قالب گیری تزریقی
مقدمه
این روش تولیدی برای قطعات کوچک، پیچیده و پر هزینه کاربرد دارد . توسط این روش ما می توانیم اشکال پیچیده در حجم زیاد تولید کنیم . این شیوه به روش تولید اکستروژن خیلی نزدیک است اما تفاوت های بسیاری با آن دارد از جمله اینکه در روش قالب گیری تزریقی ما از پودر فلز یا پودر مواد دیگر استفاده می کنیم ، در صورتیکه در روش اکستروژن از خود فلز استفاده می شود .
مواد مورد استفاده در قالب گیری تزریقی عبارتند از : فلزات ، سرامیک ها ، ترکیبات بین فلزی و کامپوزیت ها.
ماده تزریقی برای قالب گیری تزریقی اساساً شامل مخلوطی از پودر سرامیک با یک پلیمر ترموپلاستیک به اضافه یک نرم کننده می باشد .
محصولات حاصل از این روش در صنعت پلاستیک برای ساخت سطل آشغال ، قالب های یخ ، اسباب بازی ها و غیره به کار می رود .
نحوه انجام عملیات
مراحل تولید : 1- تهیه پودر
2 - مخلوط کردن پودر با مواد چسبی
3- تزریق پودر به داخل سیلندر پیش گرم شده و اعمال فشار
4- جدا کردن چسب از قطعه
5- سینتر کردن قطعه
مواد خام مورد استفاده
مواد خام مورد استفاده در قالب گیری تزریقی شامل پودر و چسب می شود . که پودرها شامل پودرهای فلزی و غیر فلزی می شود . اکثر فلزات برای تولید پودر می توانند به کار روند به جزء مورد از جمله آلومینیوم و منگنز ، که به علت تشکیل سریع اکسید بر روی این فلزات از آنها استفاده نمی شود .
پودر ایده آل مورد استفاده در این روش دارای ویژگی های زیر است :
1- توزیع مناسب 2- ویسکوزیته پایین 3- شکل ذرات کروی باشند 4 - اندازه ذرات زیر 20 میکرومتر باشد
اما چسب ها شامل موم ها ی طبیعی و پلیمرهای مصنوعی هستند، گاهی اوقات برای اصلاح خصوصیات چسب از مواد دیگر نیز استفاده می شود .
باید به این نکته توجه کرد که ماده چسبنده با پودر نباید واکنش شیمیایی بدهد .
مخلوط کردن
هدف از مخلوط کردن بدست آوردن ماده تزریق همگن که این شامل دو نکته می شود:
الف ) ماده تزریقی به اندازه کافی شامل پودر باشد .
ب ) پودر به طور یکنواخت در همه جای آن پخش شده باشد .
برای تعیین همگن بودن پودر از ابزاری به نام پیکنومتر استفاده کرده که این ابزار برای تعیین دانسیته پودر به کار می رود .
تزریق پودر و اجرای عملیات
پودر مخلوط شده وارد سیلندر پیش گرم شده می شود و در اثر حرارت که دمای آن تا حد ذوب چسب های پلیمری است پودر به صورت خمیری شکل درآمده و توسط یک پیستون و اعمال فشار به درون قالب تزریق شده و شکل قالب را به خود گرفته و از آن خارج می شود .
باید توجه کرد که فشار اعمال شده باید پایین باشد .
در این شیوه می توان ماده تزریقی را به چندین قالب تزریق کرد و در یک لحظه چند قطعه تولید کرد .
جدا کردن مواد چسبنده
این کار به سه روش انجام می شود .
1- حرارت دادن 2- استفاده از کاتالیزور 3- استفاده از یک حلال مناسب
باید توجه کرد که حرارت دادن باید به آرامی صورت گرفته تا هنگام خروج مواد چسبنده از قطعه در درون قطعه ترک ایجاد نشود .
سینتر کردن
سینتر کردن قطعات قالب گیری تزریقی دقیقاً همانند قطعات متالورژی پودر و نتیجه عملیات بدست آوردن قطعاتی با تخلخل پایین و دانسیته بالا است .
خواص مکانیکی محصولات MIM
1 - خواص کششی
الف ) نمونه های تست کشش :
MIM فرآیند شکل دادنی است که با آن می توان انواع اشکال پیچیده را با دقت تولید نمود ، به همین دلیل نمونه های تست کشش مستقیماًً و بدون احتیاج به ماشین کاری اضافی قابل تولید هستند که از نظر اقتصادی و فنی اهمیت دارد.
محدودیت هایی که در شکل نمونه های کشش در دیگر فرآیندهای تولید وجود دارد به خاطر تأثیر متفاوت شرایط سطحی است ولی MIM روشی است که شرایط سطحی قطعه MIM شبیه اجزای MIM است ، به همین دلیل در ساخت نمونه های تست کشش از نظر هندسی محدودیت عمده ای وجود ندارد. در استانداردهای آمریکایی نمونه همانند نمونه هایی است که برای تست قطعات متالورژی پودر عمومی به کار می رود که در دو انتهای نمونه حفره ای وجود دارد. ولی در استاندارد های اروپایی برای حل مشکل ایجاد تمرکز تنش در حفرات که با همیاری عیوب تزریق ( ترک و ...) منجر به شکست زود رس می شود ، حفرات حذف وجای آنها را یک زایده اضافی گرفت. در شکل زیر نمونه تست کشش طبق استاندارد اروپایی مشاهده می شود.