CZ2010515A3 - Testovací výstrik pro hodnocení fázové separace u PIM kompoundu - Google Patents
Testovací výstrik pro hodnocení fázové separace u PIM kompoundu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2010515A3 CZ2010515A3 CZ20100515A CZ2010515A CZ2010515A3 CZ 2010515 A3 CZ2010515 A3 CZ 2010515A3 CZ 20100515 A CZ20100515 A CZ 20100515A CZ 2010515 A CZ2010515 A CZ 2010515A CZ 2010515 A3 CZ2010515 A3 CZ 2010515A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- flat
- members
- series
- test
- end solid
- Prior art date
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 title claims description 19
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 16
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 claims abstract description 12
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 15
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 15
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 2
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 229910001111 Fine metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010310 metallurgical process Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000010094 polymer processing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Testovací výstrik sestává z dvou až peti sériových plochých clenu (1) ve tvaru rámecku, jejichž vnitrní geometrie je navzájem shodná a vnejší rozmery i tlouštka jsou u každého následného clenu menší než u clenu predchozího, pricemž na poslední ze sériových plochých clenu (1) navazuje koncový plný plochý clen (2), odpovídající svým tvarem a rozmery vnitrní geometrii sériových plochých clenu (1). Všechny uvedené cleny jsou spolu postupne propojené krcky (3). Testovací výstrik je s výhodou vytvoren tak, že sériové ploché cleny (1) i koncový plný plochý clen (2) mají ctvercový tvar, pricemž strana ctverce u koncového plného plochého clenu (2) je v intervalu 5 až 20 mm.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká testovacího výstřiku z PIM kompoundů, který je určen pro hodnocení fázové separace u těchto materiálů v závislosti na tokových drahách a k prevenci vzniku skrytých i zjevných materiálových vad. Systém je využitelný zejména pro aplikace v medicíně, automobilovém a elektrotechnickém průmyslu.
Dosavadní stav techniky
Technologický postup vstřikování kovových a keramických prášků, tzv. PIM (Powder Injection Moulding) je způsob produkce kovových a keramických výrobků využívající kombinace technologií zpracování polymerních materiálů - vstřikování - a metalurgického postupu - slinování práškových materiálů. Jedná se tedy o mezioborovou technologii, jejíž výsledky se uplatňují v mnoha různých průmyslových odvětvích, jako je zejména zdravotnictví, automobilový průmysl, spotřební průmysl, elektrotechnika, zbrojní průmysl a jiné. Metoda je vhodná a ekonomicky efektivní pro výrobu vysoce tvarově komplexních a rozměrově přesných produktů, kde oproti obrábění nabízí výhodu bezodpadové technologie, tedy šetření materiálových nákladů oproti obrábění až 90 %, a zároveň drastické redukce výrobní ceny s objemem produkce. PIM technologie splňuje podmínky modernizace a optimalizace tradičních výrob, zvýšení výkonnosti, bezpečnosti výroby a šetrnosti k životnímu prostředí ve smyslu udržitelnosti a šetření zdrojů.
Technologie výroby dílů z PIM kompoundů je založena na vstřikování práškové směsi jemného kovovcho/keramického prášku (o velikosti částic 0.1 až 20 pm) homogenizované s polymemím pojivém do horkého prostředí dutiny formy, kde se tato dvousložková prášková směs velmi rychle mění na polymerní taveninu s obsahem kovového a/nebo keramického prášku, dráha vstřiku PIM kompoundu pak pokračuje jako toková dráha taveniny až do okamžiku, kdy materiál zcela zaplní dutinu formy. Po ochlazení a uvolnění z formy je získán výrobek, z něhož se v další fázi procesu odstraní polymerní pojivo, a zbylý nyní značně porézní kovový nebo keramický výrobek jc následně spékán do finální hustoty.
• *
Kvalita produktů vyrobených technologií vstřikování prášků do značné míry závisí na úrovni zvládnutí problematiky separace fází během vstřikování. Separace fází má několik příčin. I přes úplnou homogenizaci obou složek PIM kompoundů dochází během vstřikování ke ztrátě adheze mezi částicemi kovového/keramického prášku a polymemím pojivém. Následkem toho se na specifických místech výstřiku objevuje zvýšená koncentrace pojivá, vedoucí k vizuálním i mechanickým vadám finálního výrobku. Tento jev je tím výraznější, čím delší jsou tokové dráhy, prudší změny jejich směru, obtékání větších překážek a následné spojování oddělených tokových drah za překážkami. Separace fází pak zapříčiňuje vizuální vady, pórovitost, zborcení a tvorbu prasklin.
