Исследование процессов смешивания и инжекционного литья термопластичных масс на основе нанодисперсных порошков тугоплавких соединений и парафина
Приведены результаты технологического исследования инжекционного формования изделий из термопластичных смесей на основе нанодисперсных керамических порошков. Установлено влияние дисперсности и удельного веса порошков на процесс смешивания термопластичных масс. Установлено влияние параметров инжекцио...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
|---|---|
| Datum: | 2011 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2011
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63309 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Исследование процессов смешивания и инжекционного литья термопластичных масс на основе нанодисперсных порошков тугоплавких соединений и парафина / В.В. Ивженко, В.А. Попов, Г.Ф. Сарнавская // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2011. — Вип. 14. — С. 572-578. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-63309 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Ивженко, В.В. Попов, В.А. Сарнавская, Г.Ф. 2014-05-31T10:20:23Z 2014-05-31T10:20:23Z 2011 Исследование процессов смешивания и инжекционного литья термопластичных масс на основе нанодисперсных порошков тугоплавких соединений и парафина / В.В. Ивженко, В.А. Попов, Г.Ф. Сарнавская // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2011. — Вип. 14. — С. 572-578. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2223-3938 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63309 621.762.4 Приведены результаты технологического исследования инжекционного формования изделий из термопластичных смесей на основе нанодисперсных керамических порошков. Установлено влияние дисперсности и удельного веса порошков на процесс смешивания термопластичных масс. Установлено влияние параметров инжекционного литья на формообразование заготовок. Наведені результати технологічного дослідження інжекційного формування виробів з термопластичних сумішей на основі нанодисперсних керамічних порошків. Встановлено вплив дисперсності та питомої ваги порошків на процес змішування термопластичних мас. Встановлено вплив параметрів інжекційного лиття на формоутворення заготівок. The results are given of technological studies of the injection molding of products from nanoceramic powders-based thermoplastic mixtures. The influence of dispersion and specific weight of powders on the process of mixing thermoplastic masses has been established. The effect of the injection molding parameters on shaping of parts has been determined. ru Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности Исследование процессов смешивания и инжекционного литья термопластичных масс на основе нанодисперсных порошков тугоплавких соединений и парафина Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Исследование процессов смешивания и инжекционного литья термопластичных масс на основе нанодисперсных порошков тугоплавких соединений и парафина |
| spellingShingle |
Исследование процессов смешивания и инжекционного литья термопластичных масс на основе нанодисперсных порошков тугоплавких соединений и парафина Ивженко, В.В. Попов, В.А. Сарнавская, Г.Ф. Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности |
| title_short |
Исследование процессов смешивания и инжекционного литья термопластичных масс на основе нанодисперсных порошков тугоплавких соединений и парафина |
| title_full |
Исследование процессов смешивания и инжекционного литья термопластичных масс на основе нанодисперсных порошков тугоплавких соединений и парафина |
| title_fullStr |
Исследование процессов смешивания и инжекционного литья термопластичных масс на основе нанодисперсных порошков тугоплавких соединений и парафина |
| title_full_unstemmed |
Исследование процессов смешивания и инжекционного литья термопластичных масс на основе нанодисперсных порошков тугоплавких соединений и парафина |
| title_sort |
исследование процессов смешивания и инжекционного литья термопластичных масс на основе нанодисперсных порошков тугоплавких соединений и парафина |
| author |
Ивженко, В.В. Попов, В.А. Сарнавская, Г.Ф. |
| author_facet |
Ивженко, В.В. Попов, В.А. Сарнавская, Г.Ф. |
| topic |
Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности |
| topic_facet |
Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности |
| publishDate |
2011 |
| language |
Russian |
| container_title |
Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| format |
Article |
| description |
Приведены результаты технологического исследования инжекционного формования изделий из термопластичных смесей на основе нанодисперсных керамических порошков. Установлено влияние дисперсности и удельного веса порошков на процесс смешивания термопластичных масс. Установлено влияние параметров инжекционного литья на формообразование заготовок.
Наведені результати технологічного дослідження інжекційного формування виробів з термопластичних сумішей на основі нанодисперсних керамічних порошків. Встановлено вплив дисперсності та питомої ваги порошків на процес змішування термопластичних мас. Встановлено вплив параметрів інжекційного лиття на формоутворення заготівок.
