JP6316866B2

JP6316866B2 - Metal injection and back pressure system, and back pressure method

Info

Publication number: JP6316866B2
Application number: JP2016082428A
Authority: JP
Inventors: 夏宗陳; 仁安張; 詠翔張; 冠樺李
Original assignee: 中原大學
Priority date: 2016-04-15
Filing date: 2016-04-15
Publication date: 2018-04-25
Anticipated expiration: 2036-04-15
Also published as: JP2017190517A

Description

本発明は、逆圧ガスが金属材料射出に与える影響を利用し、金属粉末を均一に分布させ、引張強度を増強させ、焼結後の収縮の不均一さを改善させるシステム及び方法に関する。 The present invention relates to a system and method that utilizes the influence of reverse pressure gas on metal material injection to uniformly distribute metal powder, enhance tensile strength, and improve non-uniform shrinkage after sintering.

金属射出成型は、プラスチック射出成型、高分子ポリマー及び金属粉末の技術が結合されたものである。前記技術では、金属粉末及びバインダーに対して混合、混合錬成、加熱及び造粒等の工程を行って射出成型原料を製造し、極めて精密な特製の金型（射出機）によりグリーン体に成型し、且つ脱脂或いは焼結を経て、または自動化により高密度、高精度で形状が複雑な金属部材を高速に製造する。前記技術では、従来の金属加工の工程及びコストを減らせるという長所を有する。最後に、製品の機能及び規格の需要に基づいて、第二加工工程を実行し、例えば熱処理や表面処理等を行う。 Metal injection molding combines plastic injection molding, polymer polymers and metal powder technology. In the above technology, metal powder and binder are mixed, mixed, smelted, heated, granulated, etc., to produce an injection molding raw material, which is molded into a green body with a very precise special mold (injection machine). In addition, a metal member having a complicated shape with high density and high accuracy is manufactured at high speed through degreasing or sintering, or by automation. The above technique has an advantage in that it can reduce a conventional metal processing process and cost. Finally, based on the function of the product and the demand for the standard, the second processing step is executed, for example, heat treatment or surface treatment.

金属射出成型は精密な加工技術の一種である一方、前述した従来の技術では、現在射出成型された全ての製品には問題が発生する可能性がある。例えば、金属射出成型では、収縮率及び座屈変形量の問題が発生する。故に、金属射出成型で発生する問題を如何に克服するかが、検討すべき課題である。 While metal injection molding is a kind of precise processing technology, the above-described conventional technology may cause problems for all products currently injection molded. For example, in metal injection molding, there are problems of shrinkage rate and buckling deformation. Therefore, how to overcome the problems that occur in metal injection molding is an issue to be examined.

そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明に到った。 Therefore, the present inventor considered that the above-described drawbacks can be improved, and as a result of intensive studies, the inventors have arrived at the present invention that effectively improves the above-described problems with a rational design.

本発明は、以上の従来技術の課題を解決する為になされたものである。即ち、本発明は、金属射出及び逆圧システム、並びにその方法を提供することを主目的とする。すなわち、金属射出成型時に逆圧ガスを加えることで、金属材料が推進されて射出される際に強靭になり、引張強度が増強され、金属射出成型時に金属粉末が射出される材料中でより均一になる。金属粉末が均一に分布されることで、焼結後の収縮の不均一さが改善される。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. That is, the main object of the present invention is to provide a metal injection and back pressure system and method. That is, by adding a reverse pressure gas during metal injection molding, the metal material is toughened when propelled and injected, the tensile strength is enhanced, and the metal powder is injected more uniformly during metal injection molding become. Uniform distribution of metal powder improves non-uniform shrinkage after sintering.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る金属射出及び逆圧システムは、粒子の提供アッセンブリーと、
溶融モジュールと、逆圧モジュールと、金型モジュールとを有する形成ユニットとを備える。ここでは、前記粒子の提供アッセンブリーでは、粒子が前記溶融モジュールに提供され、前記粒子は金属粉末及びバインダーを有し、前記溶融モジュールにより前記粒子が溶融流体に形成され、前記溶融流体が前記金型モジュールに提供され、前記逆圧モジュールにより所定の圧力を有する逆圧ガスが前記金型モジュールに提供され、前記溶融流体が前記金型モジュールで凝固されてグリーン体になることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the metal injection and back pressure system according to the present invention comprises a particle providing assembly,
A forming unit having a melting module, a counter pressure module, and a mold module is provided. Here, in the particle providing assembly, the particles are provided to the melting module, the particles include a metal powder and a binder, the particles are formed into a molten fluid by the melting module, and the molten fluid is the mold. A reverse pressure gas provided to the module and having a predetermined pressure is provided to the mold module by the reverse pressure module, and the molten fluid is solidified by the mold module to become a green body.

