Какие материалы можно использовать в индивидуальном литье под давлением?
Как выбрать материалы для литья под давлением
Выбор подходящего материала имеет решающее значение при изготовлении пластиковых деталей методом индивидуального литья под давлением. Материал должен соответствовать механическим требованиям, таким как прочность, жесткость и ударная вязкость, в зависимости от функции детали и условий её эксплуатации. Термические свойства, такие как температура тепловой деформации и химическая совместимость, должны оцениваться исходя из рабочих условий. Также могут потребоваться эстетические качества, такие как качество поверхности и возможность окрашивания. Материалы также должны соответствовать требованиям производственного процесса с точки зрения текучести, усадки и склонности к короблению. Для деталей, контактирующих с пищевыми продуктами или используемых в медицине, необходимы смолы, соответствующие стандартам FDA. Следует также учитывать объемы производства, так как при больших объемах может потребоваться использование более экономичных смол для контроля затрат.
В то же время нам также необходимо выбирать подходящие материалы для литья под давлением в соответствии с различными процессами: например, металлический порошок для MIM подходит для литья металла под давлением, передовые керамические материалы подходят для процесса литья керамики под давлением, а пластиковые и эластичные материалы подходят для процесса литья пластика под давлением.
Классификация материалов для MIM
MIM (Литье металла под давлением) — это производственный процесс, сочетающий преимущества литья пластика под давлением и традиционной порошковой металлургии для изготовления высокоточных сложных металлических деталей. Процесс MIM включает смешивание металлических порошков со связующим материалом для формирования исходной смеси (фидстока), которая затем подвергается литью под давлением для придания желаемой формы. Полученная «зеленая» деталь затем подвергается удалению связующего и спеканию для получения готовой детали с высокой плотностью и прочностью.
В процессе MIM можно использовать различные материалы, в том числе:
Нержавеющая сталь: это один из наиболее часто используемых материалов в MIM. Он обладает отличной коррозионной стойкостью и может применяться в различных областях, от медицинских устройств до автомобильных компонентов.
Низколегированные стали: эти материалы обеспечивают хороший баланс прочности и гибкости, что делает их хорошо подходящими для применений с высокими нагрузками.
Инструментальные стали: эти материалы используются для изготовления компонентов, требующих высокой твердости и износостойкости, таких как режущий инструмент и пресс-формы.
Титан: этот материал легкий и обладает отличной коррозионной стойкостью, что делает его популярным выбором для медицинских имплантатов и аэрокосмических применений.
Медь: этот материал используется благодаря своей отличной электро- и теплопроводности, что делает его хорошо подходящим для электрических и электронных компонентов.
При выборе материала для MIM необходимо учитывать такие факторы, как стоимость, прочность, коррозионная стойкость и обрабатываемость. В целом, нержавеющая сталь и низколегированные стали являются наиболее экономически эффективными материалами для MIM, в то время как титан и инструментальные стали дороже. Медь также относительно дорога, но её уникальные свойства делают её необходимой для конкретных применений.
