Прогресс исследований указывает на потенциал Low

14 апреля 2023 г.

Поделитесь в своей сети:

Литье порошков под низким давлением (LPIM) и литье порошков под высоким давлением (HPIM) по сути являются схожими производственными процессами. Однако процесс LPIM требует использования сырья с низкой вязкостью от 1,5 до 4,0 Па·сек, чтобы воспользоваться преимуществами более низкого давления впрыска менее 1 МПа. Давление впрыска HPIM обычно находится в диапазоне от 20 до 200 МПа, при использовании, например, формовочной машины со сложным гидравлическим блоком, поршнями и шпинделями для обработки сырья с вязкостью от 100 до 1000 Па·сек.

В формовочных машинах LPIM, напротив, обычно используются простые гидравлические механизмы и, как правило, они меньше по размеру, что приводит к снижению затрат на оборудование, снижению энергопотребления, меньшему износу формы, меньшему загрязнению сырья из-за износа шпинделя или поршня, минимальному прилипанию смеси к форме. и неотделение связующего сырья от металлического порошка.

LPIM успешно использовался для производства керамических компонентов в малых и больших объемах в течение нескольких десятилетий, в то время как HPIM в течение последних тридцати-сорока лет был сосредоточен в основном на крупносерийном производстве широкого спектра материалов, включая сплавы, твердые металлы и керамика для относительно небольших деталей очень сложной формы. Однако LPIM привлекает внимание производителей HPIM и пользователей компонентов из-за потенциальной экономии за счет использования более дешевого и компактного оборудования для литья под давлением, разработки связующих материалов с улучшенной сыпучестью с использованием низкомолекулярных полимеров и исключения нескольких этапов удаления связующих, которые необходимы в HPIM. Недавние исследования показали, что LPIM также может быть экономически эффективным процессом для прототипирования и мелкосерийного производства сложных металлических компонентов почти идеальной формы с высокой добавленной стоимостью, например, для аэрокосмическое и медицинское применение. Однако основной проблемой при внедрении LPIM является состав сырья, который влияет на проблемы, связанные с литьем под давлением и последующим удалением связующих.

Чтобы определить будущий потенциал LPIM, группа исследователей из Montanuniversitaet Leoben, Австрия (В. Момени, М. Хуфнагль, З. Шахруди, С. Шушниг, С. Кукла и С. Хольцер) и Люксембургского института науки и технологий ( Дж. Гонсалес-Гутьеррес) подготовил комплексный обзор опубликованных исследований характеристик всех этапов обработки в LPIM, включая характеристики используемых металлических и керамических порошков, связующих, формования, удаления связующих и спекания. 44-страничный опрос, включающий 226 ссылок на научные и промышленные исследования, был опубликован в Интернете в журнале «Материалы», 16, 379, 23 декабря 2022 года.

Авторы обзора сообщили, что исследовательские группы использовали LPIM для производства деталей из ряда металлических сплавов, включая железо, нержавеющую сталь 316L, суперсплав Inconel 718, а также керамику и твердые сплавы, в количестве 100–10 000 единиц. Было обнаружено, что текущие исследовательские усилия сосредоточены на разработке экспериментальных методов и численного моделирования для изучения влияния характеристик порошка, параметров впрыска и свойств / особенностей сырья на сегрегацию металлического порошка и связующего во время LPIM.

Что касается сырья, было заявлено, что многокомпонентные связующие с низкой вязкостью, обычно используемые в LPIM, в основном основаны на парафиновом воске (PW), который обеспечивает отличные возможности формования и способствует взаимодействию порошка со связующим и стабильности сырья, что приводит к незначительной сегрегации. Говорят, что такие связующие системы на основе воска с низкой вязкостью исключают использование полимеров из-за их высокой молекулярной массы.

Было заявлено, что использование более высокой загрузки порошка для сырья LPIM обычно нежелательно, поскольку это может вызвать проблемы и осложнения, связанные с процессом, такие как агломерация, неоднородность сырья и различные дефекты на каждом этапе. Кроме того, отсутствие в связке элементов, способствующих сохранению формы при высоких температурах, указывает на то, что точное удаление связующих и спекание следует выполнять с особой осторожностью. Также может быть сложно добиться отличных механических характеристик при более низкой загрузке порошка в сырье LPIM по сравнению с сырьем HPIM.