The results are given of technological studies of the injection molding of products from nanoceramic powders-based thermoplastic mixtures. The influence of dispersion and specific weight of powders on the process of mixing thermoplastic masses has been established. The effect of the injection molding parameters on shaping of parts has been determined.
|
| issn |
2223-3938 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63309 |
| citation_txt |
Исследование процессов смешивания и инжекционного литья термопластичных масс на основе нанодисперсных порошков тугоплавких соединений и парафина / В.В. Ивженко, В.А. Попов, Г.Ф. Сарнавская // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2011. — Вип. 14. — С. 572-578. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT ivženkovv issledovanieprocessovsmešivaniâiinžekcionnogolitʹâtermoplastičnyhmassnaosnovenanodispersnyhporoškovtugoplavkihsoedineniiiparafina AT popovva issledovanieprocessovsmešivaniâiinžekcionnogolitʹâtermoplastičnyhmassnaosnovenanodispersnyhporoškovtugoplavkihsoedineniiiparafina AT sarnavskaâgf issledovanieprocessovsmešivaniâiinžekcionnogolitʹâtermoplastičnyhmassnaosnovenanodispersnyhporoškovtugoplavkihsoedineniiiparafina |
| first_indexed |
2025-11-26T16:10:23Z |
| last_indexed |
2025-11-26T16:10:23Z |
| _version_ |
1850764492184485888 |
| fulltext |
Выпуск 14. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
572
УДК 621.762.4
В. В. Ивженко, канд. техн. наук, В. А. Попов, Г. Ф. Сарнавская
Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СМЕШИВАНИЯ И ИНЖЕКЦИОННОГО ЛИТЬЯ
ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ МАСС НА ОСНОВЕ НАНОДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ
ТУГОПЛАВКИХ СОЕДИНЕНИЙ И ПАРАФИНА
Приведены результаты технологического исследования инжекционного формования изделий
из термопластичных смесей на основе нанодисперсных керамических порошков. Установлено влия-
ние дисперсности и удельного веса порошков на процесс смешивания термопластичных масс. Уста-
новлено влияние параметров инжекционного литья на формообразование заготовок.
Ключевые слова: нанодисперсный порошок, нитрид кремния, нитрид титана, термопла-
стичная масса, инжекционное литье.
Введение
Технология инжекционного формования (ИФ) изделий из керамических и металлокерамиче-
ских материалов все шире используется в промышленности ведущих стран и является наиболее эф-
фективной при производстве деталей сложных форм. Суть этой технологии состоит в получении
термопластичных литейных систем из порошков твердых материалов в смеси с органическими свя-
зующими с последующей заливкой этих систем в металлические формы. Литейные системы охлаж-
даются в формах до температуры отвердения при этом формируются заготовки с конфигурацией ра-
бочей части форм. Для получения изделий заготовки нагревают до температур спекания порошков. В
технологии ИФ в качестве связующего обычно применяют термопластичные органические связки [1].
Состав связки выбирают исходя из основных требований, предъявляемых к термопластичным
массам: выбранный состав связки должен обеспечивать минимальную концентрацию связующего,
необходимую для образования литейной системы; максимальный коэффициент упаковки частиц в
системе (Куп); минимальную вязкость системы; минимальную объемную усадку; максимальную
механическую прочность материала после инжекционного литья. В качестве основы термопла-
стичных связок для керамических и металлокерамических порошков наиболее часто применяют
парафиновые связки [1, 2]. Для парафина характерны низкая температура плавления (51,2 °С) и
кристаллизации (54–55 °C), низкая вязкость (0,73 Па·с при 70 °С) и небольшая объемная усадка
при охлаждении (10 %). Для улучшения литейной способности в их состав вводят поверхностно-
активные вещества: олеиновую и стеариновую кислоты, животные жиры, пчелиный воск и др.
Процесс подготовки термопластичной массы заключается в смешивании порошка со связкой при
соответствующей температуре. Существует только нижний предел, определяющий минимальное
количество связки, при котором из порошка при определенных условиях приготовления можно
получить литейную систему. Уменьшению количества технологической связки, необходимой для
образования литейной системы, способствует не только правильный подбор компонентов связ-
ки, но и создание оптимальных условий смешивания (температурный режим, длительность и
интенсивность механического воздействия, порядок смешивания). Существуют три способа при-
готовления термопластичных масс: непрерывное, фракционное и одновременное введение по-
рошка в связку [1]. При одновременном введении в связку всего порошка масса получается
вязкой и неоднородной; при непрерывном или фракционном введении достигаются равномерное
смешивание компонентов и максимальная степень заполнения объема термопластичной массы
частицами порошка.