また、本発明に係る金属射出及び逆圧方法は、
粒子を提供する工程と、粒子が溶融モジュールに提供され、前記粒子が溶融流体に形成され、前記溶融流体が金型モジュールに注入され、逆圧モジュールにより所定の圧力を有する逆圧ガスが前記金型モジュールに提供され、前記溶融流体が凝固されてグリーン体になる、グリーン体を成型する工程とを含むことを特徴とする。 In addition, the metal injection and back pressure method according to the present invention includes:
Providing particles, the particles are provided to a melting module, the particles are formed into a molten fluid, the molten fluid is injected into a mold module, and a reverse pressure gas having a predetermined pressure is generated by the reverse pressure module into the mold. Providing a mold module, and forming the green body by solidifying the molten fluid into a green body.

以上のとおり、本発明の金属射出及び逆圧システム、並びにその方法では、金属射出成型の過程において、所定の圧力を有する逆圧ガスを増加させてグリーン体にあてることにより、グリーン体の密度を高めることができる。逆圧ガスの圧力の影響を受けて、金属材料が推進されて射出される際に強靭になり、引張強度が増強される。逆圧ガスにより金属射出成型時に金属粉末が射出される材料中でより均一になり、金属粉末が均一に分布されることで、焼結後の収縮の不均一さが改善される。 As described above, in the metal injection and back pressure system and the method thereof according to the present invention, in the process of metal injection molding, the back pressure gas having a predetermined pressure is increased and applied to the green body, thereby reducing the density of the green body. Can be increased. Under the influence of the pressure of the reverse pressure gas, the metal material becomes tough when propelled and injected, and the tensile strength is enhanced. The non-uniformity of shrinkage after sintering is improved by making the metal powder more uniform in the material in which the metal powder is injected during the metal injection molding by the reverse pressure gas and by uniformly distributing the metal powder.

本発明の好ましい実施形態に係る金属射出及び逆圧システムを示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a metal injection and back pressure system according to a preferred embodiment of the present invention. 本発明の高圧ガスモジュール及び金型モジュールを示す概略図である。It is the schematic which shows the high pressure gas module and mold module of this invention. 本発明の金属射出及び逆圧方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the metal injection | pouring and back pressure method of this invention. 本発明のグリーン体（ＧｒｅｅｎＰａｒｔ）密度を示す比較図である。It is a comparison figure which shows the green body (Green Part) density of this invention. 脱脂後のグリーン体密度を示す比較図である。It is a comparison figure which shows the green body density after degreasing. 脱脂後によるグリーンが焼結を介した後の密度を示す比較図である。It is the comparison figure which shows the density after the green after degreasing passes through sintering.

以下に図面を参照して、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
（第１実施形態）
本発明に係る金属射出及び逆圧システムは、混合ユニット１０と、ミキシングユニット１１と、粉砕ユニット１２と、造粒ユニット１３と、形成ユニット１４と、脱脂ユニット１５と、焼結ユニット１６とを備える（図１参照）。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below.
(First embodiment)
The metal injection and back pressure system according to the present invention includes a mixing unit 10, a mixing unit 11, a pulverizing unit 12, a granulating unit 13, a forming unit 14, a degreasing unit 15, and a sintering unit 16. (See FIG. 1).

混合ユニット１０により、金属粉末及びバインダーが混合され、混合粉末が形成される。バインダーは、パラフィン及び高分子材料の組み合わせ或いは高分子材料である。高分子材料は、ポリプロピレンである。金属粉末の比率は、５０％〜７０％であり、好ましくは、５５％、６０％、６５％或いは７０％である。バインダー（ｂｏｎｄｉｎｇａｇｅｎｔ）がパラフィン及び高分子材料の組み合わせの場合、高分子材料の比率は１９％〜２９％であり、好ましくは、２０％、２２％、２４％、２６％或いは２８％であり、パラフィンの比率は１１％〜２１％であり、好ましくは、１２％、１４％、１６％或いは１８％である。本実施形態において、金属粉末及びバインダーの比率は説明のための例にすぎず、実際の操作においては、製品の種類や状況に応じて比率を調整でき、故に、バインダー及び金属粉末の比率が本案で示すものに制限されるわけではないことを先に説明しておく。 By the mixing unit 10, the metal powder and the binder are mixed to form a mixed powder. The binder is a combination of paraffin and a polymer material or a polymer material. The polymer material is polypropylene. The ratio of the metal powder is 50% to 70%, preferably 55%, 60%, 65% or 70%. When the binding agent is a combination of paraffin and polymer material, the ratio of polymer material is 19% to 29%, preferably 20%, 22%, 24%, 26% or 28%, The proportion of paraffin is 11% to 21%, preferably 12%, 14%, 16% or 18%. In the present embodiment, the ratio of the metal powder and the binder is merely an example for explanation, and in the actual operation, the ratio can be adjusted according to the type and situation of the product. First, it will be explained that the present invention is not limited to the above.

ミキシングユニット１１は、混合粉末を受け取ると共に混合粉末を高温で撹拌させ、バインダーが金属粉末の表面に均一に分布され、混合錬成粉末が形成される。なお、粉砕ユニット１２は、混合錬成粉末を受け取り、且つ混合錬成粉末が粉砕され、粉末が形成される。 The mixing unit 11 receives the mixed powder and stirs the mixed powder at a high temperature, so that the binder is uniformly distributed on the surface of the metal powder to form a mixed smelted powder. The pulverizing unit 12 receives the mixed smelted powder, and the mixed smelted powder is pulverized to form a powder.

