Specyfika procesu formowania wtryskowego mikroelementów z proszków metali

• Autorzy: Biało D. , Skalski A. , Paszkowski L.

Warianty tytułu

EN

Some aspects of the injection moulding of micro parts from metal powders

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono oryginalną metodę oceny przebiegu napełniania mikrokanałów, ważnego problemu przy formowaniu wtryskowym mikroelementów z proszków metali. W takim procesie wtryskiwaniu poddawana jest masa złożona z mikroproszku i specjalnego, wieloskładnikowego, termoplastycznego lepiszcza. Potem lepiszcze jest usuwane a kształtka spiekana. Do badań zastosowano specjalną wkładkę formującą z wieloma mikrokanałami o szerokości od 50 do 500 mim. Badano masy z proszkiem żelaza o ziarnistości 1 i 4 mim i z lepiszczem złożonym z polietylenu, wosku i parafiny. Wykazano, że najważniejszym parametrem decydującym o przebiegu napełniania mikrokanałów jest temperatura formy i dla badanych mas powinna przekraczać 70 stopni Celsjusza. Im większy jest stopień napełnienia masy proszkiem Vp i im drobniejsze są cząstki proszku, tym trudniej przebiega wpływanie masy do mikrokanałów. Ma to ścisły związek ze wzrostem lepkości masy.

EN

Micro metal injection moulding (miMIM) is the process which allows to manufacture very small elements (micro parts) with dimensions below 1mm in large - scale production cycle, complex shape, wide range of materials and in economic way. In miMIM very fine powders are mixed with special, complex binder with thermoplastic properties. Obtained mass (feedstock for injection) is injected to the micro mould. Next the binder is removed and shapes undergo sintering. Selected problems of micro injection moulding of micro parts is presented in this paper. It deals with first step of the micro forming process. The metal powder used in this study was carbonyl iron powder with particles of 1 and 4 mim. The binder system was based on wax, polyethylene and paraffin. Powder / binder feedstock was prepared in 2Z type mixer with heating system at temperature of 125 degrees of Celsius in 1 hour. Volume fraction of powder in the feedstock Vp was 50 and 60 %. Rheological properties of the feedstock was determined on cylinder - cylinder type rheometer in the function of shear rate and temperature. For the purpose of micro injection, special micro form was designed. Micro form was equipped in heating - cooling system and insert having 6 micro channel with cross - section ranged from 2 to 210 mim2. The following injection parameters were used: feedstock temperature of 115 degrees of Celsius, pressure of 60 MPa and mould temperature of 25 to 80 degrees of Celsius. The way of channel feeling i.e. the distance L on which the feedstock flow - in to the channel was taken as the indicator of feedstock behaviour during injection. The research has shown that the principal parameter influenced on distance L is temperature of the mould T/f. The higher is T/f, the longer is L. It is worth to note that characteristic threshold value of temperature above witch feeling of channel is possible occurs. For the feedstock tested it was above 70 degrees of Celsius. The following conclusion which may be drown from the presented research is that the higher is volume fraction of the powder in the feedstock and the smaller is the micro powder the more difficult is micro channel feeling. It has strong connection with higher viscosity of the feedstock.

Słowa kluczowe

PL

formowanie wtryskowe; mikroelementy; proszki metali

EN

injection moulding; micro parts; metal powders

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 53, nr 4
• Strony: 241--245
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Biało D.

autor

Skalski A.

autor

Paszkowski L.

• Politechnika Warszawska, Wydział Mechatroniki, Instytut Inżynierii Precyzyjnej i Biomedycznej, Warszawa

Bibliografia

• 1. Oczoś K. E.: Kształtowanie mikroczęści — charakterystyka sposobów mikroobróbki i ich zastosowanie. Mechanik, 1999, nr 5-6, s. 309-327.
• 2. Mrugalski Z., Rymuza Z.: Mikromechanizmy. Pomiary, Automatyka i Kontrola, 1998, nr 6, s. 4-9.
• 3. Gad-el-Hak M.: The MEMS Handbook Second Edition. Virginia Com. University, USA, 2005
• 4. Piotter V. et al.: Micro Powder Injection Moulding, EURO PM2000, Oct. 18-20 Munich, Germany, PIM, 2000, s. 259-264
• 5. Hasselbach J. i in.: Investigation on the International State of Art of Micro Production Technology. Euspen Int. Topical Conf., Aachen, Germany, May 19-20 2003, s. 11-18.
• 6. Piotter V. i in.: Micro Injection Moulding of Components Microsystems.1st Euspen Topical Conf. on Fabrication and Metrology in Nanotechnology, Copenhagen, May 28-30 2000, t. 1, s. 182-189.
• 7. Biało D., Skalski A., Paszkowski L.: Selected Problems of Micro Injection Moulding of Microelements. Pr. zbiorowa pod red J. Jabłońskiego pt. Recent Advances in Mechatronics. Wydaw. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg 2007. s. 370-374.
• 8. Benzler T. i in.: Fabrication of Microstructures by MIM and CIM. PM World Congress PIM. Granada, Spain, 1998, t. 3, s. 9-14.
• 9. Zauner R., Korb G.: Micro Powder Injection Molding for Microstructured Components. PM Plansee Seminar, Reute, Austria, 2005, PL 5, s. 59-68.
• 10. Biało D.: Metoda formowania wyrobów z proszków poprzez wtrysk. Konferencja N-T. Postępy w Elektrotechnologii, Szklarska Poręba, 14-16 września 1994, t. 1, s. 235-240.
• 11. Rota A., Duong V. and Hartwig T.: Micro Powder Metallurgy for Micropart Production. 6th Int. Conf. on Micro, Electro, Opto, Mechanical Systems and Components, Potsdam, Dec. 1-3, 1998, s. 539-544.
• 12. Piotter V. i in.: New developments in Micro Powder Injection Moulding. Euro PM 2004 Congress, Wiena, Austria, Oct. 2004, t. I, s. 457-463.