Основными параметрами инжекционного литья заготовок из термопластичных масс являются
температура смеси, скорость инжектирования, давление на термопластичную массу в форме, ско-
рость охлаждения заготовки [3]. Параметры процесса обычно подбирают опытным путем с соблюде-
нием следующих правил: скорость подачи смеси при заполнении должна быть постоянной; расплав-
ленная смесь при заполнении не должна кристаллизоваться; скорость инжектирования должна обес-
печивать заполнение критических участков формы и литниковой системы.
РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
573
Цель настоящей работы – исследовать процесс получения термопластичных масс на основе
нанодисперсных порошков тугоплавких соединений и парафина с максимальным значением Куп, а
также экспериментально исследовать влияние параметров инжекционного литья на формование заго-
товок из термопластичных масс на основе нанодисперсных порошков. Эта работа является развитием
ранее проведенных в ИСМ НАН Украины исследований процессов инжекционного формования из-
делий из технической керамики [4–6].
Методика эксперимента
Для исследования процессов смешивания и инжекционного литья термопластичных масс на
основе нанодисперсных порошков тугоплавких соединений и парафина определили следующие объ-
екты исследований: нанопорошки TiN, Si3N4; композиции нанопорошков состава (% по массе)
40 % TiN – 55 % АlN – 5 % Mo, 95 % Si3N4 – 5 % АlN, 90 % Si3N4 – 10 % TiN; микронанодисперсная
композиция порошков состава 60 % (Si3N4 – MgO) – 40 % нано TiN. В работе использовали термо-
пластичное связующее на основе парафина и воска. Соотношение компонентов следующее: 94 % (по
массе) парафина, 6 % (по массе) пчелиного воска. Подготавливали термопластичные массы на трех-
скоростном смесительном устройстве установки для горячего шликерного литья [7]. Для получения
образцов использовали установку для инжекционного литья заготовок из нанодисперсных и микро-
нанодисперсных композиций порошков [8].
Результаты и их обсуждение
Результаты экспериментов по смешиванию исследуемых нанодисперсных порошков с термо-
пластичным связующим на основе парафина и воска показали, что в интервале возможных темпера-
тур (62–82 ºС) получить литейные системы “нанодисперсный порошок (TiN, Si3N4, AlN) – парафин”
обычным способом введения порошка в связку (непрерывным, фракционным) невозможно. При этом
наблюдаются комкование массы и ее концентрация на поверхности стакана смесителя.
В этой связи разработали технологию смешивания порошков со связующим, основанную на
том, что в расплавленное связующее поэтапно добавляется порошок под механическим воздействи-
ем. Первый этап – втирание порошка в связующее, второй этап – достижение необходимой литейной
способности системы фракционным способом введения связующего в термопластичную массу, пере-
мешиваемую каландром. Результаты исследования процесса смешивания на втором этапе показали,
что он обеспечивается при минимальной температуре 78 ºС. Смешивание термопластичных масс на
основе микродисперсных порошков AlN, Si3N4, SiC, WC проводили при температуре 65 ºС [5]. Таким
образом, при подготовке масс на основе нанодисперсных порошков и парафина минимальная темпе-
ратура процесса повышается на 13 ºС. Характеристики полученных термопластичных масс на основе
нанодисперсных порошка TiN, порошковых композиций TiN – AlN – Mo, Si3N4 – AlN, Si3N4 – TiN
приведены в табл. 1. Граничные концентрации связующего для получения выходных масс с макси-
мальной упаковкой вещества повышаются относительно масс на основе микродисперсных порошков
AlN, Si3N4, SiC, WC на 33 % (TiN), 51 % (TiN – AlN – Mo), 84 % (Si3N4 – TiN), 87 % (Si3N4 – AlN).
