金屬粉末射出成形：成形プロセスにおける焼結(jié)変形の試験評(píng)価技術(shù)需要

 

発売日：[2024/1/3]
 

粉末射出成形プロセスに大量の粉末が採(cǎi)用されていることは、最終成形部品內(nèi)に小さな穴が含まれていることを意味し、粉末粒子のサイズは部品の內(nèi)部構(gòu)造性能、例えば空隙率と結(jié)晶粒サイズに明らかに影響を與えることができる。粉末粒子のサイズを小さくすることで焼結(jié)性能を改善することができるが、それに伴い比表面積が増大し、最終的には酸素濃度の傾向が増大することになる。
粉末射出成形後に排膠と焼結(jié)プロセスを行い、これらのプロセスで粉體粒子の空隙間に散在する接著剤は成形品の外形の変化を引き起こす。また、緻密性のため焼結(jié)は高溫で行う必要があり、焼結(jié)溫度は融點(diǎn)に近いため、重力によるクリープを考慮する必要があり、大きいサイズの成形部品ほど大きな変形が発生し、結(jié)果として最終部品に必要な寸法精度を保証することは困難である。実際の生産において、このような高溫下でのクリープ変形による結(jié)果は、粉末射出成形プロセスが重量100 g以內(nèi)の軽量小型部品の生産にしか使用できないことである。そのため、重い大型部品の生産において粉末射出成形プロセスを採(cǎi)用するには、この変形を抑制するための工夫が必要であり、これは現(xiàn)在の粉末射出成形プロセスが直面している大きな課題である。
軽量小型部品の生産には、高精度で高品質(zhì)の製品を得るためにも、このような変形挙動(dòng)の法則を正確に把握し、製品の最終的な特性に基づいて、焼結(jié)プロセスパラメータ及び焼結(jié)前ブランクの幾何學(xué)的寸法を決定する必要がある。排膠と焼結(jié)過(guò)程における製品部品の収縮規(guī)則の獲得は主に以下の2つの方面に関連する：
（1）焼結(jié)過(guò)程における製品部品の収縮はサンプリング形式で試験した熱膨張係數(shù)だけで正確に得ることができない。これは主にサンプリング試験の熱膨張過(guò)程におけるサンプル內(nèi)部の伝熱と製品部品が全く異なるためであり、試験によって得られた熱膨張係數(shù)は部品の変形量を予計(jì)するには大きな誤差がある。最良の方法は焼結(jié)プロセスをシミュレーションする過(guò)程で製品部品の全體変形量をリアルタイムでテストし、現(xiàn)在の熱膨張係數(shù)変形計(jì)算と経験に基づく反復(fù)試験法の代わりに正確、信頼性、効率的なテストと數(shù)値シミュレーション方法を採(cǎi)用し、製品の開(kāi)発周期と費(fèi)用を短縮することである。
（2）焼結(jié)中に一部の製品部品の支持されていない部位が一定の溫度になると、材料の軟化により重力の影響を受けて下曲げ変形が発生し、図5に示すように。枠狀類の製品部品に対しては、焼結(jié)後に部品の側(cè)縁にある程度凹みや外凸が生じることが多い。このことから、重力の影響は製品部品の収縮に異方性を生じさせ、製品部品の最終形狀に影響を與えることがわかり、文獻(xiàn)1 ~ 10は各種焼結(jié)における重力影響について詳細(xì)に説明した。要するに、これらの変形が焼結(jié)昇溫中に発生したのか冷卻中に発生したのか、および変形が発生した具體的な溫度と変形量の大きさは焼結(jié)プロセスが理解しなければならない重要なパラメータであるが、これらの変形パラメータは熱膨張係數(shù)試験によっては得られず、部品の全體測(cè)定によってしか正確に理解できない。
以上より、射出成形焼結(jié)過(guò)程における製品部品の収縮変形に対して、以下の問(wèn)題を解決する必要がある：
1.焼結(jié)過(guò)程における製品部品の全體寸法変化規(guī)則及び重力影響部品の局所的な曲げ変形規(guī)則を直接観測(cè)する、
2.非接觸測(cè)定方式を採(cǎi)用し、接觸式測(cè)定ヘッドバーの荷重力が排膠と焼結(jié)変形に與える影響を回避する、
3.大面積測(cè)定方式を採(cǎi)用し、直接成形品の変形をテストし、サンプル製造の代表性不足を回避する；
4.成形品または試料の二次元変形同時(shí)測(cè)定を?qū)g現(xiàn)し、多點(diǎn)位置変化同時(shí)測(cè)定機(jī)能を有する、
5.異なる昇溫制度（例えば異なる昇溫速度と異なる一定溫度）下で部品の寸法変化規(guī)則を観測(cè)する、
6.異なる雰囲気（真空、アルゴン、窒素、水素など）と異なる気圧條件が部品の寸法変化規(guī)則に與える影響、及び異なる溫度區(qū)間の切り替え雰囲気條件と気圧一定が部品の寸法変化規(guī)則に與える影響を観測(cè)する、
7.高精度高溫?zé)崤驈垈S數(shù)試験機(jī)能を同時(shí)に備える。