S cílem sledovat a hodnotit separaci fází u jednotlivých PIM kompoundů a optimalizovat tak materiály pro tuto technologii byly používány různé koncepce geometrie testovacích PIM výstřiku. Zařazení tzv. rizikových geometrických prvků se odráží ve tvaru dutiny testovacích forem dosud používaných pro PIM — vedle kruhové spirály je to i čtvercová spirála, ale také cik-cak testovací výstřik.
Uvedené tvary výstřiků a tím dané tvary dutiny formy jsou primárně vytvořeny a používány k testování zatékavosti pouze homogenních polymemích tavenin a tudíž neobsahují všechny kritické prvky potřebné pro vyhodnocení fázové separace dvousložkových PIM kompoundů. Čtvercová testovací spirála, a v ještě větší míře cik-cak testovací výstřik, obsahují jako jediný kritický prvek náhlé změny směru toku materiálu. Další rizikové geometrie, které mohou do značné míry vyhodnotit technologické kvality PIM kompoundů, jsou zejména náhlé změny průřezu (vtoky), stokové čáry a tenké filmy. Dosud používané testovací výstřiky tyto uvedené jevy zatím vůbec nezohledňují a neposkytují podmínky pro jejich mapování. Proto lze shrnout charakteristiky dosud známých a používaných výstřiků pro testování PIM kompoundů jako nedostačující.
Podstata vynálezu
Uvedené nevýhody a nedostatky dosud známých testovacích výstřiků do značné míry odstraňuje testovací výstřik pro hodnocení fázové separace u PIM kompoundů podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že testovací výstřik sestává z dvou až pěti sériových plochých členů ve tvaru rámečků, jejichž vnitřní geometrie je navzájem shodná a vnější rozměry i tloušťka jsou u každého následného členu menší než u členu předchozího, a
•· v • · ·->
• ·· ·3 žc na poslední ze sériových plochých členů navazuje koncový plný plochý člen, odpovídající svým tvarem a rozměry vnitřní geometrii sériových plochých členů, přičemž všechny uvedené členy jsou spolu postupně propojeny krčky.
Výhodné provedení testovacího výstřiku podle vynálezu má sériové ploché členy i koncový plný plochý člen čtvercového tvaru, přičemž strana čtverce u koncového plného plochého členu je v intervalu 5 až 20 mm.
Sériové ploché členy i koncový plný plochý člen jsou s výhodou uspořádány do osově souměrného tvaru, v němž krčky navzájem propojují středy stran navazujících sériových plochých členů i koncového plného plochého členu. Sériové ploché členy jsou s výhodou opatřeny drážkami umístěnými v konstantní vzdálenosti od sebe a orientovanými kolmo k obvodu sériových plochých členů.
Tloušťka sériových plochých členů je s výhodou v intervalu 0,5 až 7 mm a tloušťka koncového plného plochého členu je s výhodou v intervalu 0,05 až 0,7 mm. Délka krčků pak jc s výhodou v intervalu 0,2 až 3 mm a jejich tloušťka přednostně v intervalu 0,1 až 2 mm.
Testovací výstřik podle vynálezu je výhodný tím, že obsahuje všechny dříve uvedené rizikové geometrie ovlivňující fázovou separaci, tedy náhlé změny směru toku materiálu, ale i náhlé změny průřezu (vtoky), stokové čáry a tenké filmy. Tyto rizikové geometrie byly určeny pozorováním a systematickým hodnocením různých P1M výstřiků. Proto testovací výstřik podle vynálezu umožňuje komplexní pozorování a hodnocení fázové separace a tím i kvality jednotlivých PIM směsí pro danou technologickou aplikaci.
Přehled obrázků na výkresech
Konstrukční provedení geometrie testovacího výstřiku je blíže objasněno pomocí přiloženého výkresu, na němž je znázorněn reprezentativní příklad testovacího výstřiku v prostorovém pohledu.
