ما هي المواد الموثقة؟
في صب حقن المعادن، يلعب الموثق دورا حاسما. تتكون المواد الرابطة عادة من خليط من البوليمرات المختلفة، بما في ذلك الطور الرئيسي والعديد من المراحل المضافة (مثل المشتتات والمثبتات والملدنات). تتمثل الوظيفة الرئيسية للرابط في زيادة سيولة المسحوق أثناء الحقن لتسهيل عملية التشكيل وتوفير قوة معينة للجزء بعد عملية التشكيل. كمكون وسيط، لا يقوم الرابط بتشكيل المسحوق المعدني فحسب، بل يحافظ أيضًا على شكله قبل بدء التلبيد. يؤدي خلط المادة الرابطة مع المسحوق المعدني إلى إنشاء مادة خام تستخدم في قولبة حقن المعادن. تتم إزالة الرابط بعد صب الحقن وقبل بدء التلبيد.
والخصائص النهائية بعد التلبيد. تؤثر خصائص الرابط على توزيع الجزيئات المعدنية، وعملية التشكيل بالحقن، وحجم جزء الحقن، والخصائص النهائية للجزء الملبد. يلخص الجدول 4.1 خصائص نظام الربط المثالي لقولبة حقن المعادن. يجب أن يكون للرابط والجزيئات المعدنية زاوية اتصال صغيرة، حيث أن زاوية الاتصال الأصغر تسمح للرابط بترطيب سطح المسحوق بشكل أفضل، وبالتالي تسهيل الخلط والقولبة بالحقن. يجب أن تظل المادة الرابطة والجزيئات المعدنية خاملة بشكل متبادل؛ أي أن الرابط لا ينبغي أن يتفاعل مع الجزيئات المعدنية، ولا ينبغي أن تتسبب الجزيئات المعدنية في بلمرة الرابط أو تحلله. يجب أن يلبي خليط المادة الرابطة والمسحوق، أي المادة الخام، المتطلبات الريولوجية المختلفة لقولبة الأجزاء بنجاح خالية من العيوب. يجب أن تكون لزوجة المادة الخام ضمن نطاق معقول لضمان صب الحقن السلس. سوف تتسبب لزوجة المادة الخام المنخفضة جدًا في فصل الطور بين المسحوق والمواد الرابطة أثناء القولبة، في حين أن لزوجة المادة الخام العالية جدًا ستؤثر على عملية الخلط والحقن. بالإضافة إلى اشتراط أن تكون لزوجة المادة الخام ضمن نطاق مثالي أثناء القولبة، من المطلوب أيضًا أن تزيد لزوجة المادة الخام بشكل كبير عند التبريد، مما يساعد على الحفاظ على شكل الحقن بشكل معين أثناء التبريد.
الجدول 4.1 خصائص أنظمة التجليد المثالية لقولبة حقن المعادن
| غرض | الخصائص المثالية |
|---|---|
| التفاعل مع المسحوق | زاوية اتصال صغيرة، أداء ربط جيد مع المسحوق، لا يوجد تفاعل كيميائي مع المسحوق |
| خصائص التدفق | لزوجة منخفضة عند درجة حرارة القولبة، تغير طفيف في اللزوجة أثناء القولبة، زيادة اللزوجة السريعة أثناء التبريد، سيولة عالية وقابلية التعبئة |
| خاصية فك الارتباط | التحلل التدريجي، ودرجات حرارة التحلل المختلفة للمكونات المختلفة للرابط، ومحتوى الكربون المتبقي المنخفض بعد فك الارتباط، ومنتجات التحلل غير-السامة وغير- المسببة للتآكل |
| قابلية التصنيع | سهل الحصول عليه، تكلفة إنتاج منخفضة، عمر افتراضي طويل، آمن وصديق للبيئة، لا يتحلل بسبب التسخين الدوري، قوة وصلابة عالية، معامل تمدد حراري منخفض، سهل الذوبان في المذيبات الشائعة، مداهنة عالية، لا توجد سلسلة متفرعة في الجزيئات، لا يوجد توزيع موجه |
يجب إزالة الرابط بسرعة أثناء عملية فك الربط دون التسبب في حدوث عيوب في الجزء المصبوب بالحقن-. من المرجح أن تتشكل العيوب في الجسم الأخضر أثناء مرحلة فك الارتباط لأن احتمالية حدوث العيوب تزداد كلما تمت إزالة القوة -التي توفر الرابط. يؤدي عدم وجود مسام مفتوحة في المرحلة الأولية للفصل الحراري إلى حدوث عيوب مثل الشقوق والتقرحات في -الجزء المصبوب بالحقن. يمكن أيضًا أن يتسبب الإجهاد الناتج عن فشل منتجات تحلل البوليمر داخل الجزء المصبوب بالحقن-في الهروب في حدوث عيوب. لتجنب ذلك، تم تصميم الرابط بشكل عام كنظام متعدد المكونات-يتحلل عند درجات حرارة مختلفة. في هذه الحالة، يمكن تقسيم عملية فك الارتباط إلى مرحلتين: في المرحلة الأولى، تتم إزالة مكونات نقطة -الانصهار- المنخفضة لنظام الرابط، مما يؤدي إلى إنشاء مسام مفتوحة في الجسم الأخضر. أثناء هذه العملية، توفر المكونات المتبقية لنظام الربط القوة وتحافظ على شكل الجزء المصبوب بالحقن-. وفي المرحلة الثانية، تتم إزالة المكونات الأخرى لنظام الرابط تدريجياً. تتيح طريقة فك الربط-المكونة من خطوتين إمكانية إزالة الرابط بشكل أسرع من الجزء المصبوب بالحقن-. يجب أيضًا أن يكون الرابط قابلاً للتحلل تمامًا دون ترك بقايا الكربون، ويجب ألا تكون منتجات التحلل أثناء عملية الربط الحراري مسببة للتآكل للمعدات.
يجب أن تكون المجلدات المستخدمة في قولبة حقن المعادن متاحة بسهولة، وغير مكلفة، ولها فترة صلاحية طويلة؛ يجب أن تكون نفايات البوابة والعداء قابلة لإعادة الاستخدام أثناء عملية التشكيل بالحقن؛ يجب أن تتمتع المادة الرابطة بقابلية إعادة تدوير جيدة ويجب ألا تتحلل أثناء إعادة التسخين؛ يجب أن يكون للرابط موصلية حرارية عالية ومعامل تمدد حراري منخفض لمنع العيوب الناجمة عن الإجهاد الحراري.
من غير المرجح أن يلبي رابط واحد جميع خصائص التغذية؛ عادةً ما تحتوي أنظمة الربط المستخدمة في القولبة بالحقن على مكونات متعددة، يؤدي كل منها وظيفة محددة. يحتوي نظام الرابط عادة على مكون رئيسي، مع مكونات أخرى تعمل كإضافات لتحقيق خصائص التغذية المطلوبة.