Mikä on sideaine?
Metallin ruiskuvalussa sideaineella on ratkaiseva rooli. Sideaineet koostuvat tyypillisesti eri polymeerien seoksesta, mukaan lukien pääfaasi ja useat lisäainefaasit (kuten dispergointiaineet, stabilointiaineet ja pehmittimet). Sideaineen päätehtävä on lisätä jauheen juoksevuutta ruiskutuksen aikana muovauksen helpottamiseksi ja tietyn lujuuden aikaansaamiseksi osalle muovauksen jälkeen. Välikomponenttina sideaine ei ainoastaan muotoile metallijauhetta, vaan myös säilyttää sen muotonsa ennen sintrauksen alkamista. Sideaineen sekoittaminen metallijauheeseen muodostaa raaka-aineen, jota käytetään metallin ruiskuvalussa. Sideaine poistetaan ruiskupuristuksen jälkeen ja ennen sintrauksen aloittamista.
Ja lopulliset ominaisuudet sintrauksen jälkeen. Sideaineen ominaisuudet vaikuttavat metallihiukkasten jakautumiseen, ruiskuvaluprosessiin, ruiskutusosan kokoon ja sintratun osan lopullisiin ominaisuuksiin. Taulukossa 4.1 on yhteenveto ihanteellisen metallin ruiskuvalua varten käytettävän sideainejärjestelmän ominaisuuksista. Sideaineella ja metallihiukkasilla tulee olla pieni kosketuskulma, koska pienempi kosketuskulma mahdollistaa sideaineen kastelevan paremmin jauheen pinnan, mikä helpottaa sekoittamista ja ruiskupuristusta. Sideaineen ja metallihiukkasten tulee pysyä keskenään inertteinä; toisin sanoen sideaineen ei pitäisi reagoida metallihiukkasten kanssa, eivätkä metallihiukkaset saa aiheuttaa sideaineen polymeroitumista tai hajoamista. Sideaineen ja jauheen seoksen, eli raaka-aineen, tulee täyttää erilaiset reologiset vaatimukset, jotta osat voidaan muotoilla virheettömästi. Raaka-aineen viskositeetin tulee olla kohtuullisella alueella tasaisen ruiskupuristuksen varmistamiseksi. Liian alhainen raaka-aineen viskositeetti aiheuttaa faasierotuksen jauheen ja sideaineen välillä valun aikana, kun taas liian korkea raaka-aineen viskositeetti vaikuttaa sekoitus- ja ruiskuvaluprosessiin. Sen lisäksi, että syöttöraaka-aineen viskositeetin on oltava ihanteellisella alueella muovauksen aikana, vaaditaan myös, että raaka-aineen viskositeetti kasvaa merkittävästi jäähdytettäessä, mikä auttaa ruiskutusaihiota säilyttämään tietyn muodon jäähdytyksen aikana.
Taulukko 4.1 Ihanteellisten sideainejärjestelmien ominaisuudet metallin ruiskuvalua varten
| Tuote | Ihanteelliset ominaisuudet |
|---|---|
| Vuorovaikutus jauheen kanssa | Pieni kosketuskulma, hyvä sidoskyky jauheen kanssa, ei kemiallista reaktiota jauheen kanssa |
| Virtauksen ominaisuudet | Matala viskositeetti valulämpötilassa, pieni viskositeetin muutos muovauksen aikana, nopea viskositeetin nousu jäähdytyksen aikana, hyvä juoksevuus ja täytettävyys |
| Omaisuuden poistaminen | Vaiheittainen hajoaminen, erilaiset hajoamislämpötilat sideaineen eri komponenteille, alhainen jäännöshiilipitoisuus sideaineen poistamisen jälkeen, ei--myrkylliset ja ei--syövyttävät hajoamistuotteet |
| Valmistuksen prosessoitavuus | Helppo saada, alhaiset tuotantokustannukset, pitkä säilyvyys, turvallinen ja ympäristöystävällinen, ei hajoamista syklisestä kuumennuksesta, suuri lujuus ja kovuus, alhainen lämpölaajenemiskerroin, helppo liuottaa yleisiin liuottimiin, hyvä voitelevuus, ei ketjun haarautumista molekyyleissä, ei suuntautunutta jakautumista |
Sideaine tulee poistaa nopeasti sidosten poistamisen aikana aiheuttamatta virheitä ruiskuvalettuun -osaan. Vikoja muodostuu todennäköisimmin viherkappaleeseen sidoksenpoistovaiheen aikana, koska vikojen todennäköisyys kasvaa, kun lujuutta-antava sideaine poistetaan. Avointen huokosten puute lämpöpoiston alkuvaiheessa johtaa vaurioihin, kuten halkeamiin ja rakkuloihin ruiskuvalettuun -osaan. Stressi, joka syntyy, kun polymeerin hajoamistuotteet epäonnistuvat ruiskuvaletun osan sisällä, voi myös aiheuttaa vikoja. Tämän välttämiseksi sideaine on yleensä suunniteltu monikomponenttijärjestelmäksi, joka hajoaa eri lämpötiloissa. Tässä tapauksessa sidostenpoistoprosessi voidaan jakaa kahteen vaiheeseen: Ensimmäisessä vaiheessa sideainejärjestelmän matalan -sulamispisteen-komponentit poistetaan, jolloin syntyy avoimia huokosia viherkappaleeseen. Tämän prosessin aikana muut sideainejärjestelmän komponentit antavat lujuutta ja säilyttävät ruiskuvaletun osan muodon. Toisessa vaiheessa muut sideainejärjestelmän komponentit poistetaan asteittain. Tämä kaksivaiheinen sidospoistomenetelmä mahdollistaa sideaineen nopeamman poistamisen ruiskupuristetusta{17}}osasta. Sideaineen tulee myös olla täysin hajoavaa jättämättä hiilijäännöstä, eivätkä hajoamistuotteet lämpösitoutumisen aikana saa olla syövyttäviä laitteistolle.
Metallin ruiskuvalussa käytettävien sideaineiden tulee olla helposti saatavilla, halpoja ja niillä tulee olla pitkä säilyvyysaika; portti- ja juoksujätteen tulee olla uudelleenkäytettäviä ruiskuvaluprosessin aikana; sideaineen tulee olla hyvä kierrätettävyys, eikä se saa hajota uudelleenlämmityksen aikana; sideaineella tulee olla korkea lämmönjohtavuus ja alhainen lämpölaajenemiskerroin lämpörasituksen aiheuttamien vikojen estämiseksi.
Yksittäinen sideaine ei todennäköisesti täytä kaikkia syöttöominaisuuksia; ruiskuvalussa käytettävät sideainejärjestelmät sisältävät tyypillisesti useita komponentteja, joista jokainen suorittaa tietyn tehtävän. Sideainejärjestelmä sisältää yleensä pääkomponentin, ja muut komponentit toimivat lisäaineina haluttujen syöttöominaisuuksien saavuttamiseksi.