Metalen spuitgieten

Inleiding tot PIM

De technologie van het poederspuitgieten (PIM) kan in twee delen worden opgesplitst:

  • spuitgieten van metalen (MIM),
  • keramisch spuitgieten (CIM).

 

De verschillende fasen van het MIM-proces kunnen in verschillende stappen worden onderverdeeld, de voorbereiding van de grondstof, de injectiefase, de debindingfase en de laatste fase, het sinteren.

Fig. 1: Beschrijving van het MIM-proces

Stap 1: Voorbereiding van de grondstof:

Figuur 2: Grondstof met metaalpoeder
Figuur 3: Samensteller voor grondstof

De eerste stap in het MIM-proces is de ontwikkeling van de grondstof. Deze eerste stap is de bereiding van een mengsel in twee fasen tussen het metaal/keramiekpoeder en de thermoplastische bindmiddelen. Het wordt verkregen door extrusie of door gebruik te maken van een mengmachine met dubbele schroef (figuur 3). Voor de meeste grondstoffen is het beste compromis een volumeverhouding van 60% poeder en 40% bindmiddel.

Stap 2: Spuitgieten // Spuitgieten

Figuur 4: Spuitgietmachine
Figuur 5: Groen gedeelte

De fase van het vormgeven van de onderdelen, d.w.z. het gieten, wordt uitgevoerd op kunststofspuitgietmachines (figuur 3). De aldus verkregen “groene” onderdelen zijn dus samengesteld uit een mengsel van metaal of keramiek en polymeer (figuur 4).

Fase 3: Ontbinding

De ontbindingsfase bestaat uit de geleidelijke verwijdering van organische verbindingen die in de groene bestanddelen aanwezig zijn. Er zijn twee manieren om ze kwijt te raken, de eerste is het gebruik van een oplosmiddel dat het polymeer oplost en uit het monster haalt, en de tweede is de thermische afbraak van het polymeer (figuur 6).

Figuur 6 De verschillende ontbindingsprocédés

Stap 4: Sinteren

De laatste bewerking van het onderdeel is de volledige verdichting van het poeder. Dit wordt bereikt door het onderdeel te verhitten tot een voldoende hoge temperatuur (lager dan de smelttemperatuur van het metaalpoeder) en deze temperatuur gedurende een bepaalde tijd aan te houden. Aangezien het groene gedeelte voor ongeveer 40% uit bindmiddel bestaat, is het normaal dat er tijdens de sinterfase een krimp optreedt waarbij de resterende gesloten porositeit ongeveer 1-2% zal bedragen. Deze krimp ligt in de orde van grootte van 20% en is afhankelijk van het bindmiddelgehalte van het geïnjecteerde mengsel.

Figuur 7 Sinteroven en evolutie van de krimp tijdens het sinteren met de evolutie van het volume voor en na het sinteren