Разработка обобщенной методологии автоматизированного выбора составов и режимов переработки порошково-полимерных смесей для серийного производства малогабаритных сложнопрофильных металлических деталей

MIM-технология основана на использовании специальной смеси полимерного связующего и порошков, называемой «фидсток», последующем формообразовании изделия впрыском этой смеси в полость литейной формы и отверждением отливки под давлением, извлечении отвержденной отливки («зеленая» деталь – деталь из полимера, наполненного порошком); удалении полимерного связующего («дебиндинг») и последующем спекании пористой порошковой заготовки («коричневой» детали), в результате чего получается «готовая» деталь. Несмотря на более чем двадцатилетнюю мировую историю успешного применения и развития MIM-технологии, её практическое освоение в России начато относительно недавно. Информация о научно-теоретических основах технологии общедоступна. Однако информация частного и прикладного характера, определяющая составы и характеристики используемых материалов, параметры технологических режимов, весьма ограничена, часто содержится в режиме секрета производства, либо отсутствует вовсе. При этом разнообразие возможных сочетаний дисперсного наполнителя и полимерной смеси связующего приводит, как количественно, так и качественно, к существенному различию тех свойств фидстоков, которые влияют на выбор технологических режимов переработки и определяют качество конечной продукции – серийно производимых MIM-методом металлических деталей. Следует подчеркнуть, что если характеристики фидстоков не известны, то трудности в определении требуемых технологических режимов их переработки возникают, даже при использовании фидстоков, производимых на продажу мировыми лидерами MIM-индустрии. Подбор технологических режимов переработки фидстоков путем длительной и дорогостоящей опытно-технологической отработки не всегда приводит к возможности выпуска качественных деталей. Потребность прогнозирования рациональных технологических режимов переработки фидстоков в качественные изделия с заданным уровнем свойств определяет необходимость исследования комплекса характеристик фидстоков – функциональных композиционных материалов, формуемых благодаря своим реологическим свойствами. Таким образом, актуальной научной проблемой на решение которой направлен настоящей проект является выбор оптимального состава смеси полимерного связующего для фидстоков с одновременным выбором рациональных технологических режимов переработки фидстока. Научная новизна планируемых результатов проекта заключается в том, что впервые будет проведено сравнение технологических достоинств и недостатков фидстоков с наиболее распространенными типами полимерного связующего, предназначенного для растворно-термического и каталитического методов удаления; будут разработаны методика выбора Парето-оптимальных комбинаций компонентов смеси полимерного связующего для фидстоков, а также методика выбора рациональных технологических зависимостей «температура-давление» для переработки фидстоков. Отсеиваемая и в настоящее время неиспользуемая в аддитивных технологиях «пылевая» фракция металлических порошков (менее 10 мкм), а также тонкая фракция порошков (менее 40 мкм) могут быть успешно применены для получения порошок-полимерных композиций – «фидстоков», используемых в MIM- технологии. Более того, использование тонких и пылевых фракций с неравновесной низкоэнтропийной структурой даст возможность «легкого» спекания материала с последующим однородным химическим составом и мелкозернистой структурой, обеспечивающей по Холлу-Печу повышение физико-механически характеристик, что достигается за счет интенсификации процессов рекристаллизации, полигонизации и гомогенизации, обеспечивая при этом повышение использования до 80...85% порошка (выход годного). В совокупности, полученные результаты должны обеспечить научно-технологический задел для развития и практического использования технологии MIM-технологии.