低い

May 13, 2024

2023 年 8 月 21 日

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PIM International の 2023 年春号 (52 ～ 54 ページ) では、過去数十年にわたる低圧粉末射出成形 (LPIM) の可能性の研究においてなされた重要な進歩を概説する包括的な調査について報告しました。 LPIM は、プロトタイピングや複雑なニアネット形状コンポーネントの少量生産のための費用対効果の高いプロセスであることに加えて、非常に複雑な形状の少量生産や大量生産にも、特に陶芸の分野。 高圧 PIM と比較した LPIM の主な利点としては、LPIM 機械は一般にサイズが小さく、単純な油圧機構を使用するため、設備コストとエネルギー消費量が低減されることが挙げられます。 LPIM では通常、低粘度 (<20 Pa.s) の原料が使用され、従来の PIM に使用される圧力よりも 50 ～ 200 倍低い圧力で射出されるため、金型の摩耗が少ないという利点が得られます。 ただし、LPIM にはコスト面での利点があるにもかかわらず、LPIM による金属コンポーネントの製造に関する現在の理解は、わずか数件の概念実証に限定されています。

この LPIM 調査には、カナダのモントリオールにあるエコール・ド・テクノロジー・シュペリウールでの、水噴霧によって製造された不規則な形状の鉄粉を LPIM 原料に使用するという研究への言及が含まれていました。 この研究成果の最新の結果は、AA Tafti、V Demers 著の「低圧粉末射出成形で使用される不規則鉄ベース原料の成形性と焼結特性に対する粉末サイズの影響」という論文で発表されました。モントリオールのエコール・ド・テクノロジー・シュペリウールのV・ブライロフスキー氏と、水噴霧鉄粉の製造会社であるカナダのソレル・トレーシーにあるリオ・ティント・メタル・パウダー社のG・ヴァション氏。 この論文は、Powder Technology Vol. 2 に掲載されました。 42、2023 年 3 月にオンラインで公開。

著者らは、不規則な粒子形状を有する低コストの水アトマイズ鉄粉を使用した原料の成形性に関する以前の研究で、LPIM が複雑な未加工形状の製造に適していることが実証されたと述べています。 不規則な鉄ベースの原料を使用した焼結密度に対する粉末特性と LPIM 処理条件の影響も研究されました。 したがって、この現在の研究の焦点は、LPIM 原料の成形性に及ぼすさまざまな粒子サイズの影響と、不規則な鉄ベースの粉末を使用して製造された部品の最終的な微細構造と機械的性能を研究することでした。

著者らは、鉄粉は水噴霧、高エネルギー摩擦粉砕、ふるい分けからなる 3 段階のワークフローを使用して製造されたと報告しました。 粒子サイズを小さくするために使用される磨砕粉砕プロセスは、製造された 3 つの粉末ロットの二峰性分布の原因であると考えられます: -45、-25、および -10 μm (メッシュ サイズ 325、600、および 1250 に相当) 、 それぞれ）。 ふるい分けサイズに関して、粉末 -45 μm は、45 μm のふるい開口部を通過した粒子からなる粉末ロットを表すと言われています。 作製した3種類の鉄粉の物性を表1に示します。

鉄粉は、この研究のために特別に開発された結合剤と混合されました。結合剤の構成成分（体積％）は、SA 1%、EVA 2%、CW 2%、PW 36 ～ 38%、PW 値は次のとおりです。各原料に使用される固体負荷の関数。 鉄粉原料の成形挙動は 2 段階で評価されました。 第 1 段階では、原料の粘度に対する粒子サイズの影響を評価し、すべての粉末ロットに共通の固体添加量を 57 vol.% に設定しました。 この値は、この研究で使用した最も細かい粉末の最大実行可能な固体負荷 (つまり、-10 μm) に対応します。 第 2 段階では、LPIM プロセス中の各粉末ロットの全体的な性能 (つまり、主に成形性と焼結性) を調べました。 各粉末ロットの最大固形分負荷量が原料配合に使用されました。 原料中のこの粉末負荷量は 57 ～ 59 体積%の範囲で変動し、粉末が粗くなるにつれて固体負荷量が増加することが観察されました。 著者らは、成形性分析から、原料の均一性が高く、固体添加量が 57 vol.% とわずかに低いため、-10 μm 原料が最高の成形可能性を示していることを発見しました。 図 1 は、LPIM で達成された成形性指数とスパイラルフロー距離の比較を示しています。