Effect of powder shape and size on the properties of low- viscosity iron-based feedstock used in low-pressure powder injection molding

Résumé

Le moulage par injection de poudre basse pression (LPIM) est une technologie avancée de fabrication rentable pour produire des volumes de production faibles ou élevés de pièces métalliques de forme complexe avec de bonnes propriétés mécaniques. Bien qu'il y ait eu quelques études menées sur les poudres métalliques de forme sphérique, il y a une mauvaise compréhension de l'application des poudres métalliques de forme irrégulière sur les propriétés mécaniques et la densité des composants frittés produits par LPIM. Les travaux de recherche de ce projet présentent donc une approche expérimentale pour étudier l'effet de la forme et de la taille de la poudre sur les propriétés des pièces métalliques fabriquées par LPIM. Quatre mélanges poudre-liant de faible viscosité ont été préparés en utilisant trois poudres de fer de forme irrégulière, tamisées suivant trois tailles de maille et étiquetées comme -10, -20, -45 μm, et une poudre de fer carbonyle sphérique (CIP) avec une taille moyenne de 4 μm. Le système de liant était composé de 1 vol. % d'acide stéarique, 2 vol. % de cire de carnauba, 2 vol. % d'éthylène-acétate de vinyle pour leurs effets tensioactifs, démoulants et épaississants, respectivement, et le reste du liant était composé de cire de paraffine. Des échantillons rectangulaires ont été injectés à débit volumétrique constant et déliantés thermiquement dans un média mèche et frittés à haute température sous hydrogène. Les profils de viscosité des mélanges ont été obtenus en utilisant un rhéomètre rotatif. La densité de la poudre, des liants polymériques et des mélanges ont été mesurés en utilisant un pycnomètre à gaz. En outre, pour obtenir le point de fusion des matières premières et la température de dégradation du liant, un test de calorimétrie différentielle à balayage (DSC) et une analyse thermogravimétrique (TGA) ont été effectués, respectivement. La densité des échantillons frittés a été mesurée en utilisant la méthode d’imprégnation à l’huile basée sur le principe d’Archimède. Enfin, la structure du réseau délianté et les observations métallographiques des pièces frittées ont été réalisées à l'aide d'un microscope électronique à balayage (SEM) et d'un microscope optique, respectivement. Il a été montré qu'une poudre irrégulière à base de fer de -45 μm peut être mélangée avec une fraction volumique supérieure à la poudre -10 μm, ce qui entraîne une légère augmentation de la densité relative qui est corrélée avec l'analyse métallographique montrant un niveau plus élevé de pores isolés de la pièce frittée.

Date	13 juin 2021
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Vincent Demers (Directeur(-trice)) & Vladimir Brailovski (Codirecteur(-trice))