Что такое связующий материал?
При литье металлов под давлением связующее играет решающую роль. Связующие обычно состоят из смеси различных полимеров, включая основную фазу и несколько дополнительных фаз (таких как диспергаторы, стабилизаторы и пластификаторы). Основная функция связующего — повышение сыпучести порошка при впрыскивании для облегчения формования и придания детали определенной прочности после формования. В качестве промежуточного компонента связующее не только придает металлическому порошку форму, но и сохраняет его форму до начала спекания. Смешивание связующего вещества с металлическим порошком создает сырье, которое используется при литье металлов под давлением. Связующее удаляется после литья под давлением и перед началом спекания.
И окончательные свойства после спекания. Свойства связующего влияют на распределение металлических частиц, процесс литья под давлением, размер литьевой детали и конечные свойства спеченной детали. В Таблице 4.1 приведены характеристики идеальной системы связующего для литья металлов под давлением. Связующее и металлические частицы должны иметь небольшой угол контакта, поскольку меньший угол контакта позволяет связующему лучше смачивать поверхность порошка, тем самым облегчая смешивание и литье под давлением. Связующее и металлические частицы должны оставаться взаимно инертными; то есть связующее не должно реагировать с частицами металла, а частицы металла не должны вызывать полимеризацию или разложение связующего. Смесь связующего и порошка, то есть исходного сырья, должна отвечать различным реологическим требованиям для успешного формования деталей без дефектов. Вязкость сырья должна находиться в разумных пределах, чтобы обеспечить плавное литье под давлением. Слишком низкая вязкость сырья приведет к расслоению фаз между порошком и связующим во время формования, а слишком высокая вязкость сырья повлияет на процесс смешивания и литья под давлением. Помимо требования, чтобы вязкость сырья находилась в идеальном диапазоне во время формования, также требуется, чтобы вязкость сырья значительно увеличивалась при охлаждении, что помогает литьевой заготовке сохранять определенную форму во время охлаждения.
Таблица 4.1 Характеристики идеальных связующих систем для литья металлов под давлением
| Элемент | Идеальные характеристики |
|---|---|
| Взаимодействие с порошком | Небольшой угол контакта, хорошая адгезия с порошком, отсутствие химической реакции с порошком. |
| Характеристики потока | Низкая вязкость при температуре формования, небольшое изменение вязкости во время формования, быстрое увеличение вязкости при охлаждении, высокая текучесть и заполняемость. |
| Удаление привязки собственности | Ступенчатое разложение, разные температуры разложения для разных компонентов связующего, низкое остаточное содержание углерода после удаления связующего, не-токсичные и не-агрессивные продукты разложения. |
| Технологичность производства | Легко получить, низкая стоимость производства, длительный срок хранения, безопасен и экологически безопасен, не разрушается из-за циклического нагрева, высокая прочность и твердость, низкий коэффициент теплового расширения, легко растворяется в обычных растворителях, высокая смазывающая способность, отсутствие разветвлений цепей в молекулах, отсутствие ориентированного распределения. |
Связующее следует быстро удалять во время удаления связующего, не вызывая дефектов в отлитой под давлением детали. Дефекты, скорее всего, образуются в сыром продукте на этапе удаления связующего, поскольку вероятность возникновения дефектов увеличивается по мере удаления связующего,-обеспечивающего прочность. Отсутствие открытых пор на начальном этапе термообработки приводит к появлению таких дефектов, как трещины и вздутия в литьевой-детали. Напряжение, возникающее из-за того, что продукты разложения полимера внутри детали, отлитой под давлением, не выходят наружу, также может стать причиной дефектов. Чтобы избежать этого, связующее обычно проектируют как многокомпонентную систему, которая разлагается при разных температурах. В этом случае процесс удаления связующих можно разделить на два этапа: на первом этапе удаляются компоненты связующей системы с низкой-плавкой-тушкой, создавая открытые поры в сыром теле. В ходе этого процесса остальные компоненты связующей системы обеспечивают прочность и сохраняют форму детали, отлитой под давлением. На втором этапе постепенно удаляются остальные компоненты связующей системы. Этот двухэтапный-метод удаления связующего позволяет быстрее удалить связующее вещество из отлитой под давлением детали. Связующее также должно быть полностью разлагаемым, не оставляя углеродистого остатка, а продукты разложения при термическом расщеплении не должны вызывать коррозию оборудования.
Связующие вещества, используемые при литье металлов под давлением, должны быть легкодоступными, недорогими и иметь длительный срок хранения; отходы литников и направляющих должны быть пригодны для повторного использования в процессе литья под давлением; связующее должно иметь хорошую перерабатываемость и не должно разрушаться при повторном нагревании; связующее должно иметь высокую теплопроводность и низкий коэффициент теплового расширения для предотвращения дефектов, вызванных термическим напряжением.
Одно связующее вряд ли будет соответствовать всем характеристикам корма; Системы связующих, используемые при литье под давлением, обычно содержат несколько компонентов, каждый из которых выполняет определенную функцию. Система связующего обычно содержит основной компонент, а другие компоненты действуют как добавки для достижения желаемых характеристик корма.