Результаты исследования процесса смешивания на втором этапе показали также, что на дли-
тельность процесса влияет удельный вес термопластичной массы. Установлено, что при увеличении
удельного веса продолжительность подготовки массы уменьшается. Анализ результатов показал, что
при увеличении удельного веса массы на 4, 30, 88 % продолжительность ее подготовки уменьшается
соответственно в 1,2; 2,2; 3,5 раза; при этом коэффициент упаковки массы увеличивается. Зависимо-
сти длительности смешивания и коэффициента упаковки термопластичных масс на основе нанодис-
персных порошков от их удельного веса показаны на рис. 1. При увеличении удельного веса с 1,36 до
2,56 г/см3 коэффициент упаковки увеличивается с 0,20 до 0,37.
Термопластичные массы на основе гранулированного нанодисперсного TiN, микронанодис-
персной композиции порошков состава 55,8 мас. % Si3N4 – 4,2 мас. % MgO – 40 мас. % нано TiN бы-
ли получены фракционным способом введения порошка в связующее. Зависимости длительности
смешивания термопластичных масс от их коэффициента упаковки показаны на рис. 2. Для сравнения
приведены результаты аналогичного исследования процесса смешивания термопластичной массы на
основе Si3N4 со средним размером частиц 1,3 мкм [5]. Результаты исследования показали, что гра-
ничные концентрации связующего для получения выходящих масс с максимальным коэффициентом
упаковки вещества повышаются относительно масс на основе микродисперсных порошков на 33 %
(нано TiN) и 14 % (Si3N4 – MgO – нано TiN). При этом продолжительность подготовки масс увеличи-
вается соответственно в 1,9 и 1,2 раза.
Выпуск 14. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
574
РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
575
Рис. 1. Зависимости длительности смешивания (t) термопластичных масс на основе нанодис-
персных порошков (1) и коэффициента упаковки (Куп) термопластичных масс (2) от их удельного веса (ρ)
Рис. 2. Зависимости длительности смешивания термопластичных масс (t) от их коэффици-
ента упаковки (Куп): 1 (■) – масса на основе нанодисперсного порошка TiN; 2 (x) – масса на основе
микронанодисперсной композиции порошков состава 55,8 мас. % Si3N4 – 4,2 мас. % MgO – 40 мас. %
TiN; 3 (8) – масса на основе микродисперсного порошка состава 93 мас. % Si3N4 – 7 мас. % MgO
При исследовании процесса инжекционного литья модельных образцов из термопластичных
масс на основе нанодисперсных порошков и микронанодисперсных композиций порошков использо-
вали пресс-форму для получения изделий размером Ø5,9х8,1 мм (объемом 0,22 см3). Исследовали
термопластичные массы на основе нанодисперсных порошка нитрида титана и композиций порошков
состава 40 мас. % TiN – 55 мас. % AlN – 5 мас. % Mo, 95 мас. % Si3N4 – 5 мас. % АlN, 90 мас. % Si3N4
– 10 мас. % TiN, а также микронанодисперсную композицию порошков состава (93 мас. % Si3N4 –
7 мас. % MgO) – нанодисперсный TiN (40 мас. %). Характеристики исследуемых термопластичных
масс приведены в табл. 2.
Выпуск 14. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
576
Таблица 2. Характеристики исследуемых термопластичных масс
№
п/п Состав шихты, мас., %
Средний раз-
мер частиц
порошка, мкм
Содержание связующего, % Вязкость,
Па·с
(при 78 ºС)по массе по объему
1 100 % TiN нано 22,3 63,4 17
2 40 % TiN, 55% АlN, 5 % Mo нано 36,5 71,9 16
3 95 % Si3N4, 5 % АlN нано 52,9 80,0 12
4 90 % Si3N4, 10 % TiN нано 50,1 78,9 13
5 55,8 % Si3N4; 4,2 % MgO;
40 % TiN
1,3 +
+ нано
19,3 50,6 18
Эксперименты проводили при температуре термопластичной массы 60, 62, 68, 76, 82 ºС и дав-
лении инжектирования 0,5 МПа на установке для шликерного литья, при давлении 2,0 и 9,5 МПа на
установке для инжекционного литья. Результаты исследований влияния режимов инжекционного литья
(температуры, давления) и характеристик термопластичных масс на характер дефектов в модельных
образцах из термопластичных материалов приведены в табл. 3. Для сравнения представлены результа-
ты ранее проведенных исследований процесса инжекционного литья модельных образцов из термопла-
стичных масс на основе микродисперсных порошков нитрида алюминия и нитрида кремния [6].