造粒ユニット１３は、粉末を受け取ると共に粉末が粒子に形成される。造粒ユニット１３、粉砕ユニット１２、ミキシングユニット１１及び混合ユニット１０は共に粒子の提供アッセンブリー１７と見做せる。 The granulation unit 13 receives the powder and the powder is formed into particles. The granulating unit 13, the pulverizing unit 12, the mixing unit 11 and the mixing unit 10 can all be regarded as a particle providing assembly 17.

形成ユニット１４は、溶融モジュール１４０と、逆圧モジュール１４１と、金型モジュール１４２と、高圧ガスユニット１４３とを有する。溶融モジュール１４０は、粒子を受け取ると共に粒子が溶融流体に形成される。溶融流体は、金型モジュール１４２に提供される。逆圧モジュール１４１により逆圧ガスが金型モジュール１４２に提供され、溶融流体が金型モジュール１４２により凝固されてグリーン体（ＧｒｅｅｎＰａｒｔ）になる。 The forming unit 14 includes a melting module 140, a reverse pressure module 141, a mold module 142, and a high pressure gas unit 143. The melting module 140 receives the particles and the particles are formed into a molten fluid. The molten fluid is provided to the mold module 142. Back pressure gas is provided to the mold module 142 by the back pressure module 141, and the molten fluid is solidified by the mold module 142 to become a green body (Green Part).

更には、溶融モジュール１４０は、給料ノズル１４００を有する（図２参照）。 Furthermore, the melting module 140 includes a salary nozzle 1400 (see FIG. 2).

金型モジュール１４２は、第一半モールド１４２０と、第二半モールド１４２１と、ダイヒーター１４２７とを有する。 The mold module 142 includes a first half mold 1420, a second half mold 1421, and a die heater 1427.

第一半モールド１４２０は、キャビティ１４２２と、少なくとも１つのキャビティ温度検知器１４２５と、少なくとも１つのキャビティ検知器１４２４と、ガスダクト１４２６とを有する。キャビティ温度検知器１４２５及びキャビティ検知器１４２４は、第一半モールド１４２０の内部に設置され、且つキャビティ１４２２に隣接される。ガスダクト１４２６は、キャビティ１４２２に連通される。 The first half mold 1420 includes a cavity 1422, at least one cavity temperature detector 1425, at least one cavity detector 1424, and a gas duct 1426. Cavity temperature detector 1425 and cavity detector 1424 are installed inside first half mold 1420 and adjacent to cavity 1422. The gas duct 1426 is communicated with the cavity 1422.

第二半モールド１４２１は、材料射出ダクト１４２３と、少なくとも１つのキャビティ検知器１４２４と、少なくとも１つのキャビティ温度検知器１４２５と、を有する。第一半モールド１４２０及び第二半モールド１４２１が閉合されると、材料射出ダクト１４２３がキャビティ１４２２に連通される。給料ノズル１４００は、材料射出ダクト１４２３まで延出され、溶融流体がキャビティ１４２２に注入される。 The second half mold 1421 has a material injection duct 1423, at least one cavity detector 1424, and at least one cavity temperature detector 1425. When the first half mold 1420 and the second half mold 1421 are closed, the material injection duct 1423 is communicated with the cavity 1422. Salary nozzle 1400 extends to material injection duct 1423 and molten fluid is injected into cavity 1422.

キャビティ検知器１４２４は、キャビティ１４２２の圧力の変化を検知させ、逆圧ガスの注入時機の制御を行う。 The cavity detector 1424 detects a change in the pressure of the cavity 1422 and controls the time of injection of the reverse pressure gas.

キャビティ温度検知器１４２５は、信号によりダイヒーター１４２７に接続され、キャビティ温度検知器１４２５は、キャビティ１４２２の温度の変化を検知させ、高温ガスの注入時間の制御を行う。 The cavity temperature detector 1425 is connected to the die heater 1427 by a signal, and the cavity temperature detector 1425 detects the temperature change of the cavity 1422 and controls the injection time of the high temperature gas.