Příklad provedení vynálezu
Jak je vidět z obr. 1 přiloženého výkresu, testovací výstřik podle příkladného provedení je složen ze tří sériových plochých členů ]_a, lb, lc ve tvaru čtvercových rámečků, vždy s vnitřním rozměrem 10x10 mm, a následujícího koncového plného plochého členu 2 o «· · · φ
rozměru 10x10 mm a tloušťce 0,3 mm. Všechny tyto ploché členy jsou postupně propojeny krčky 3 čtvercového průřezu 0,5x0,5 mm a délky 1 mm. Šířka i tloušťka rámečku prvního (ve směru toku) ze sériových plochých členů la jc 3 mm, u druhého ze sériových plochých členů 1 b je to 2.5 mm a u třetího sériového plochého členu lc jc to 2 mm. Na každém ze tří čtvercových sériových plochých členů l_a, lb. lc je zhotoveno v konstantní vzdálenosti od sebe 16 kolmých drážek 4, vždy v počtu čtyř po každé straně rámečku.
Jak je zřejmé, tloušťka a šířka rámečků - sériových plochých členů ba, lb, lc - ve směru toku postupně klesá, aby mohla být sledována změna fázové separace v závislosti na změně - poklesu průřezu. Drážky 4 umístěné na lícové straně sériových plochých členů Ta, lb, lc jsou určeny pro usnadnění měření délkových změn. Krčky 3 simulují chování PIM materiálu na vtoku. Stejně jako u sériových plochých členů 1 lze i průřez krčků 3 ve směru toku postupně zmenšovat a hodnotit tak závislost fázové separace n průřezu vtoku. Testovací výstřik podle vynálezu také umožňuje pozorovat a hodnotit fázovou separaci na tzv. stokové čáře, která vzniká vždy před následujícím krčkem 3 ve směru toku materiálu. V jiných případech pak koncový plný plochý člen 2 testovacího výstřiku slouží jako „evakuační zóna“ pro materiál a lze jej využít k hodnocení další materiálové charakteristiky, jakou je například tendence k úniku materiálu do dělicí roviny - jev, který je rovněž kriticky pro fázovou separaci.
Testovací výstřik podle vynálezu pak má oproti dnes používaným výhodu v možnosti postupného sledování progrese fázové separace. Ve většině případů je separace na některých místech testovacího výstřiku přímo viditelná. Fázová separace je tak mnohem lépe měřitelná pomoci mikroskopu či jiných zobrazovacích metod. Výsledné testovací výstřiky pak mohou být testovány podle potřeby na složení (poměr pojivo/plnivo), zkroucení, smrštění, drsnost, lesk, rozměrové odchylky apod. Řešení podle vynálezu není tedy určeno pouze k měření náchylnosti PIM směsí k separaci fází, ale také k přímému zjišťování dopadů fázové separace určité směsi na kvalitu finálního výrobku.
Průmyslová využitelnost
Testovací výstřik podle vynálezu je využitelný při hodnocení a optimalizaci PIM směsí pro výrobky směrované zejména do zdravotnictví, automobilového průmyslu, spotřebního průmyslu, elektrotechniky, zbrojního průmyslu a pro jiné obdobné aplikace.
Claims (6)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Testovací výstřik pro hodnocení fázové separace u P1M kompoundů, vyznačující se t í m, že sestává z dvou až pěti sériových plochých členů (1) ve tvaru rámečků, jejichž vnitřní geometrie je navzájem shodná a vnější rozměry i tloušťka jsou u každého následného členu menší než u členu předchozího, a že na poslední ze sériových plochých členů (1) navazuje koncový plný plochý člen (2), odpovídající svým tvarem a rozměry vnitřní geometrii sériových plochých členů (1), přičemž všechny uvedené členy jsou spolu postupně propojeny krčky (3).
- 2. Testovací výstřik podle nároku 1,vyznačuj ící se tím, že sériové ploché členy (1) i koncový plný plochý člen (2) mají čtvercový tvar, přičemž strana čtverce u koncového plného plochého členu (2) je v intervalu 5 až 20 mm.
- 3. Testovací výstřik podle nároku 1 a 2, vy zn ač uj í c í se t í m, že sériové ploché členy (1) i koncový plný plochý člen (2) jsou uspořádány do osově souměrného tvaru, v němž krčky (3) navzájem propojují středy stran navazujících sériových plochých členů (1) i koncového plného plochého členu (2).
