MIM真空烧结炉
最新的iphone手机、小型的高性能汽车引擎,变速箱或其他机械,出现了对系统小型化需求,大众期待出现更经济的生产技术。具体而言,在笔记本电脑和手机上,使用了众多精密零件,如果这些零件采用成型复杂的MIM零件,就可以降低组装成本。
经过20~30年的发展,复杂MIM(即”金属粉末注射成形”)产品的材料(metal injection molding,MIM)种类越来越多,在不同行业均得到广泛应用。MIM工艺技术提升及集成带来的高材料特性,使得高品质零件对尺寸公差的精度提出了更高的要求,并逐年增加。
激烈的市场竞争以及技术方面的局限,迫使零件生产厂家想方设法降低成本。技术优化、进步以降低生产设备成本,以及优化材料选型,是促使MIM产业快速增长的关键因素。
除了昂贵的原料(微粒金属粉、高分子粘结剂等)购买费用之外,高温烧结这种处理工艺是MIM工艺的主要成本之一。因此,选择优秀品牌的脱脂炉和烧结炉设备,是增加MIM生产市场竞争力的关键。
MIM烧结炉类型:
现在市场上出现的MIM烧结炉,主要分为真空式的批次炉和气氛式的连续炉。两种炉型都可以通过在炉内对产品加热来去除MIM产品在成型(moulding)工艺,以及溶解脱脂后的残留聚合物。
量产后零件表面形状近似的MIM材料生产厂家适合使用气氛式连续炉,在短周期的高密度烧结情况下,费用相对而言较低。如果年产量在150~200吨的中小规模生产,连续式的气氛炉就并不经济,并且设备检修时需要长时间停机,生产灵活性差。
采用真空烧结炉,投资小,生产灵活性高。对于订单变化大,需要生产不同形状尺寸、不同特性材料的产品更加有利。多台真空炉组成的生产线,不仅产量稳定而且留有生产切换的余地,可以同时使用不同的生产工艺(加热的温度曲线)来进行生产。除此以外,真空炉可以产生更好的炉内温度分布,温度均匀性高,可以制造高品质的产品。而一些高品质产品(如医疗用途),除了要求气氛气体的高洁净度,对设备的工艺、参数调节功能也有要求,还需要减少在产品烧结时对产品产生的振动,因此也只能采用真空烧结炉。
真空烧结炉的结构
炉体的基本结构为:金属炉壳使用双层水冷不锈钢材料,内置循环水冷却,以保证加热器、保温材料、加热腔室具备均匀且足够的耐热强度。石墨加热元件在加热腔室四周分部,均匀地向产品提供最合适的加热功率。炉体的前门和后部均设置加热区来保证炉体前后端的温度均匀性。炉体的隔热内衬由数层叠在一起的石墨毡组成。
炉内的气体吹扫功能:均匀冲刷的工艺气体从加热腔室外侧流向加热腔室内侧,可以有效地防止粘结剂蒸发后再次附着到产品上,这也同样能防止加热腔室内附着上杂质而污染炉膛。
(1)真空烧结炉的经济性
生产MIM材料的真空烧结炉必须重点考虑的因素,是能够经济性地使用工艺气体和电力。烧结工艺所使用的这两大动能(工艺气体和电力)占到了总成本的50%以上。无杂质的脱脂和烧结过程中,必须使用最少流量的气体来达到炉膛内的分压调节机能,以满足炉内氮气、氢气的配比要求以及极低的氧含量要求。
(2)粘结剂的去除
在MIM产品烧结过程中,烧结炉及附属设备(例如气体出口、泵的规格、加热室等),会附着上炉内产品挥发出来粘结剂。该粘结剂的附着量,根据炉内产品不同的装载量,以及产品烧结后残留的茶色聚合物含有率的多少而有所不同,清理此附着物工作量较大,这对缩短设备清洁和检修作业的时间形成大的影响。
为了做到设备长期可持续的管理,减少设备维修的工作量,必须设置能有效保护炉体内重要构件的管道排胶系统。
在最新的真空MIM炉上,安装了气体分流系统和粘结剂分离系统。加热腔室内部的高效排气,通过旋转泵和机械泵组成的强力泵单元来实现。高温下高速流动的工艺清扫气体,吸收蒸发的粘结剂达到饱和后,通过炉体下方的配管排出。在流经冷却配管时,气化状态下的粘结剂快速冷却,一部分发生凝结。由此,20%~25%的粘结剂逐渐黏在管道中,并逐渐积累,最终被收集在管道内,随后用螺旋式电机(柱塞)将积聚在管道内的胶体排出。
通过实行交替式冷却和热,可以进一步凝结和去除粘结剂。水冷式的两段结构的管道不仅可以凝结粘结剂,还可固化凝缩物。在管道上缠绕的加热线圈,可以在柱塞进行清理工作前,软化出现凝固的粘结剂,促使粘结剂加快排出。
通过这段水平布置的管道后,气体中还含有约75%的粘结剂。为了采用稳妥而又经济的方法保护产品不受损伤,并且能得到大范围的清洗,需要在上部(泵的前道)设置特别的过滤系统。参照使用的粘结剂和各个工艺参数,过滤系统配备有三层排气捕获装置∶第一阶段,捕获重粒子,通过大过滤表面积,凝结挥发性的物质和液体;第二、第三阶段,用两个平行的滤芯去除腐蚀性的化学物质和微细的颗粒。用水和保冷剂控制第一阶段的粘结剂的凝固率。采用模块化设计,可以方便地进行设备解体,使更换滤芯的操作简单快捷。将多个过滤器配置在一起,并联安装时可以增大过滤容量,直接串联连接时则可以做到多级过滤,从而获得更加洁净的排气。
设备选择:SIMUWU提供的RVS真空烧结炉是处理MIM工艺的优质产品,具有均温性好,温控精度高,除胶系统高效等特点。SIMUWU公司专注于真空炉的制造,拥有十多年的相关经验,在真空炉制造领域具有良好的口碑。产品线包括真空气淬炉,真空油淬炉,真空钎焊炉等,广销各发达国家与发展中国家。SIMUWU提供专业的工程师团队,能够解决生产过程中遇到的各种问题,致力于给客户最方便快捷的体验。
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