逆圧モジュール１４１は、逆圧ガス源１４１０と、圧縮機１４１１と、高圧ガス制御弁１４１２と、ガス温度検知器１４１４と、制御器１４１５と、第一分流弁１４１３とを有する。逆圧ガス源１４１０は、パイプラインにより圧縮機１４１１に結合され、圧縮機１４１１により逆圧ガス源１４１０のガスが加圧される。圧縮機１４１１は、パイプラインにより高圧ガス制御弁１４１２に結合される。高圧ガス制御弁１４１２は、パイプラインによりガス温度検知器１４１４及び第一分流弁１４１３に結合される。高圧ガス制御弁１４１２及びガス温度検知器１４１４は、信号により制御器１４１５に接続される。制御器１４１５は、ガス温度検知器１４１４により検知されたガス温度を受信すると共に、制御弁１４１２の開き具合の制御を行う。 The reverse pressure module 141 includes a reverse pressure gas source 1410, a compressor 1411, a high pressure gas control valve 1412, a gas temperature detector 1414, a controller 1415, and a first diversion valve 1413. The counter pressure gas source 1410 is coupled to the compressor 1411 by a pipeline, and the gas of the counter pressure gas source 1410 is pressurized by the compressor 1411. The compressor 1411 is coupled to the high pressure gas control valve 1412 by a pipeline. The high pressure gas control valve 1412 is coupled to the gas temperature detector 1414 and the first diversion valve 1413 by a pipeline. The high-pressure gas control valve 1412 and the gas temperature detector 1414 are connected to the controller 1415 by signals. The controller 1415 receives the gas temperature detected by the gas temperature detector 1414 and controls the degree of opening of the control valve 1412.

高圧ガスユニット１４３は、空気圧縮機１４３０と、空気乾燥器１４３１と、流量計１４３２と、第二分流弁１４３３と、ヒーター１４３４とを有する。 The high pressure gas unit 143 includes an air compressor 1430, an air dryer 1431, a flow meter 1432, a second diversion valve 1433, and a heater 1434.

空気圧縮機１４３０は、パイプラインにより空気乾燥器１４３１に結合され、空気乾燥器１４３１は、空気圧縮機１４３０により圧縮された空気の乾燥を行う。流量計１４３２は、パイプラインにより空気乾燥器１４３１に結合され、流量計１４３２により空気乾燥器１４３１からの空気量の計量を行う。流量計１４３２及び第一分流弁１４１３は、パイプラインにより第二分流弁１４３３に結合される。第二分流弁１４３３は、パイプラインによりヒーター１４３４に結合される。 The air compressor 1430 is coupled to the air dryer 1431 by a pipeline, and the air dryer 1431 performs drying of the air compressed by the air compressor 1430. The flow meter 1432 is coupled to the air dryer 1431 by a pipeline, and measures the amount of air from the air dryer 1431 by the flow meter 1432. The flow meter 1432 and the first diversion valve 1413 are coupled to the second diversion valve 1433 by a pipeline. Second shunt valve 1433 is coupled to heater 1434 by a pipeline.

第一分流弁１４１３及びヒーター１４３４は、パイプラインにより制御弁１４４に結合される。制御弁１４４は、パイプラインによりガスダクト１４２６に結合される。 The first diversion valve 1413 and the heater 1434 are coupled to the control valve 144 by a pipeline. Control valve 144 is coupled to gas duct 1426 by a pipeline.

上述したように、金型モジュール１４２の型締め後に、第一分流弁１４１３は、制御弁１４１２からの高圧ガスを第二分流弁１４３３に進入させ、流量計１４３２からのガスは、第二分流弁１４３３に流入される。高圧ガスはガスと混合されると共に、ヒーター１４３４に流入され、高温高圧ガスが形成される。高温高圧ガスは、制御弁１４４に流入され、制御弁１４４の制御により、ガスダクト１４２６を経由してキャビティ１４２２に流入され、キャビティ１４２２が加熱される。 As described above, after the mold module 142 is clamped, the first diversion valve 1413 causes the high-pressure gas from the control valve 1412 to enter the second diversion valve 1433, and the gas from the flow meter 1432 is 1433. The high pressure gas is mixed with the gas and flows into the heater 1434 to form a high temperature high pressure gas. The high-temperature high-pressure gas flows into the control valve 144, and flows into the cavity 1422 through the gas duct 1426 under the control of the control valve 144, and the cavity 1422 is heated.

または、流量計１４３２からのガスは、第二分流弁１４３３に流入されてヒーター１４３４により加熱され、制御弁１４４により制御されてガスダクト１４２６を経由してキャビティ１４２２に流入され、キャビティ１４２２が加熱される。 Alternatively, the gas from the flow meter 1432 flows into the second diversion valve 1433, is heated by the heater 1434, is controlled by the control valve 144, flows into the cavity 1422 via the gas duct 1426, and the cavity 1422 is heated. .

キャビティ１４２２中に溶融流体を有する場合、第一分流弁１４１３からの高圧ガスが、制御弁１４４に流入されると共に、制御弁１４４により制御され、ガスダクト１４２６を経由して、キャビティ１４２２に流入される。前記高圧ガスは、逆圧ガスである。前記高圧ガスの圧力は、１〜３００ｂａｒであるが、これは実際の状況に応じて変更でき、本案で示すものに制限されるわけではない。 When the melt fluid is present in the cavity 1422, the high-pressure gas from the first diversion valve 1413 flows into the control valve 144, is controlled by the control valve 144, and flows into the cavity 1422 via the gas duct 1426. . The high pressure gas is a reverse pressure gas. The pressure of the high-pressure gas is 1 to 300 bar, but this can be changed according to the actual situation and is not limited to the one shown in this proposal.