Таблица материалов для MIM
Номер материала | Свойства | Применение | |
|---|---|---|---|
Нержавеющие стали | 17-4 PH | Высокая прочность, отличная коррозионная стойкость, хорошая пластичность и ударная вязкость | Аэрокосмическая отрасль, медицинские устройства, огнестрельное оружие, спортивный инвентарь |
316L | Отличная коррозионная стойкость, хорошая прочность и пластичность | Медицинские имплантаты, оборудование для химической переработки, морские компоненты | |
420 | Высокая твердость и износостойкость, умеренная коррозионная стойкость | Режущий инструмент, хирургические инструменты, огнестрельное оружие | |
440C | Высокая твердость и износостойкость, хорошая коррозионная стойкость | Режущий инструмент, подшипники, хирургические инструменты | |
430 | Хорошая коррозионная стойкость, умеренная прочность и пластичность | Кухонная утварь, автомобильная отделка, электронные компоненты | |
Низколегированные стали | ASTM F-0005 | Высокая прочность, отличная износостойкость, хорошая коррозионная стойкость | Медицинские и стоматологические инструменты, корпуса часов |
ASTM F-0008 | Высокая прочность, хорошая пластичность, хорошая коррозионная стойкость | Аэрокосмические, автомобильные и медицинские компоненты | |
ASTM F-0009 | Высокая прочность, хорошая пластичность, хорошая коррозионная стойкость | Компоненты огнестрельного оружия, электронные устройства, автомобильные детали | |
ASTM F-0010 | Высокая прочность, хорошая пластичность, хорошая коррозионная стойкость | Аэрокосмические компоненты, автомобильные детали, медицинские устройства | |
ASTM F-0040 | Высокая прочность, отличная износостойкость, хорошая коррозионная стойкость | Режущий инструмент, компоненты для литья металла под давлением | |
ASTM F-0002 | Высокая прочность, хорошая пластичность, хорошая коррозионная стойкость | Электронные и электрические компоненты, автомобильные детали | |
ASTM F-0003 | Высокая прочность, хорошая пластичность, хорошая коррозионная стойкость | Компоненты огнестрельного оружия, автомобильные детали, медицинские устройства | |
ASTM F-0004 | Высокая прочность, хорошая пластичность, хорошая коррозионная стойкость | Аэрокосмические компоненты, медицинские устройства | |
ASTM F-0006 | Высокая прочность, хорошая пластичность, хорошая коррозионная стойкость | Автомобильные детали, электронные компоненты | |
ASTM F-0007 | Высокая прочность, хорошая пластичность, хорошая коррозионная стойкость | Аэрокосмические компоненты, автомобильные детали, медицинские устройства | |
Инструментальные стали | M2 | Высокая твердость и износостойкость, хорошая ударная вязкость и обрабатываемость. | Режущий инструмент, инструмент для холодной обработки, пуансоны, матрицы. |
D2 | Высокая износостойкость и прочность на сжатие, хорошая ударная вязкость. | Пуансоны, матрицы, инструмент для вырубки и формовки, ножницы. | |
A2 | Высокая ударная вязкость и хорошая стабильность размеров, отличная износостойкость. | Инструмент для холодной обработки, пуансоны, матрицы, ножницы. | |
S7 | Высокая ударная стойкость, хорошая ударная вязкость и износостойкость. | Ударный инструмент, матрицы, формовочный инструмент. | |
H13 | Высокая ударная вязкость и твердость, хорошая термостойкость и износостойкость. | Инструмент для горячей обработки, матрицы для литья под давлением, матрицы для экструзии. | |
P20 | Хорошая обрабатываемость, отличная полируемость, хорошая ударная вязкость и износостойкость. | Пресс-формы для литья под давлением, выдувные формы, матрицы для экструзии. | |
420 | Хорошая коррозионная стойкость, высокая твердость и износостойкость. | Хирургические инструменты, режущий инструмент, пресс-формы. | |
440C | Высокая твердость, хорошая коррозионная и износостойкость, отличное удержание режущей кромки. | Лезвия ножей, подшипники, хирургические инструменты. | |
Вольфрамовые сплавы | W-Ni-Fe | Высокая плотность, отличная защита от излучения, хорошие механические свойства. | Медицинское оборудование, аэрокосмическая и оборонная промышленность, ядерная отрасль. |
W-Ni-Cu | Высокая плотность, отличная износостойкость, хорошие механические свойства. | Балансировочные грузы, гашение вибрации, расточные оправки. | |
