METAL ENJEKSİYON KALIPLAMA YÖNTEMİ

 

​

Metal Enjeksiyon Kalıplama prosesisinin temel adımları Şekil.1’de gösterilmiştir. Metal tozları sıcak olarak organik bağlayıcılarla karıştırılır. Toz olarak üretilebilen hemen hemen her çeşit metal ve metal alaşımı MIM’de kullanılabilmektedir. Alaşımsız ve düşük alaşımlı çelikler, paslanmaz çelikler, yüksek hız çelikleri, bakır bazlı alaşımlar (pirinç, bronz vs.), nikel ve kobalt esaslı süper alaşımlar (invar, kovar vb.), titanyum, manyetik alaşımlar,refrakter malzemeler ve sert maden (tungsten karbür) bu malzemelerden örneklerdir (detay için yazının sonunda verilen malzeme listesine bakınız). Sadece alüminyum ve magnezyum bunların dışındadır. Bağlayıcı olarak da termo-plastik malzemeler (parafin, antipirin, balmumu, naftalin, fıstık yağı, stearik ve oleik asitler, esterler vs.), poliasetal (polioksimetilen) ve jelatin türevi malzemeler (metil selüloz, gliserin, borik asit vs.) kullanılmaktadır. Homojen ve uniform olarak elde edilen karışım soğutularak granülize edilir. Belli bir granül büyüklüğüne sahip malzeme enjeksiyon preslerinde kullanılır. Enjeksiyon işleminde kullanılan presler plastik endüstrisinde kullanılan makinalara çok benzer.

​

​

​

 

 

 

 

 

 

 

 

 

​

​

Metal Tozları

 

Uygun bir toz halinde üretilmiş neredeyse herhangi bir metal MIM tarafından işlenebilir. Alüminyum, yüzeyinde her zaman yapışık halde bulunan oksit tabakası nedeniyle sinterlemeyi engellediğinden bir istisna olarak karşımıza çıkmaktadır. Birçok çeşit metal ve alaşımları, kompozit yapılar - düşük alaşımlı çelikler, paslanmaz çelikler, sert metaller, manyetik alaşımlar, takım çelikleri, intermetalik malzemeler, süper alaşımlar, sementit karbürler - MIM teknolojisinde kullanılacak tozların listesindedirler. Ancak, bakış ekonomik açıdan en umut verici adaylar daha pahalı malzemeler. Bu, işleme dahil alternatif süreçler aksine, hemen hemen gerekli biçimde tozu üretiminde yüksek maliyeti dengelemek için yardımcı bir hurda olduğunu gerçeği ile muhasebeleştirilir. Hurda ucuz metallerin durumunda daha az önem taşımaktadır. Bu kadar çok çeşitlilik olması, bu kadar çok adayın ekonomik olarak üretilebilmesi için ‘uygun toz’ kullanılması gerekmektedir.

​

Tane şekli bir dizi nedenle önemlidir:

​

Bu tozlar mümkün olduğu kadar yüksek metal oranına sahip olmalıdırlar ki bu da yüksek paketlenebilme yoğunluğuna sahip olduklarını gösterir. Küresel veya küresele yakın şekilli tozlar, paketlenebilirlikleri yüksek olduğundan en çok tercih edilenlerdir. Fakat bağlayıcı giderme işlemi (ayrıştırma işlemi) sırasında yapının çarpılma, bozulma riski de artar. Ortalama partikül büyüklüğü ve partikül büyüklüğü dağılımı da önemlidir: İnce taneli tozlar bilindiği gibi kaba taneli tozlara göre sinterleme için daha çok tercih edilirler. Fakat bunların da birçok sınırlayıcı etmenleri vardır.

​

Karışım Hazırlama

​

MIM hammaddesi/besleme stoğu (feedstock) mikro boyutta metal partikülleri ile başlar. Kalıplama için gerekli reolojik özellikler, kullanım için mekanik özellikler ve bağlayıcı giderme işlemini kolaylaştırmak için kimyasal ve fiziksel özellikler dikkate alınarak seçilen termoplastik ve metal tozları sıcak bir ortamda karıştırılırlar. Hem doğru bir toz, hem de doğru bağlayıcı seçimi maliyete ve sürece etkimektedir. Hazırlanan bu karşım daha sonra granülüze edilerek hammadde (feedstock) elde edilir.

​

Kalıplama

​

Standart plastik enjeksiyon makineleri, Metal Enjeksiyon bileşenleri oluşturmak için kullanılır. Enjeksiyon işlemi yaklaşık 165–180 °C sıcaklıkta gerçekleştirilir ve tipik bir enjeksiyon çevrimi 20 saniyedir. Enjeksiyon işlemi ile “Yeşil Parça” adı verilen, metal ve plastik bağlayıcının bir arada bulunduğu ve henüz herhangi bir metalik bağlantı içermeyen, parçalar çekme payları da dikkate alınarak istenilen geometri ve biçimde şekillendirilir. Enjeksiyon sonrası parçaların gözle muayenesi yapılarak, ağırlık ve yoğunluk kontrolleri gerçekleştirilir.

​

Bağlayıcı Giderme

​

Bağlayıcı plastik maddeler yapıdan dikkatli bir şekilde uzaklaştırılır. Ayrıştırma adı verilen bu işlem iki aşamada gerçekleştirilir: Kimyasal ayrıştırma işleminde yağlar organik bir çözücü içerisinde (solvent) eritilmek suretiyle yapıdan çıkarılır. Termal ayrıştırma işleminde ise termo-plastik maddeler düşük sıcaklıktaki ön-sinterleme fırınlarında yakılmak suretiyle bertaraf edilir.

​

Sinterleme

 

Bağlayıcı kaldırıldıktan sonra parçalar, yüksek koruyucu bir ortamda yeterli bir sıcaklığa kadar toz parçacıkları arasında metalurjik bağ oluşturmak ve yoğunlaştırma oluşması için ısıtılır. Bu süreç genellikle katı hal difüzyonu ve / veya sıvı faz oluşumu dayanarak yoğunlaştırma sürecini gerçekleştirmektedir. Parçalar genellikle sinterleme sırasında kalıptaki boyutlarına göre % 15-20 arasında küçülürler ve sonunda elde edilen yoğunluk % 96-98 olmaktadır. Optimum sinterleme sıcaklığı malzemeye bağlı olarak değişmektedir. Tipik olarak demir esaslı malzemeler için bu değer 1200–1400 °C civarında olmaktadır.

​

Sinterleme işlemi şu atmosferlerde yapılır :

​

• Azot gazı altında

• Hidrojen gazı altında

• Azot + Hidrojen gazı altında

• Vakum altında

​

​

​

​

​