脱脂ユニット１５は、グリーン体を受け取ると共に、所定の温度でグリーン体に対して脱脂を行う。また、焼結ユニット１６は、脱脂されたグリーン体を受け取ると共に、所定の温度でグリーン体に対して焼結を行い、焼結されたグリーン体が、製品に形成される。 The degreasing unit 15 receives the green body and degreases the green body at a predetermined temperature. The sintering unit 16 receives the degreased green body and sinters the green body at a predetermined temperature, so that the sintered green body is formed in the product.

図１及び図３に示すように、本発明に係る金属射出及び逆圧方法は、以下の工程を含む。 As shown in FIGS. 1 and 3, the metal injection and back pressure method according to the present invention includes the following steps.

所定の比率の金属粉末及びバインダーが、混合ユニット１０により混合されて、混合粉末が形成される（粒子を提供する工程Ｓ１）。混合粉末がミキシングユニット１１に提供され、所定の混合錬成温度で混合錬成が行われ、混合粉末が混合錬成粉末に形成される。前記所定の混合錬成温度は、１８０℃〜２２０℃であり、好ましくは、１９０℃、１９５℃或いは２００℃である。混合錬成粉末が粉砕ユニット１２に提供され、混合錬成粉末が粉砕されて粉末になる。粉末が造粒ユニット１３に提供され、粉末が粒子に形成される。或いは、粒子の提供アッセンブリー１７では、上述の混合、混合錬成、粉砕及び造粒の動作が行われ、金属粉末及びバインダーが粒子に形成される。 A predetermined ratio of metal powder and binder are mixed by the mixing unit 10 to form a mixed powder (step S1 of providing particles). The mixed powder is provided to the mixing unit 11, and mixed smelting is performed at a predetermined mixing smelting temperature, so that the mixed powder is formed into the mixed smelted powder. The predetermined mixing temperature is 180 ° C. to 220 ° C., preferably 190 ° C., 195 ° C. or 200 ° C. The mixed smelted powder is provided to the pulverizing unit 12, and the mixed smelted powder is pulverized into powder. Powder is provided to the granulation unit 13 and powder is formed into particles. Alternatively, in the particle providing assembly 17, the above-described mixing, mixing and kneading, pulverization, and granulating operations are performed, and the metal powder and the binder are formed into particles.

グリーン体を成型する工程Ｓ２。粒子が溶融モジュール１４０に提供され、粒子が溶融流体に形成される。溶融流体が金型モジュール１４２に注入され、逆圧モジュール１４１により所定の圧力を有する逆圧ガスが金型モジュール１４２に提供される。溶融流体が凝固されてグリーン体になる。前記所定の圧力は４５ｂａｒから２００ｂａｒである。 Step S2 for forming a green body. The particles are provided to the melting module 140 and the particles are formed into a molten fluid. The molten fluid is injected into the mold module 142, and a reverse pressure gas having a predetermined pressure is provided to the mold module 142 by the reverse pressure module 141. The molten fluid is solidified into a green body. The predetermined pressure is from 45 bar to 200 bar.

グリーン体の脱脂及び焼結の工程Ｓ３。グリーン体が脱脂ユニット１５に提供され、第一所定の温度で脱脂が行われる。前記第一所定の温度は４０〜６０℃であり、好ましくは、４５℃、５０℃或いは５５℃である。 Green body degreasing and sintering step S3. The green body is provided to the degreasing unit 15 and degreasing is performed at a first predetermined temperature. Said 1st predetermined temperature is 40-60 degreeC, Preferably, it is 45 degreeC, 50 degreeC, or 55 degreeC.

バインダーが高分子材料及びパラフィンである場合、脱脂工程は冷間脱脂及び熱脱脂の２つの部分に分けられる。先ず、冷間脱脂が行われ、先にグリーン体が溶剤に投入され、パラフィンがグリーン体から脱離する。その後に熱脱脂が行われ、グリーン体が第一所定の温度で脱脂され、高分子材料がグリーン体から脱離する。 When the binder is a polymeric material and paraffin, the degreasing process is divided into two parts: cold degreasing and hot degreasing. First, cold degreasing is performed, the green body is first put into the solvent, and the paraffin is detached from the green body. Thereafter, thermal degreasing is performed, the green body is degreased at a first predetermined temperature, and the polymer material is detached from the green body.

バインダーが高分子材料である場合、酸性ガス脱脂が行われ、酸性ガスにより高分子材料がグリーン体から脱離する。 When the binder is a polymer material, acid gas degreasing is performed, and the polymer material is detached from the green body by the acid gas.

脱脂されたグリーン体が焼結ユニット１６に提供され、焼結ユニット１６が第二所定の温度でグリーン体に対して焼結を行い、グリーン体が焼結されて製品になる。前記第二所定の温度は、１２５０℃〜１５００℃であり、好ましくは、１３００℃、１３５０℃、１３８０℃、１４００℃或いは１４５０℃である。 The degreased green body is provided to the sintering unit 16, and the sintering unit 16 sinters the green body at a second predetermined temperature, and the green body is sintered into a product. Said 2nd predetermined temperature is 1250 degreeC-1500 degreeC, Preferably, they are 1300 degreeC, 1350 degreeC, 1380 degreeC, 1400 degreeC, or 1450 degreeC.

