelangen durch Tore in den Formhohlraum. Aufgrund des hohen Metallgehalts von MIM-Spritzgussmaterialien sind diese Tore von MIM im Allgemeinen viel gr??er als die des Kunststoffspritzgusses.

Aufgrund der Tatsache, dass Tore normalerweise Spuren hinterlassen, wo fertige Teile aus dem Formhohlraum kommen, muss das Setzen von Toren die erforderliche Handwerkskunst, Funktionalit?t, Gr??enkontrolle und ?sthetik in Einklang bringen.

Es ist am besten, das Tor auf der Formtrennlinie einzustellen, wie in Abbildung 10 gezeigt, so dass der Flie?weg des Einspritzmaterials die Formhohlwand oder Kernstange beeinflussen kann.

Darüber hinaus wird bei Teilen mit unterschiedlichen Wandst?rken das Tor in der Regel auf den dicksten Querschnitt eingestellt, damit das Injektionsmaterial vom dicken zum dünnen Abschnitt flie?en kann. Das Einstellen des Tores auf diese Weise kann L?cher, Nuten, Spannungskonzentration und Stromlinien auf der Oberfl?che der Teile beseitigen.

Wenn Sie Teile mit mehreren Hohlr?umen herstellen m?chten, müssen Sie auch die Gr??e und Einstellung des Tores berücksichtigen, um sicherzustellen, dass die Menge des Einspritzmaterials, das jedem Hohlraum zugeführt wird, bei gleichbleibender Füllrate ist.

1.11 Trennlinie

Wenn m?glich, sollten alle Strukturmerkmale senkrecht zur Trennlinie ausgerichtet sein, damit die Formteile aus der Form entfernt werden k?nnen.

Normalerweise wird die Trennlinie auf der Oberfl?che des Teils in eine Prooflinie umgewandelt, die das unvermeidliche Ergebnis der Kombination von zwei Halbmodellen ist.

In der oberen H?lfte des Modells wird die geometrische Form des gesamten Teils gebildet, und an dieser Stelle kann die Trennlinie nur der unteren Kante des Teils folgen, ohne eine Trennlinie zu erzeugen. Normalerweise kann das Modell entlang unauff?lliger Kanten abgetrennt werden, wodurch die Trennlinie verdeckt wird.

Es ist am besten, die Trennlinie auf einer Ebene zu platzieren, aber manchmal, um die erforderlichen strukturellen Eigenschaften für das Formen zu erreichen, ist es notwendig, die einfache Form zu ?ndern.

Die Erh?hung der Komplexit?t der Teile kann die Herstellungs- und Wartungskosten der Form erh?hen, aber wenn das strukturelle Merkmal in Form gegossen wird, k?nnen die Kosten reduziert werden. Andernfalls k?nnen Schneid- oder Montagearbeiten erforderlich sein.

1.12 Dekorative Merkmale

Kennzeichnung, Pr?gung, Identifikation von Teilenummern, Formennummern und Lochnummern lassen sich problemlos in geeigneten Positionen auf den Teilen formen, ohne die Kosten der Teile zu erh?hen.

Diese Eigenschaften k?nnen prominent oder konkav sein, und die MIM-Technologie kann hochrangige Feature-Details produzieren, einschlie?lich sch?rferer Diamantpr?gung.
1.13 Unterstützung für Sinterteile

W?hrend des Entfettungs- und Sinterprozesses schrumpfen die rohen MIM-Teile um etwa 20%. Um die m?gliche Verdrehverformung zu minimieren, müssen die MIM-Teile beim Sintern entsprechend abgestützt werden.

Meistens werden MIM-Teile auf flache Keramik oder Paletten gelegt.

Es ist am besten, die zum Sintern verwendete Fl?che oder Schale so zu gestalten, dass sie eine gro?e Ebene oder eine Ebene mit mehreren gemeinsamen strukturellen Merkmalen der Teile hat, so dass Standardhalterungen verwendet werden k?nnen. MIM-Teile mit langen Spannweiten, Kragarmen oder empfindlichen Bereichen ben?tigen m?glicherweise spezielle Halterungen oder Befestigungsvorrichtungen, um sie zu stützen. Diese Produktionskosten sind alle sehr hoch.

II Nachbearbeitung des Sinters

Da die Toleranz des MIM-Prozesses zwischen ± (0,3% -0,5%) liegt, wurden viele Teile auf die endgültige Gr??e gesintert. Wenn die Toleranz eines bestimmten Strukturmerkmals des Teils relativ eng ist, kann eine nachtr?gliche mechanische Bearbeitung durchgeführt werden.

MIM-Teilematerialien k?nnen wie geschmiedete Teile geschnitten, eingef?delt, gebohrt, gezogen, geschliffen oder geschwei?t werden.

Um die Festigkeit und Verschlei?festigkeit des H?rteprüfger?ts zu verbessern, k?nnen MIM-Teile auch einer W?rmebehandlung unterzogen werden.

Darüber hinaus ist aufgrund der Tatsache, dass MIM-Teile die miteinander verbundene Porosit?t typischerweise auf unter 0,2% begrenzen, keine spezielle Oberfl?chenvorbereitung für die routinem??ige F?rbung und Galvanik erforderlich.

III Schlussfolgerung

Als neue Art der Umformtechnik für pulvermetallurgische Teile haben sich Teile nach Jahrzehnten von der experimentellen Entwicklung einzelner und weniger Teile zu einer Phase der Gro?serienfertigung entwickelt.

Der Trend der Entwicklung von MIM-Teilen in Nordamerika zeigt sich deutlich an den j?hrlich ausgezeichneten MIM-Teileprojekten von MPIF für Pulvermetallurgie.

Von 1997 bis 2001 vergab MPIF j?hrlich 15-18 Teile im Wettbewerb für Pulvermetallurgieteile. In der Kategorie der preisgekr?nten Teile wird MIM von 1997 bis 2004 verwendet, aber seit 2005 werden preisgekr?nte MIM-Teile in sieben Kategorien unterteilt: Luft- und Raumfahrt/Milit?r, Medizin/Dental, Handwerkzeuge/Unterhaltung, Elektronik/Elektrik, Hardware/Ger?te, Industriemotoren/Steuerger?te und andere Kategorien.

Diese deuten darauf hin, dass die Produktion von MIM-Teilen in Nordamerika allm?hlich weiterentwickelt ist.

Auf dem chinesischen Festland sind dank der starken Nachfrage nach elektronischen digitalen Produkten für MIM-Teile gro?e und kleine MIM-Unternehmen im ganzen Land verteilt, konzentriert im Yangtze River Delta, Pearl River Delta, Peking und Umgebung. Es ist dringend notwendig, das Grundwissen und die Produktionsanwendung von MIM-Teilen auf dem chinesischen Festland, insbesondere in weiteren Bereichen, energisch zu f?rdern.