W-Cu | Высокая теплопроводность, отличная электропроводность, хорошая износостойкость. | Электроды, радиаторы, электрические контакты. | |
W-Ni-Cu-Fe | Высокая плотность, отличная обрабатываемость, хорошие механические свойства. | Аэрокосмическая и оборонная промышленность, медицинское оборудование, защита от излучения. | |
W-Ni-Cu-Mn | Высокая плотность, отличная обрабатываемость, хорошие механические свойства. | Аэрокосмическая и оборонная промышленность, медицинское оборудование, защита от излучения. | |
Кобальтовые сплавы | Co-Cr-Mo | Высокая прочность, отличная коррозионная и износостойкость, биосовместимость. | Медицинские имплантаты, аэрокосмическая и оборонная промышленность, промышленное оборудование. |
Co-Cr-W | Высокая прочность, отличная коррозионная и износостойкость, хорошая обрабатываемость. | Лопатки турбин, компоненты горячей секции, медицинские имплантаты. | |
Co-Cr-Mn | Высокая прочность, отличная коррозионная и износостойкость, хорошая биосовместимость. | Медицинские имплантаты, аэрокосмическая и оборонная промышленность, промышленное оборудование. | |
Co-Ni-Cr | Высокая прочность, хорошая коррозионная и износостойкость, хорошая обрабатываемость. | Аэрокосмическая и оборонная промышленность, промышленное оборудование, морские применения. | |
Co-W | Высокая прочность, отличная износостойкость, хорошая обрабатываемость. | Режущий инструмент, износостойкие компоненты, аэрокосмическая и оборонная промышленность. | |
Титановые сплавы | Ti-6Al-4V | Высокое отношение прочности к весу, отличная коррозионная стойкость, биосовместимость. | Аэрокосмическая и оборонная промышленность, медицинские имплантаты, спортивный инвентарь. |
Ti-6Al-7Nb | Хорошая прочность и биосовместимость, низкий модуль упругости. | Медицинские имплантаты, зубные имплантаты, хирургические инструменты. | |
Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo | Высокая прочность, отличная коррозионная стойкость, хорошая ползучесть. | Аэрокосмическая и оборонная промышленность, морские применения, спортивный инвентарь. | |
Ti-5Al-2.5Sn | Хорошая прочность, хорошая коррозионная стойкость, отличная формуемость. | Аэрокосмическая и оборонная промышленность, медицинские имплантаты, спортивный инвентарь. | |
Ti-6Al-2Sn-4V-2Mo | Высокая прочность, отличная коррозионная стойкость, хорошая усталостная прочность. | Аэрокосмическая и оборонная промышленность, морские применения, спортивный инвентарь. | |
Медные сплавы | Cu-10Sn | Высокая прочность, хорошая износостойкость, отличная обрабатываемость. | Электрические разъемы, электронные компоненты, переключатели. |
Cu-8Ni-4Si | Хорошая прочность и коррозионная стойкость, отличная теплопроводность. | Электрические контакты, радиаторы, электронные компоненты. | |
Cu-Ni-Sn | Хорошая прочность и коррозионная стойкость, отличная электропроводность. | Электрические контакты, электронные компоненты, переключатели. | |
Cu-25Zn | Хорошая прочность и коррозионная стойкость, отличная теплопроводность. | Теплообменники, электрические разъемы, электронные компоненты. | |
Cu-10Ni-4Si | Хорошая прочность и коррозионная стойкость, отличная теплопроводность. | Электрические контакты, радиаторы, электронные компоненты. |
Классификация материалов для CIM
Литье керамики под давлением использует широкий спектр технических керамических материалов для производства компонентов с определенными свойствами и характеристиками. Мы классифицируем материалы для CIM на категории, такие как оксиды, неоксиды, ферриты и другие, основываясь на составе и характеристиках, чтобы направлять выбор материалов для различных применений.
Литье керамики под давлением (CIM) использует разнообразный спектр технических керамических материалов, которые можно классифицировать на следующие основные категории:
Оксидная керамика: оксидная керамика составляет основной класс керамических материалов, используемых в приложениях литья под давлением. Они состоят из металлических элементов, соединенных с кислородом, таких как оксид алюминия, оксид циркония и оксид бериллия. Оксидная керамика обладает исключительной твердостью, износостойкостью и стабильностью при высоких температурах.
Неоксидная керамика: неоксидная керамика — это керамические материалы, которые не содержат металлических оксидов в качестве основных компонентов. Этот класс включает карбид кремния, нитрид кремния, карбид бора и нитрид алюминия. Неоксидная керамика демонстрирует высокую прочность, трещиностойкость и отличную термостойкость даже при чрезвычайно высоких температурах.
Специальная керамика: включает передовые материалы, разработанные для конкретных применений и свойств, таких как биосовместимость, пьезоэлектричество и другие. Наш портфель специальной керамики включает уникальные материалы, такие как пьезокерамика, биоактивная керамика, стекло и нанокерамика с заданными функциональными возможностями.
Выбор правильного материала для литья керамики под давлением требует оценки ключевых факторов, таких как необходимые механические, термические, электрические и химические свойства, стоимость материала, геометрия детали, потребности во вторичной обработке, реологическое поведение при литье и токсичность. Наши эксперты помогут подобрать идеальный керамический состав, адаптированный под ваше применение.
Таблица материалов для CIM
Номер материала | Свойства | Применение | |
|---|---|---|---|
Оксидная керамика | Оксид алюминия (Al2O3) | Отличная твердость, износостойкость, прочность и жесткость. Термическая стабильность до ~1700°C | Режущий инструмент и изношенные детали, медицинские имплантаты, высоковольтные изоляторы, баллистическая броня |
Оксид циркония (ZrO2) | Отличная прочность на изгиб, низкая теплопроводность, биосовместимость и химическая инертность | Ортопедические имплантаты, стоматологические реставрации, такие как коронки и мосты, шариковые подшипники и ролики, компоненты клапанов в двигателях | |
Оксид алюминия-циркония | Отличная твердость, износостойкость и стойкость к абразивному износу, хорошая термостойкость | Режущий инструмент и износостойкие детали, высокопроизводительные подшипники и шаровые клапаны, компоненты двигателей, такие как поршни и цилиндры, | |
Неоксидная керамика | Карбид кремния (SiC) | Экстремальная твердость и прочность, превосходная работоспособность при высоких температурах, отличная теплопроводность | Сопла ракет и компоненты двигателей, теплообменники и радиаторы, силовая электроника и светодиоды |
Нитрид кремния (Si3N4) | Высокая прочность и трещиностойкость, хорошая ползучесть при высоких температурах, отличная термостойкость | Компоненты автомобильных двигателей, такие как турбокомпрессоры, компоненты промышленных газовых турбин, шариковые подшипники для высокоскоростных шпинделей | |
Карбид бора | Чрезвычайно твердый с химической инертностью | Баллистические/пуленепробиваемые бронеплиты и шлемы |
Классификация материалов для литья пластика
Мы классифицируем пластиковые смолы для литья под давлением на категории, такие как товарные термопласты, инженерные термопласты, высокотемпературные пластики и другие, основываясь на типе полимера, свойствах и производительности. Это направляет выбор материала для различных требований к деталям.
Вы можете обратиться к следующим категориям, чтобы выбрать правильный материал для литья под давлением для ваших применений:
Товарные термопласты: относятся к категории широко используемых, экономичных пластиковых материалов, которые обрабатываются методами литья под давлением и экструзии. Характеризуются низкой стоимостью и широкой доступностью, легкостью обработки, возможностью переработки и ограничениями по температурному режиму. Продукты, широко используемые в повседневной жизни.
Инженерные термопласты: такие как PEEK, нейлон и поликарбонат, обладают превосходными механическими и термическими свойствами по сравнению с товарными пластиками, что делает их подходящими для более требовательных применений в автомобильной, аэрокосмической, электронной промышленности и промышленных компонентах. Их специально разработанные полимерные структуры обеспечивают более высокую производительность.
Высокотемпературные термопласты: такие как PEEK, PPS и полиимид, сохраняют свои свойства при повышенных температурах, превышающих 260°C. Их высокая термостойкость делает их идеальными для замены металлов в суровых условиях, таких как автомобильные двигатели, аэрокосмические системы и промышленное оборудование.