実施形態においては、金属引張試験片を例示として用いる。前記金属引張試験片のグリーン体は、１１０.０５ｍｍ×２３.０５ｍｍ×４ｍｍのサイズを有するドッグボーン型式片である。焼結後の試験片の収縮率は１５％である。 In the embodiment, a metal tensile test piece is used as an example. The green body of the metal tensile test piece is a dog bone type piece having a size of 110.05 mm × 23.05 mm × 4 mm. The shrinkage rate of the test piece after sintering is 15%.

図４は、グリーン体密度の比較図である。曲線Ａは、溶融流体が金型モジュール１４２にあるときに逆圧モジュール１４１により逆圧ガスが提供されない場合の、グリーン体の様々な位置（金型モジュール１４２の入口から近い位置、中間の位置、及び遠い位置の３つの位置）における密度の分布を表す。曲線Ｂは、溶融流体が金型モジュール１４２にあるときに逆圧モジュール１４１により圧力が５０ｂａｒの逆圧ガスが提供される場合の、グリーン体の上記の様々な箇所における密度の分布を表す。曲線Ｃは、溶融流体が金型モジュール１４２で凝固されて成型中に、逆圧モジュール１４１により圧力が１００ｂａｒの逆圧ガスが提供される場合の、グリーン体の上記の様々な箇所における密度の分布を表す。 FIG. 4 is a comparison diagram of green body density. Curve A shows the various positions of the green body (positions close to the inlet of the mold module 142, intermediate positions, etc.) when no reverse pressure gas is provided by the reverse pressure module 141 when the molten fluid is in the mold module 142. And three distant positions). Curve B represents the density distribution at the various locations of the green body when the back pressure module 141 provides back pressure gas with a pressure of 50 bar when the molten fluid is in the mold module 142. Curve C shows the density distribution at the various points in the green body when the molten fluid is solidified in the mold module 142 and the back pressure module 141 provides back pressure gas at a pressure of 100 bar during molding. Represents.

逆圧ガスの圧力が大きい場合、グリーン体の密度が大きくなり、反対に、逆圧ガスが提供されなければ、グリーン体の密度が小さくなる（図４参照）。 When the pressure of the back pressure gas is high, the density of the green body increases. On the other hand, if the back pressure gas is not provided, the density of the green body decreases (see FIG. 4).

図５は、脱脂後のグリーン体密度の比較図である。曲線Ｄは、上述の曲線Ａのグリーン体の脱脂後の密度の分布を表す。曲線Ｅは、上述の曲線Ｂのグリーン体の脱脂後の密度の分布を表す。曲線Ｆは、上述の曲線Ｃのグリーン体の脱脂後の密度の分布を表す。 FIG. 5 is a comparison diagram of green body density after degreasing. Curve D represents the density distribution after degreasing of the green body of curve A described above. Curve E represents the density distribution after degreasing of the green body of curve B described above. Curve F represents the density distribution after degreasing of the green body of curve C described above.

図５に示すように、逆圧ガスの圧力が大きい場合、脱脂されたグリーン体の密度が大きくなり、反対に、逆圧ガスが提供されない場合、脱脂されたグリーン体の密度が小さくなる。 As shown in FIG. 5, when the pressure of the counter pressure gas is high, the density of the degreased green body increases, and conversely, when the counter pressure gas is not provided, the density of the degreased green body decreases.

図６は、脱脂後のグリーン体の焼結後の密度の比較図である。曲線Ｇは、上述の曲線Ｄのグリーン体の焼結後の密度の比較図を表す。曲線Ｈは、上述の曲線Ｅのグリーン体の焼結後の密度の比較図を表す。曲線Ｉは、上述の曲線Ｆのグリーン体の焼結後の密度の比較図を表す。 FIG. 6 is a comparison diagram of the density after sintering of the green body after degreasing. Curve G represents a comparative diagram of the density after sintering of the green body of curve D described above. Curve H represents a comparative diagram of the density after sintering of the green body of curve E described above. Curve I represents a comparative diagram of the density after sintering of the green body of curve F described above.

逆圧ガスの圧力が大きい場合、焼結されたグリーン体の密度が大きくなり、反対に、逆圧ガスが提供されない場合、焼結されたグリーン体の密度が小さくなる（図６参照）。 When the pressure of the counter pressure gas is high, the density of the sintered green body increases, and conversely, when the counter pressure gas is not provided, the density of the sintered green body decreases (see FIG. 6).