Таблица 3. Влияние режимов инжекционного литья и характеристик термопластичных масс на
характер дефектов в модельных образцах из термопластичных материалов
№
п/п
Характеристика термопластичной массы Дав-
ление
формо-
вания,
МПа
Температура формования,
ºС
Состав шихты,
мас. %
Содер-
жание свя-
зу-ющего,
об. %
Вяз-
кость,
Па·с
Характер дефектов
60 62 68 76 82
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1
2
3
95 % АlN, 5 % Y2O3
95 % АlN, 5 % Y2O3
95 % АlN, 5 % Y2O3
34,4
34,4
34,4
20
20
20
0,5
2,0
9,5
-
5
5
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
4
5
6
95 % АlN, 5 % Y2O3
95 % АlN, 5 % Y2O3
95 % АlN, 5 % Y2O3
32,4
32,4
32,4
26
26
26
0,5
2,0
9,5
-
5
5
-
0
0
,
,
,
,
,
,
,
,
,
7
8
9
93 % Si3N4, 7% MgO
93 % Si3N4, 7% MgO
93 % Si3N4, 7% MgO
42,8
42,8
42,8
20
20
20
0,5
2,0
9,5
-
5
5
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
10
11
12
93 % Si3N4, 7% MgO
93 % Si3N4, 7% MgO
93 % Si3N4, 7% MgO
42,1
42,1
42,1
25
25
25
0,5
2,0
9,5
-
5
5
-
0
0
,
,
,
,
,
,
,
,
,
13
14
15
100 % TiN (нано)
100 % TiN (нано)
100 % TiN (нано)
63,4
63,4
63,4
17
17
17
0,5
2,0
9,5
-
-
-
-
-
-
5
5
5
,
,
,
,
,
,
16
17
18
40 % TiN, 55% АlN, 5 %
Mo (нано)
40 % TiN, 55% АlN, 5 %
Mo (нано)
40 % TiN, 55% АlN, 5 %
Mo (нано)
71,9
71,9
71,9
16
16
16
0,5
2,0
9,5
-
-
-
-
-
-
5
5
5
,
,
,
,
,
,
Примечание.- – нет заполнения;5 – недолив;0 – неслитины;, – нет дефектов
РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
577
Окончание табл. 3
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
19
20
21
95 % Si3N4, 5 % АlN
(нано)
95 % Si3N4, 5 % АlN
(нано)
95 % Si3N4, 5 % АlN
(нано)
80,0
80,0
80,0
12
12
12
0,5
2,0
9,5
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0
0
0
,
,
,
22
23
24
90 % Si3N4, 10 % TiN
(нано)
90 % Si3N4, 10 % TiN
(нано)
90 % Si3N4, 10 % TiN
(нано)
78,9
78,9
78,9
13
13
13
0,5
2,0
9,5
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0
0
0
,
,
,
25
26
27
55,8 % Si3N4;
4,2 % MgO; 40 % нано
TiN
55,8 % Si3N4;
4,2 % MgO; 40 % нано
TiN
55,8 % Si3N4;
4,2 % MgO; 40 % нано
TiN
50,6
50,6
50,6
18
18
18
0,5
2,0
9,5
-
-
-
-
5
5
,
,
,
,
,
,
,
,
,
Установлено, что при исследуемом давлении инжектирования эффективный интервал темпе-
ратуры процесса существенно уменьшается для термопластичных масс на основе нанодисперсных
порошков. Так, для термопластичных масс на основе микродисперсных порошков он составляет 62–
82 ºС и 68–82 ºС и зависит от вязкости, удельного веса термопластичной массы. При более низкой
температуре процесса нет впрыска в полость пресс-формы или наблюдаются такие дефекты в изде-
лии, как недолив и неслитины. При более высокой температуре термопластичная масса в питателе
установки вспучивается. Для термопластичных масс на основе нанодисперсных порошка TiN вязко-
стью 17 Па·с и композиции порошков TiN – AlN – Mo вязкостью 16 Па·с эффективный интервал тем-
пературы снижается до 76–82 ºС, для термопластичных масс на основе нанодисперсных композиций
порошков Si3N4 – АlN вязкостью 12 Па·с, Si3N4 – TiN вязкостью 13 Па·с снижается до узкого диапа-
зона (инжектирование происходит без видимых дефектов при температуре 82 ºС). Таким образом,
эффективный интервал температуры инжектирования термопластичных масс на основе нанодисперс-
ных порошков зависит не от их вязкости, а от удельного веса массы – с увеличением удельного веса
процесс инжектирования улучшается.
