ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ГРАНУЛЯТА ДЛЯ MIM ТЕХНОЛОГИИ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 621.762 Никиткин А. С., Максяшева И.В., Костенко А.А.

Никиткин А.С.

канд. технич. наук, доцент кафедры «Технология машиностроения» Пензенский государственный технологический университет

(г. Пенза, Россия)

Максяшева И.В.

студент кафедры «Технология машиностроения» Пензенский государственный технологический университет

(г. Пенза, Россия)

Костенко А.А.

студент кафедры «Технология машиностроения» Пензенский государственный технологический университет

(г. Пенза, Россия)

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ГРАНУЛЯТА ДЛЯ MIM ТЕХНОЛОГИИ

Аннотация: в статье рассматриваются реологические и теплофизические свойства разработанного состава гранулята из отечественных материалов.

Ключевые слова: MIM технология, гранулят, реологические свойства.

Качество деталей, изготовленных по MIM технологии, в немалой степени зависит от характеристик сырья - гранулята, представляющего собой смесь термопластичных полимеров высоконаполненных металлическим порошком [1, с.48]. В мировом производстве сейчас используют тысячи разных марок материалов, среди которых отсутствуют исходные российские материалы, что приводит к снижению нашей конкурентоспособности и увеличению зависимости от зарубежных поставок [2, с.26]. Следовательно, разработка отечественных исходных материалов - стратегическая задача в

1715

развитии MIM технологии в стране.

В России предпринимались попытки создания отечественных составов гранулятов для MIM технологии [3, с. 155], однако реологические свойства этих материалов в достаточной степени не были изучены.

Одним из главных параметров гранулята, влияющих на качество полуфабрикатов, получаемых инжекционным литьем на термопластавтоматах, является его вязкость. Зная характер вязкого течения, можно назначить оптимальные режимы работы термопластавтомата, обеспечивающие получение литых полуфабрикатов с заданными служебными свойствами при минимальных энергозатратах [3, с. 156].

При разработке состава отечественного гранулята, авторами выбрана система связующего состоящая из следующих компонентов: полиацеталь А-110 ТУ 2226-020-11517367-2013 и полиэтилен высокого давления 10803-020 ГОСТ 16337. Марка металлического порошка - ПР-12Х18Н10Т ТУ 14-22-266-2016 размер фракции 0/20 мкм производства АО «Полема».

Литейные свойства гранулята во многом зависят от основного компонента связующего - полиацеталя, так как показатель текучести расплава у него на порядок выше полиэтилена. Предел прочности на уровне 70 МПа, что обеспечивает достаточно высокую прочность отлитых полуфабрикатов.

С целью установления оптимальной, с точки зрения инжекционного литья, рабочей температуры гранулята, т.е. температуры при которой основной компонент полимерного связующего полностью переходит в жидкое состояние, необходимо провести исследование фазовых переходов в компонентах гранулята.

Для исследования фазовых переходов в компонентах гранулята использован метод дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Измерения удельного теплового потока, проводились на приборе ДСК «Netzsch DSC 204F1» с темпом нагрева HR = 10 К/мин в инертной атмосфере аргона при скорости продувки измерительной ячейки 50 мл/мин по методике ГОСТ Р 55134-2012.

1716

Приведенная на рисунке 1 кривая О'(Т), представляет собой температурную зависимость удельных тепловых потоков, связанных только с поглощением скрытой энергии фазового перехода плавления компонентов полимерного связующего в исследуемом грануляте, т.е. уже без учета потока тепла, вызываемого изменением теплоемкости материала и поглощением энергии при нагреве. Область кривой, находящаяся между точками ТМ?М и

т>РОМ

ТМз , характеризует жидкое состояние основного компонента полимерного связующего - полиацеталя. Точка ТМ°Муказывает на температуру, при которой полиацеталь полностью переходит в жидкое состояние.

Рис. 1. Температурная зависимость удельного теплового потока от скрытой теплоты фазового перехода плавления компонентов полимерного связующего в грануляте с металлическим порошком 12Х18Н10Т.

Определение зависимости динамической вязкости от скорости сдвига при оптимальной рабочей температуре проводилось на капиллярном реометре Advanced Capillary Rheometer RH10 фирмы Malvern.

Результаты экспериментов по изучению вязкости при оптимальной рабочей температуре 165°С показаны на рисунке 2.

1717

Рисунок 2. Динамическая вязкость гранулята с металлическим порошком 12Х18Н10Т.

Характер кривой на рисунке 1 показывает, что расплав гранулята можно отнести к неньютоновской жидкости [3, с. 156] (напряжения сдвига не пропорциональны скоростям сдвига), т.е. вязкость уменьшается с увеличением скоростей сдвига. Можно выделить три характерные области на этой кривой. В первой области, с малыми скоростями сдвига (10-100 1/с), имеет место ньютоновское поведение материала. Вторая область (100 - 4000 1/с) -нелинейное уменьшение вязкости, и третья область (4000 - 10000 1/с) - область повторного ньютоновского поведения.

Таким образом, результаты исследований позволяют выбрать рациональные технологический режимы на операции инжекционного литья на термопластавтомате при изготовлении деталей по MIM технологии. Величина оптимальной рабочей температуры сопла должна соответствовать 165°С. Температура охлаждения отливки в пресс-форме должна быть менее 117°С, что соответствует точке TM°M. По характеру динамической вязкости гранулята можно выбрать режимы его переработки, т.е. скорость впрыска в пресс-форму, исходя из возможностей конкретного термопластавтомата.

1718

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Никиткин А.С., Максяшева И.В., Костенко А.А. Обеспечение качества изготовления изделий по PIM-технологии из отечественного гранулята. // Труды Международного симпозиума «Надежность и качество» - Пенза: Изд-во ПГУ, 2023. - Т.2;

2. Petzoldt, F. Metal injection moulding in Europe: ten facts that you need to know / Petzoldt, F. // PIM International. - 2007. - Vol. 1. - № 2. - P. 53;

3. Y. Li, Y. Yu, H. He, J. Lou, C. Liu, D. Li. Metal Injection Moulding in China: Market opportunities and research activities / Y. Li // PIM International. - 2020. - Vol. 14. - № 1. - P. 57.

Nikitkin A.S., Maksyasheva I. V., Kostenko A.A.

Nikitkin A.S.

Penza State Technological University (Penza, Russia)

Maksyasheva I.V.

Penza State Technological University (Penza, Russia)

Kostenko A.A.

Penza State Technological University (Penza, Russia)

INVESTIGATION OF FEEDSTOCK PROPERTIES FOR MIM TECHNOLOGY

Abstract: article deals with rheological and thermo physical properties the developed feedstock from domestic materials.

Keywords: metal injection molding, feedstock, rheological properties.

1719