結論として、本発明に係る金属射出及び逆圧システム、並びにその方法は、金属射出成型の過程において、所定の圧力を有する逆圧ガスが増加されて、グリーン体の密度が高まる。金属粉末及びバインダーは、逆圧ガスの影響により、金属粉末及びバインダーの分離の発生が大幅に低下し、主に射出口付近の剪断応力が低下する。そのため、バインダーの粘度が突然急低下することがなく、収縮が不均一なために起こる陥没や変形といった欠点が減少する。また、逆圧ガスの圧力の影響を受けて、金属材料が推進されて射出される際に強靭になり、引張強度が増強される。このため、逆圧ガスにより金属射出成型時に金属粉末が射出される材料中でより均一になり、金属粉末が均一に分布されることで、焼結後の収縮の不均一さが改善される。 In conclusion, the metal injection and back pressure system and method according to the present invention increases the density of the green body by increasing the back pressure gas having a predetermined pressure in the process of metal injection molding. In the metal powder and the binder, the occurrence of separation of the metal powder and the binder is greatly reduced due to the influence of the reverse pressure gas, and the shear stress mainly in the vicinity of the injection port is reduced. Therefore, the viscosity of the binder does not suddenly drop suddenly, and defects such as depression and deformation caused by non-uniform shrinkage are reduced. In addition, under the influence of the pressure of the reverse pressure gas, when the metal material is propelled and injected, it becomes tough and the tensile strength is enhanced. For this reason, it becomes more uniform in the material in which the metal powder is injected at the time of metal injection molding by the reverse pressure gas, and the metal powder is uniformly distributed, so that non-uniform shrinkage after sintering is improved.

上述の実施形態は、本発明の技術思想及び特徴を説明するためのものにすぎず、当該技術分野を熟知する者に本発明の内容を理解させると共に、これをもって実施させることを目的とし、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。従って、本発明の精神を逸脱せずに行う各種の同様の効果をもつ改良又は変更は、後述の請求項に含まれるものとする。 The above-described embodiments are merely for explaining the technical idea and features of the present invention, and are intended to allow those skilled in the art to understand the contents of the present invention and to carry out the same with the present invention. It is not intended to limit the scope of the claims of the invention. Accordingly, improvements or modifications having various similar effects made without departing from the spirit of the present invention shall be included in the following claims.

１０混合ユニット
１１ミキシングユニット
１２粉砕ユニット
１３造粒ユニット
１４形成ユニット
１４０溶融モジュール
１４００給料ノズル
１４１逆圧モジュール
１４１０逆圧ガス源
１４１１圧縮機
１４１２高圧ガス制御弁
１４１３第一分流弁
１４１４ガス温度検知器
１４１５制御器
１４２金型モジュール
１４２０第一半モールド
１４２１第二半モールド
１４２２キャビティ
１４２３材料射出ダクト
１４２４キャビティ検知器
１４２５キャビティ温度検知器
１４２６ガスダクト
１４２７ダイヒーター
１４３高圧ガスユニット
１４３０空気圧縮機
１４３１空気乾燥器
１４３２流量計
１４３３第二分流弁
１４３４ヒーター
１４４制御弁
１５脱脂ユニット
１６焼結ユニット
１７粒子の提供アッセンブリー
Ｓ１〜Ｓ３工程
Ａ〜Ｉ曲線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Mixing unit 11 Mixing unit 12 Crushing unit 13 Granulation unit 14 Formation unit 140 Melting module 1400 Feed nozzle 141 Back pressure module 1410 Back pressure gas source 1411 Compressor 1412 High pressure gas control valve 1413 First shunt valve 1414 Gas temperature detector 1415 Controller 142 Mold module 1420 First half mold 1421 Second half mold 1422 Cavity 1423 Material injection duct 1424 Cavity detector 1425 Cavity temperature detector 1426 Gas duct 1427 Die heater 143 High pressure gas unit 1430 Air compressor 1431 Air dryer 1432 Flow rate Total 1433 Second diversion valve 1434 Heater 144 Control valve 15 Degreasing unit 16 Sintering unit 17 Particle supply assembly S1 to S3 Steps A to I Curve

Claims

粒子の提供アッセンブリーと、
溶融モジュールと、逆圧モジュールと、金型モジュールとを有する形成ユニットとを備え、
前記粒子の提供アッセンブリーでは、粒子が前記溶融モジュールに提供され、前記粒子は金属粉末及びバインダーを有し、前記溶融モジュールにより前記粒子が溶融流体に形成され、前記溶融流体が前記金型モジュールに提供され、前記逆圧モジュールにより、４５ｂａｒから２００ｂａｒの圧力を有する逆圧ガスが前記金型モジュールに提供され、前記溶融流体が前記金型モジュールで凝固されてグリーン体（ＧｒｅｅｎＰａｒｔ）になること、
を特徴とする金属射出及び逆圧システム。 Particle assembly, and
A forming unit having a melting module, a counter pressure module, and a mold module;
In the particle providing assembly, particles are provided to the melting module, the particles have a metal powder and a binder, the particles are formed into a molten fluid by the melting module, and the molten fluid is provided to the mold module A reverse pressure gas having a pressure of 45 bar to 200 bar is provided to the mold module by the reverse pressure module, and the molten fluid is solidified in the mold module to become a green part.
Features metal injection and back pressure system.