Специальные пластики: включают уникальные, специально разработанные термопластичные смолы, адаптированные для специальных свойств и производительности, таких как экстремальная химическая стойкость, биосовместимость, высокое отношение прочности к весу, контролируемое трение или проводимость. Их расширенные возможности подходят для требовательных применений.
Реактопласты: содержат сшитые полимерные цепи, что придает им стабильность размеров, твердость и термостойкость. Распространенные реактопласты для литья под давлением включают фенольные, эпоксидные, силиконовые и полиуретановые смолы, подходящие для применений, требующих точных размеров, жесткости и устойчивости к высоким температурам.
Таблица материалов для литья пластика под давлением
Номер материала | Свойства | Применение | |
|---|---|---|---|
Товарные термопласты | Полистирол (PS) | PS доступен в двух основных формах: кристально прозрачный (GPPS) и ударопрочный (HIPS). | Используется в упаковке, одноразовой посуде, футлярах для компакт-дисков и предметах домашнего обихода. |
Полипропилен (PP) | PP — еще один экономичный термопласт с высокой химической стойкостью | Подходит для упаковки, автомобильных компонентов, товаров для дома и медицинских устройств. | |
Инженерные термопласты | Полиамид (PA/Нейлон) | Нейлон — универсальный инженерный термопласт с отличными механическими свойствами, высокой прочностью на разрыв и износостойкостью. | Обычно используется в автомобильных деталях, шестернях, подшипниках и электрических разъемах. |
Полиоксиметилен (POM/Ацеталь) | POM — инженерный термопласт с низким коэффициентом трения и хорошими механическими свойствами | Подходит для шестерен, подшипников и других прецизионных компонентов. | |
Высокотемпературные пластики | Полиэфирэфиркетон (PEEK) | Устойчив к температурам свыше 300°C, инертен. Свойства: сохраняет прочность и ударную вязкость при высоких температурах. | Используется в аэрокосмической, автомобильной, медицинской отраслях и нефтегазовой промышленности. |
Полиимид (PI) | Выдерживает температуры свыше 260°C, низкое дымообразование/токсичность. Свойства: превосходные диэлектрические свойства. | Используется в аэрокосмической, электронной и полупроводниковой отраслях. | |
Полиэфиримид (PEI) | PEI обеспечивает высокотемпературную стойкость, отличные механические свойства, аморфную структуру и высокую термостойкость. Свойства: низкое дымообразование, огнестойкость. | Подходит для электрических разъемов, аэрокосмических компонентов и автомобильных деталей. | |
Специальные пластики | Полифениленсульфид (PPS) | Экстремальная химическая стойкость, очень жесткий. Свойства: стабильность размеров в горячей воде/паре. | PPS находит применение в различных промышленных компонентах, таких как насосы, клапаны, подшипники и прокладки. |
Жидкокристаллические полимеры (LCP) | Высокая прочность и отличная стабильность размеров. Свойства: стойкость к кислотам, щелочам и углеводородам. | Обычно используется в электронных разъемах и переключателях. | |
Политетрафторэтилен (PTFE) | Низчайший коэффициент трения, химически инертен. Свойства: поверхность с низким трением, антипригарное покрытие. | Используется в покрытиях для посуды, уплотнениях и прокладках. | |
Реактопласты | Силиконовый каучук | Силиконовый каучук может выдерживать экстремально высокие и низкие температуры без потери гибкости или механических свойств. от -60°C до 250°C (от -76°F до 482°F). | Гидравлические уплотнения, медицинские имплантаты, соски для детских бутылочек и чехлы для телефонов. |
Фторсиликон | Разработан для обеспечения повышенной стойкости к топливу, маслам, растворителям и другим агрессивным химическим веществам, что делает его подходящим для конкретных применений, где традиционный силиконовый каучук может не обеспечивать достаточной химической стойкости. | Уплотнения для нефтегазовой отрасли, уплотнения для химических растворителей, электрические разъемы |