- 4. Testovací výstřik podle nároku 1,vyznačující se tím, že sériové ploché členy (1) jsou opatřeny drážkami (4) umístěnými v konstantní vzdálenosti od sebe a orientovanými kolmo k obvodu sériových plochých členů (1).
- 5. Testovací výstřik podle nároku 1,vyznačuj ící se t í m, že tloušťka sériových plochých členů (1) je v intervalu 0.5 až 7 mm a tloušťka koncového plného plochého členu (2) je v intervalu 0,05 až. 0,7 mm.
- 6. Testovací výstřik podle nároku 1, vyznačuj ící se t i m, že délka krčků (3) je v intervalu 0,2 až 3 mm a jejich tloušťka je v intervalu 0,1 až 2 mm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20100515A CZ2010515A3 (cs) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | Testovací výstrik pro hodnocení fázové separace u PIM kompoundu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20100515A CZ2010515A3 (cs) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | Testovací výstrik pro hodnocení fázové separace u PIM kompoundu |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2010515A3 true CZ2010515A3 (cs) | 2012-01-11 |
Family
ID=45439947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20100515A CZ2010515A3 (cs) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | Testovací výstrik pro hodnocení fázové separace u PIM kompoundu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2010515A3 (cs) |
-
2010
- 2010-06-29 CZ CZ20100515A patent/CZ2010515A3/cs unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kaveh et al. | Optimization of the printing parameters affecting dimensional accuracy and internal cavity for HIPS material used in fused deposition modeling processes | |
| Kumar et al. | Polymer additive manufacturing of ASA structure: Influence of printing parameters on mechanical properties | |
| Minetola et al. | Benchmarking of FDM machines through part quality using IT grades | |
| Kam et al. | Investigation of 3d printing filling structures effect on mechanical properties and surface roughness of PET-G material products | |
| Osinga et al. | Study of geomechanical properties of 3D printed sandstone analogue | |
| Kleszczynski et al. | Position dependency of surface roughness in parts from laser beam melting systems | |
| Thomason | Structure–property relationships in glass reinforced polyamide, part 2: The effects of average fiber diameter and diameter distribution | |
| Mannschatz et al. | Powder-binder separation in injection moulded green parts | |
| Novakova-Marcincinova et al. | Verification of mechanical properties of abs materials used in FDM rapid prototyping technology | |
| Walale et al. | Analysis of shrinkage & warpage in ceramic injection molding of HPT vane leading edge core of a gas turbine casting | |
| Santhakumar et al. | Enhancing impact strength of fused deposition modeling built parts using polycarbonate material | |
| Hopkinson et al. | Introduction to rapid manufacturing | |
| Barriere et al. | Experimental and numerical investigations on properties and quality of parts produced by MIM | |
| CZ2010515A3 (cs) | Testovací výstrik pro hodnocení fázové separace u PIM kompoundu | |
| Hachimi et al. | Damage of additively manufactured polymer materials: experimental and probabilistic analysis | |
| DE102010037112A1 (de) | Verfahren zum Erstellen eines Simulationswerkzeuges zum Simulieren lokaler Werkstoffeigenschaften eines Gießprodukts als Resultat eines Gießprozesses, entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und entsprechendes Simulationswerkzeug | |
| Hungria et al. | A study about weak intralayer bonding in extrusion-based additive manufacturing due to resumed extrusion during filling | |
| CZ21739U1 (cs) | Testovací výstřik pro hodnocení fázové separace u PIM kompoundů | |
| Klepka et al. | Characteristics of high-density polyethylene and its properties simulation with use of finite element method | |
| Rosenthal et al. | Crack propagation in flexural testing of additive manufactured acrylonitrile butadiene styrene | |
| Michaeli et al. | Electrically conductive thermoplastic/metal hybrid materials for direct manufacturing of electronic components | |
| Kundera et al. | Evaluation of the influence of selected parameters of Selective Laser Sintering technology on surface topography | |
| KOZIOR et al. | Assessment of tribological properties of polymers used in additive technologies SLS and PJM | |
| CN113959829A (zh) | 一种内部缺陷对增材制造零件的性能影响的评价方法 | |
| KR101937357B1 (ko) | 다이캐스팅용 자동차 클러치 하우징 금형 및 클러치 하우징 제조 방법 |