脱脂ユニット及び焼結ユニットを更に備え、
前記脱脂ユニットは、前記グリーン体を受け取ると共に、前記グリーン体に対して脱脂を行い、前記焼結ユニットは、脱脂された前記グリーン体を受け取ると共に、前記グリーン体に対して焼結を行い、前記グリーン体が製品に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の金属射出及び逆圧システム。 A degreasing unit and a sintering unit;
The degreasing unit receives the green body and degreases the green body. The sintering unit receives the degreased green body and sinters the green body. The metal injection and back pressure system of claim 1, wherein the green body is formed into a product.

前記粒子の提供アッセンブリーは、混合ユニットと、ミキシングユニットと、粉砕ユニットと、造粒ユニットとを有し、
前記混合ユニットにより、金属粉末及びバインダーが混合されて混合粉末が形成され、
前記ミキシングユニットは、前記混合粉末を受け取ると共に、前記混合粉末を高温で撹拌させ、混合錬成粉末が形成され、
前記粉砕ユニットは、前記混合錬成粉末を受け取ると共に、前記混合錬成粉末が粉砕され、粉末が形成され、
前記造粒ユニットは、前記粉末を受け取り、前記粉末が粒子に形成されることを特徴とする、
請求項１に記載の金属射出及び逆圧システム。 The particle providing assembly includes a mixing unit, a mixing unit, a pulverizing unit, and a granulating unit,
By the mixing unit, the metal powder and the binder are mixed to form a mixed powder,
The mixing unit receives the mixed powder and stirs the mixed powder at a high temperature to form a mixed smelted powder.
The pulverization unit receives the mixed smelted powder and pulverizes the mixed smelted powder to form a powder;
The granulation unit receives the powder, and the powder is formed into particles,
The metal injection and back pressure system of claim 1.

粒子を提供する工程と、
粒子が溶融モジュールに提供され、前記粒子が溶融流体に形成され、前記溶融流体が金型モジュールに注入され、逆圧モジュールにより４５ｂａｒから２００ｂａｒの圧力を有する逆圧ガスが、前記金型モジュールに提供され、前記溶融流体が凝固されてグリーン体になる、グリーン体を成型する工程と、
を含むことを特徴とする、金属射出及び逆圧方法。 Providing a particle;
Particles are provided to the melting module, the particles are formed into a molten fluid, the molten fluid is injected into the mold module, and a reverse pressure gas having a pressure of 45 bar to 200 bar is provided to the mold module by the reverse pressure module A step of molding the green body, wherein the molten fluid is solidified into a green body;
A metal injection and back pressure method comprising:

前記粒子を提供する工程では、粒子の提供アッセンブリーは、金属粉末及び混合剤に対して混合、混合錬成、粉砕及び造粒の動作を行い、前記金属粉末及びバインダーが、粒子に形成され、或いは、所定の比率の金属粉末及びバインダーが、混合ユニットにより混合され、混合粉末が形成され、前記混合粉末がミキシングユニットに提供され、所定の混合錬成温度で混合錬成が行われ、前記混合粉末が混合錬成粉末に形成され、前記混合錬成粉末が粉砕ユニットに提供され、前記混合錬成粉末が粉砕されて粉末になり、前記粉末が造粒ユニットに提供され、前記粉末が粒子に形成されることを特徴とする、請求項４に記載の金属射出及び逆圧方法。 In the step of providing the particles, the particle providing assembly performs mixing, mixing, pulverizing, and granulating operations on the metal powder and the mixture, and the metal powder and the binder are formed into particles, or A metal powder and a binder in a predetermined ratio are mixed by a mixing unit to form a mixed powder, the mixed powder is provided to a mixing unit, mixed and smelted at a predetermined mixing temperature, and the mixed powder is mixed and smelted. Formed into a powder, the mixed smelted powder is provided to a pulverizing unit, the mixed smelted powder is pulverized into a powder, the powder is provided to a granulating unit, and the powder is formed into particles. The metal injection and back pressure method according to claim 4.

グリーン体の脱脂及び焼結の工程を更に有し、前記グリーン体が脱脂ユニットに提供され、第一所定の温度で脱脂が行われ、脱脂されたグリーン体が焼結ユニットに提供され、前記焼結ユニットにより第二所定の温度で前記グリーン体に対して焼結が行われ、前記グリーン体が焼結されて製品となることを特徴とする、請求項４に記載の金属射出及び逆圧方法。 A green body degreasing and sintering step, wherein the green body is provided to the degreasing unit, degreased at a first predetermined temperature, the degreased green body is provided to the sintering unit, 5. The metal injection and back pressure method according to claim 4, wherein the green body is sintered at a second predetermined temperature by a binding unit, and the green body is sintered into a product. .

前記グリーン体の脱脂は、冷間脱脂及び熱脱脂が順に行われ、或いは、バインダーは高分子材料であり、酸性ガス脱脂が行われ、前記酸性ガスは前記高分子材料を前記グリーン体から脱離させることを特徴とする、請求項６記載の金属射出及び逆圧方法。 The green body is degreased by cold degreasing and thermal degreasing in sequence, or the binder is a polymer material and acid gas degreasing is performed, and the acid gas desorbs the polymer material from the green body. The metal injection and back pressure method according to claim 6, wherein: