Wykorzystanie badań reologicznych do określenia parametrów wtryskiwania kompozycji zawierających proszki metali

• Autorzy: Skalski A. , Biało D. , Pilawka R.

Warianty tytułu

EN

Utilization of rheological tests for determining of injection parameters of the compositions containing metal powders

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań przygotowania termoplastycznych kompozycji (mas) złożonych ze specjalnego lepiszcza i drobnoziarnistych proszków metalowych. Zaprezentowano również badania reologiczne tak przygotowanych materiałów. Wytwarzane są z nich mikroelementy o wymiarach wyrażonych w dziesiątkach lub setnych mikrometrów dla potrzeb mikrourządzeń lub mikrosystemów. W badaniach zastosowano proszki żelaza i stali kwasoodpornej o ziarnistości 1, 4 i 16 μm. Składnikami lepiszcza były: wosk, polietylen i parafina. Proszki z lepiszczem mieszano w mieszalniku typu 2Z w temperaturze 125°C. W trakcie mieszania rejestrowany był moment mieszania. Pomiar prowadzono do ujednorodnienia się masy. Na podstawie wyników określano maksymalne napełnienie kompozycji proszkiem. Przygotowano masy z napełnieniem proszkami Vp od 45 do 65% obj. Badania lepkości kompozycji przeprowadzono na reometrze obrotowym ARES z głowicą pomiarową w układzie płytka-płytka przy stałej szybkości ścinania i temperaturze 100¸140°C. Wykazano, że wraz ze wzrostem napełnienia Vp rośnie moment mieszania oraz lepkość mas. Największą lepkość i moment mieszania uzyskano dla proszków o najmniejszej ziarnistości 1 μm. Wykazano, że wraz ze wzrostem temperatury maleje lepkość kompozycji. Podjęto próbę powiązania lepkości z przebiegiem napełniania mikrokanałów w formie podczas wtryskiwania. Przeprowadzono próby dla wybranego mikrokanału o przekroju 0,077 mm2. Wykazano, że ze zmniejszeniem lepkości zdecydowanie rośnie długość drogi wpływania masy do mikrokanałów.

EN

This paper presents the results of investigation on the preparation of thermoplastic composition (mass) made of a special binder and fine-grained metal powders. Rheological tests of these materials is also presented. Such compositions are used to manufacture micro parts with dimensions in the tens or hundreds micrometers range for micro systems and micro devices. In this study iron and stainless steel powders with a granularity of 1, 4 and 16 μm were used. Components of the binders were wax, polyethylene and paraffin. Powders with binder were mixed in a blender-type 2Z at 125°C. During the mixing torque of mixing was recorded. The measurement of the torque was carried out up-to homogenisation of the masses. Based on the results maximum powders loading Vp of compositions was determined. During the tests loading of compositions by powders was in the range of 45 to 65% vol. The investigation of compositions viscosity were carried out on ARES rheometer with the measuring head arrangement in plate - plate system at constant shear rate and temperature of 100-140°C. The study has shown that with increasing filling Vp increases the mixing torque and viscosity of the masses. The largest viscosity and mixing torque were obtained for the smallest grain powders of 1 μm. Moreover with increasing temperature decreases the viscosity of the composition. The authors attempted to find out how the viscosity affected the micro channel filling by the masses during injection. The test were carried out for selected micro channel with 0.077 mm2 cross-section. It was found that the reduction of viscosity strongly increases the length of the micro channel filling.

Słowa kluczowe

PL

lepkość; proszek; metal; formowanie wtryskowe; napełniacz; kompozycja termoplastyczna; mieszanie

EN

viscosity; metal; powder; injection molding; filler; thermoplastic composition; mixing

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 10, nr 2
• Strony: 95--99
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Skalski A.

autor

Biało D.

autor

Pilawka R.

• Politechnika Warszawska, Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej, ul. św. A. Boboli 8, 02-525 Warszawa,

Bibliografia

• [1] Oczos K.E., Micro parts forming - characteristic of micro machining methods, Mechanik 1999, 5-6, 309-327 (in Polish).
• [2] Poiter V. i in., Micro powder injection moulding, EURO PM2000, Oct. 18-20. 2000, Munich, Germany, vol. PIM, 259-264.
• [3] 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, 11-18.
• [4] Piotter V. i in., Micro Powder Injection Moulding - New Developments and Results, Proc. of the Euro PM 2008 - Powder Injection Moulding, vol. 2, 331-335.
• [5] Piotter V., Gietzelt T., Merz L., Micro powder - injection moulding of metals and ceramics, Sadhan 2003, 28, 1, Febr/Apr., 299-306.
• [6] Imgrund Ph., Haack J., Rota A., Current developments in micro moulding of functional materials, Proc. of the 7-th Int. Conf. Bremen, May 2007, 115-118.
• [7] Biało D., Skalski A., Paszkowski L., Specyfikacja procesu formowania mikroelementów z proszków żelaza, Rudy i Metale Nieżelazne - Metalurgia Proszków 2008, 4, 241-245.
• [8] Królikowski W., Rosłaniec Z., Nanokompozyty polimerowe, Kompozyty (Composites) 2004, 4, 3-15.
• [9] Skalski A., Pilawka R., Biało D., Wpływ napełnienia proszkami na lepkość termoplastycznych kompozycji do formowania wtryskowego, Kompozyty (Composites) 2009, 3, 214-218.
• [10] Biało D., Skalski A., Paszkowski L., Selected Problems of Micro Injection Moulding of Microelements, Recent Advances in Mechatronics, pr. zbiorowa pod red. J. Jabłońskiego, Springer Verlag, Berlin Heidelberg 2007, 370-374.