Mi az a kötőanyag?
A fém fröccsöntésben a kötőanyag döntő szerepet játszik. A kötőanyagok jellemzően különböző polimerek keverékéből állnak, beleértve a fő fázist és több adalék fázist (például diszpergálószereket, stabilizátorokat és lágyítószereket). A kötőanyag fő funkciója, hogy növelje a por folyóképességét a fröccsöntés során, hogy megkönnyítse a formázást, és bizonyos szilárdságot biztosítson az alkatrésznek a formázás után. Köztes komponensként a kötőanyag nemcsak formálja a fémport, hanem meg is tartja formáját a szinterezés megkezdése előtt. A kötőanyag és a fémpor összekeverésével nyersanyag jön létre, amelyet a fém fröccsöntéséhez használnak. A kötőanyagot a fröccsöntés után és a szinterezés megkezdése előtt eltávolítják.
És a végső tulajdonságok szinterezés után. A kötőanyag tulajdonságai befolyásolják a fémrészecskék eloszlását, a fröccsöntési folyamatot, a fröccsöntött alkatrész méretét és a szinterezett rész végső tulajdonságait. A 4.1. táblázat összefoglalja egy ideális kötőanyag-rendszer jellemzőit fémfröccsöntéshez. A kötőanyagnak és a fémrészecskéknek kis érintkezési szöggel kell rendelkezniük, mivel a kisebb érintkezési szög lehetővé teszi, hogy a kötőanyag jobban nedvesítse a por felületét, megkönnyítve ezzel a keverést és a fröccsöntést. A kötőanyagnak és a fémrészecskéknek kölcsönösen inerteknek kell maradniuk; vagyis a kötőanyag nem léphet reakcióba a fémrészecskékkel, és a fémrészecskék nem okozhatják a kötőanyag polimerizációját vagy lebomlását. A kötőanyag és a por keverékének, azaz az alapanyagnak különféle reológiai követelményeknek kell megfelelnie ahhoz, hogy az alkatrészeket hibátlanul formázzon. A zökkenőmentes fröccsöntés biztosítása érdekében az alapanyag viszkozitásának ésszerű tartományon belül kell lennie. A túl alacsony alapanyag viszkozitás fázisválást okoz a por és a kötőanyag között az öntés során, míg a túl magas alapanyag viszkozitás befolyásolja a keverési és fröccsöntési folyamatot. Amellett, hogy megkövetelik, hogy az alapanyag viszkozitása ideális tartományon belül legyen a fröccsöntés során, az is szükséges, hogy a nyersanyag viszkozitása hűtéskor jelentősen növekedjen, ami segít a fröccsöntő előforma bizonyos alakjának megtartásában a hűtés során.
4.1. táblázat A fémfröccsöntéshez használt ideális kötőanyagrendszerek jellemzői
| Tétel | Ideális jellemzők |
|---|---|
| Kölcsönhatás porral | Kis érintkezési szög, jó kötési teljesítmény porral, nincs kémiai reakció porral |
| Áramlási jellemzők | Alacsony viszkozitás fröccsöntési hőmérsékleten, kis viszkozitásváltozás fröccsöntés közben, gyors viszkozitásnövekedés hűtés közben, nagy folyékonyság és tölthetőség |
| Tulajdon visszavonása | Lépésenkénti bomlás, különböző bomlási hőmérsékletek a kötőanyag különböző összetevőihez, alacsony maradék széntartalom a kötés eltávolítása után, nem-toxikus és nem-korrozív bomlástermékek |
| Gyártási feldolgozhatóság | Könnyen beszerezhető, alacsony gyártási költség, hosszú eltarthatóság, biztonságos és környezetbarát, nincs lebomlás a ciklikus melegítés miatt, nagy szilárdság és keménység, alacsony hőtágulási együttható, könnyen oldható közönséges oldószerekben, magas kenőképesség, nincs láncelágazás a molekulákban, nincs orientált eloszlás |
A kötőanyagot gyorsan el kell távolítani a leválasztás során anélkül, hogy a fröccsöntött{0}}rész hibáit okozná. A hibák a legvalószínűbbek a zöld testben a kötés eltávolítási szakaszában, mivel a hibák valószínűsége nő, ahogy a szilárdságot biztosító kötőanyagot eltávolítják. A nyitott pórusok hiánya a termikus leválasztás kezdeti szakaszában olyan hibákhoz vezet, mint például repedések és hólyagosodások a fröccsöntött-részben. A fröccsöntött alkatrészen belüli polimer bomlástermékek meghibásodása miatti feszültség szintén hibákat okozhat. Ennek elkerülése érdekében a kötőanyagot általában több-komponensű rendszernek tervezték, amely különböző hőmérsékleteken bomlik le. Ebben az esetben a leválasztási folyamat két szakaszra osztható: Az első szakaszban a kötőanyag-rendszer alacsony -olvadáspontú-komponenseit eltávolítják, nyitott pórusokat hozva létre a zöld testben. A folyamat során a kötőanyag-rendszer többi alkatrésze szilárdságot biztosít és megtartja a fröccsöntött{13}}rész alakját. A második szakaszban a kötőanyagrendszer többi alkatrészét fokozatosan eltávolítják. Ez a két-lépéses lekötési módszer lehetővé teszi a kötőanyag gyorsabb eltávolítását a fröccsöntött-részből. A kötőanyagnak ezenkívül teljesen lebomlónak kell lennie anélkül, hogy szénmaradványt hagyna, és a hőleválasztás során keletkező bomlástermékek nem lehetnek korrozív hatásúak a berendezésre.
A fém fröccsöntéshez használt kötőanyagoknak könnyen hozzáférhetőnek, olcsónak és hosszú eltarthatóságúnak kell lenniük; a kapu és a futópálya hulladékának újrafelhasználhatónak kell lennie a fröccsöntési folyamat során; a kötőanyagnak jól újrahasznosíthatónak kell lennie, és nem szabad lebomlani az újramelegítés során; a kötőanyagnak magas hővezető képességgel és alacsony hőtágulási együtthatóval kell rendelkeznie, hogy megelőzze a hőterhelés okozta hibákat.
Egyetlen kötőanyag valószínűleg nem felel meg a takarmányozás összes jellemzőjének; a fröccsöntéshez használt kötőanyag-rendszerek jellemzően több komponenst tartalmaznak, amelyek mindegyike meghatározott funkciót lát el. A kötőanyag-rendszerek általában egy fő komponenst tartalmaznak, míg a többi komponens adalékanyagként működik a kívánt takarmányozási jellemzők elérése érdekében.