Faible

21 août 2023

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Dans le numéro du printemps 2023 de PIM International (pp 52-54), nous avons rendu compte d'une enquête complète décrivant les progrès significatifs qui ont été réalisés dans la recherche sur le potentiel du moulage par injection de poudre à basse pression (LPIM) au cours des deux dernières décennies. Il a été démontré qu'en plus d'être un processus rentable pour le prototypage et la production en petites séries de composants de forme complexe proche de la valeur nette, le LPIM a également été utilisé avec succès pour la production en petit et grand volume de formes très complexes, en particulier dans le domaine de la céramique. Certains des principaux avantages du LPIM par rapport au PIM haute pression sont que les machines LPIM sont généralement de plus petite taille et utilisent une mécanique hydraulique simple, ce qui entraîne des coûts d'équipement et une consommation d'énergie inférieurs. LPIM utilise généralement une matière première de faible viscosité (<20 Pa.s), qui est injectée à une pression 50 à 200 fois inférieure à celle utilisée pour le PIM conventionnel, ce qui présente l'avantage supplémentaire d'une usure moindre du moule. Cependant, malgré les avantages financiers du LPIM, la compréhension actuelle de la production de composants métalliques via LPIM reste limitée à quelques preuves de concept.

Cette enquête LPIM faisait référence à des recherches menées à l'École de Technologie Supérieure de Montréal, au Canada, sur l'utilisation de poudres de fer de forme irrégulière produites par atomisation d'eau pour la matière première LPIM. Les résultats les plus récents de ces travaux de recherche ont été publiés dans l'article: "Influence of Powder Size on the Moldability and Sinter Properties of Irregular Iron-Based Feedstock Used in Low-Pressure Powder Injection Molding", par AA Tafti, V Demers, et V Brailovski de l'École de Technologie Supérieure de Montréal, et G Vachon de Rio Tinto Metal Powders, à Sorel-Tracy, Canada, le producteur de la poudre de fer atomisée à l'eau. L'article a été publié dans Powder Technology Vol. 42, en ligne en mars 2023.

Les auteurs ont déclaré que des recherches antérieures sur l'aptitude au moulage de matières premières utilisant de la poudre de fer atomisée à l'eau à faible coût ayant une forme de particule irrégulière ont démontré que le LPIM était adapté à la fabrication de formes vertes complexes. L'influence des caractéristiques de la poudre et des conditions de traitement du LPIM sur la densité frittée en utilisant des matières premières irrégulières à base de fer a également été étudiée. L'objectif de ce travail actuel était donc d'étudier l'effet de différentes tailles de particules sur la moulabilité de la matière première LPIM ainsi que les microstructures finales et les performances mécaniques des pièces produites à l'aide de poudres irrégulières à base de fer.

Les auteurs ont rapporté que les poudres de fer étaient produites à l'aide d'un flux de travail en trois étapes, comprenant l'atomisation d'eau, le broyage par attrition à haute énergie et le tamisage. Le procédé de broyage par attrition, utilisé pour réduire la taille des particules, semble être responsable de la répartition bimodale des trois lots de poudre produits : −45, −25 et −10 μm (correspondant à un maillage de 325, 600 et 1250). , respectivement). Concernant la taille du tamis, la poudre -45 μm représente un lot de poudre constitué de particules ayant traversé une ouverture de tamis de 45 μm. Le tableau 1 présente les propriétés physiques des trois types de poudres de fer produites.

Les poudres de fer ont été mélangées à un liant spécifiquement développé pour cette recherche, qui comprenait (% en volume) : 1 % de SA, 2 % d'EVA, 2 % de CW et 36 à 38 % de PW, la valeur PW étant en fonction des charges solides utilisées pour chaque matière première. Le comportement au moulage des matières premières de poudre de fer a été évalué en deux étapes. La première étape a évalué l'impact de la taille des particules sur la viscosité de la matière première et une charge solide commune pour tous les lots de poudre a été fixée à 57 % en volume. Cette valeur correspond à la charge solide maximale exploitable de la poudre la plus fine utilisée dans cette étude (c'est-à-dire -10 μm). La deuxième étape a examiné les performances globales de chaque lot de poudre au cours du processus LPIM (c'est-à-dire principalement l'aptitude au moulage et au frittage) ; la charge solide maximale de chaque lot de poudre a été utilisée dans la formulation de la matière première. Cette charge de poudre dans la matière première variait entre 57 et 59 % en volume, avec une charge solide plus élevée observée à mesure que les poudres devenaient plus grossières. Les auteurs ont découvert, à partir de leur analyse d'aptitude au moulage, que la matière première de -10 μm présentait le meilleur potentiel de moulage grâce à sa plus grande homogénéité de matière première et à une charge solide légèrement inférieure de 57 % en volume. La figure 1 montre la comparaison entre l'indice de moulabilité obtenu et la distance d'écoulement en spirale obtenue dans LPIM.