Для термопластичных масс на основе микронанодисперсной композиции порошков состава
55,8 мас. % Si3N4 – 4,2 мас. % MgO – 40 мас. % нано TiN вязкостью 18 Па·с эффективный интервал
температур инжектирования составляет 68–82 ºС и соответствует эффективному интервалу темпера-
туры термопластичных масс на основе микронных порошков.
Результаты исследования зависимости плотности термопластичных материалов, полученных
из исследуемых масс на основе нанодисперсных порошков, микронанодисперсных композиций по-
рошков, от давления инжектирования, а также результаты ранее проведенных аналогичных исследо-
ваний для термопластичных масс на основе микродисперсных порошков [7] показаны на рис. 3.
Влияния давления инжектирования на плотность термопластичных материалов на основе на-
нодисперсных порошков и субмикронного карбида кремния не обнаружено. Плотность материалов
на основе микро-нанодисперсных композиций порошков Si3N4 – MgO – нано TiN повышается на 1–
1,5 % с увеличением давления от 0,5 до 2–9,5 МПа.
Выпуск 14. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
578
Рис. 3. Зависимости плотности (ρ) термопластичных материалов от давления инжектиро-
вания (Р): 1 (∆) – 57,2 об. % Si3N4 – 48,2 об. % парафина (Тинж = 76 ºС); 2 (■) – 36,6 об. % нано TiN –
63,4 об. % парафина (Тинж = 82 ºС); 3 (♦) – 28,2 об. % нано (TiN – AlN – Mo) – 71,9 об. % парафина
(Тинж = 82 ºС); 4 (●) – 19,3 об. % нано (Si3N4 – AlN) – 80,0 об. % парафина (Тинж = 82 ºС); 5 (▲) – 21,1
об. % нано (Si3N4 – TiN) – 78,9 об. % парафина (Тинж = 82 ºС); 6 (x) – 49,4 об. % (Si3N4 – MgO – нано
TiN) – 50,6 об. % парафина (Тинж = 82 ºС)
Наведені результати технологічного дослідження інжекційного формування виробів з тер-
мопластичних сумішей на основі нанодисперсних керамічних порошків. Встановлено вплив дисперс-
ності та питомої ваги порошків на процес змішування термопластичних мас. Встановлено вплив
параметрів інжекційного лиття на формоутворення заготівок.
Ключові слова: нанодисперсний порошок, нітрид кремнію, нітрид титану, термопластична
маса, інжекційне лиття.
The results are given of technological studies of the injection molding of products from nano-
ceramic powders-based thermoplastic mixtures. The influence of dispersion and specific weight of powders
on the process of mixing thermoplastic masses has been established. The effect of the injection molding
parameters on shaping of parts has been determined.
Key words: nanodispersed powder, silicon nitride, titanium nitride, thermoplastic mass, the injection
molding.
Литература
1. Грибовский П.О. Керамические твердые схемы. – М.: Энергия, 1971. – 448 с.
2. Li Y., Huang B., Qu X. Viscosity and melt rheology of metal injection moulding feedstocks // Powder
Metallurgy. – 1999. – 42, – N. 1. – P. 86–90.
3. German R.M. Powder injection molding // Metal Powd. Industr. Fed. (MPIF), Princeton, USA. – 1990. – 521 p.
4. Экспериментальные исследования и моделирование инжекционного литья изделий сложных
форм из технической керамики /Н.В. Новиков, В.В. Ивженко, А.А. Лещук и др.// Сверхтвердые
матер. – 2004. – № 5. – С. 3–19.
5. Ивженко В.В., Попов В.А., Сарнавская Г.Ф. Исследование процесса смешивания термопластич-
ных масс на основе порошков тугоплавких соединений и парафина // Сверхтвердые матер. – 2008.
– № 3. – С. 56–61.
6. Ивженко В.В. Исследование влияния параметров инжекционного литья термопластичных масс на
основе порошков AlN, Si3N4, SiC, WC на процесс формования заготовок // Породоразрушающий и
металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения:
Сб. науч. тр. – К: ИСМ им. В.Н. Бакуля НАН Украины, 2008. – Вып. 11. – С. 407–411.
|