냉간 등압 성형(CIP)의 표준 절차는 유체 압력을 사용하여 분말 재료를 고체 균질 질량으로 압축하는 과정을 포함합니다. 이 공정은 유연한 몰드 안에 분말을 밀봉하고, 액체로 채워진 압력 용기에 담근 다음, 모든 방향에서 균일한 정수압을 가하여 재료를 밀집시키는 방식으로 작동합니다.
핵심 요점 단방향으로 압축하는 단축 압축과 달리, CIP는 파스칼의 원리를 이용하여 물체의 전체 표면에 걸쳐 압력을 고르게 전달합니다. 이로 인해 구성 요소의 기하학적 복잡성에 관계없이 매우 균일한 밀도와 최소한의 내부 응력을 가진 "그린 바디"가 생성됩니다.
단계별 절차
1. 몰드 준비 및 충진
이 공정은 일반적으로 폴리우레탄, 고무 또는 실리콘과 같은 엘라스토머 재료로 만들어진 유연한 몰드를 선택하는 것으로 시작됩니다. 이 몰드는 최종 부품의 형상을 정의합니다.
이 몰드에 분말 재료를 붓습니다. 몰드가 유연하기 때문에 단단한 다이로는 수용할 수 없는 복잡한 형상과 언더컷을 형성할 수 있습니다.
2. 용기 침지
충진 및 밀봉이 완료되면 몰드를 고강도 압력 용기 내부에 넣습니다.
용기에는 일반적으로 물, 기름 또는 글리콜 혼합물과 같은 액체 매체가 채워집니다. 이 유체는 압력 전달 매체 역할을 하여 압력원과 몰드 사이에 공극이 없도록 합니다.
3. 등압 가압
시스템은 유체에 꾸준하고 높은 유압을 가합니다. 파스칼의 원리에 따라 이 압력은 유연한 몰드 표면에 모든 방향으로 동일하게 전달됩니다.
이 전방향 힘은 느슨한 분말을 상당히 압축합니다. 분말 입자가 서로 더 가까이 밀려나면서 기계적으로 맞물려 기공을 줄이고 고체 구조를 만듭니다.
4. 감압 및 추출
목표 체류 시간과 압력에 도달하면 시스템은 점차 압력을 해제합니다. 몰드를 용기에서 꺼내고 압축된 부품을 추출합니다.
결과 부품은 "그린 바디"로 알려져 있습니다. 취급 및 가공에 충분한 "그린 강도"를 가지고 있지만, 최종 기계적 특성을 달성하기 위해서는 일반적으로 소결과 같은 추가 공정이 필요합니다.
운영 고려 사항 및 절충점
밀도 결과 이해
CIP는 일반적으로 이론 밀도의 60%에서 80%를 차지하는 부품을 생성합니다. 소결 전 부품으로는 높은 편이지만 완전히 치밀하지는 않습니다.
최대 강도와 경도(종종 이론 밀도의 95% 초과)를 달성하려면 그린 바디는 CIP 공정 후에 소결(열처리)을 거쳐야 합니다.
치수 정확도 대 균일성
CIP는 균일성이 뛰어나지만, 유연한 몰드를 사용하면 단단한 다이 압축에 비해 치수 공차가 낮습니다.
유연한 벽이 부품을 압축하여 예측 가능한 수축을 유발하지만 표면 마감은 더 거칠 수 있습니다. 따라서 CIP 부품은 정확한 "근사치" 최종 치수를 달성하기 위해 종종 후처리 가공이 필요합니다.
생산 효율성
CIP는 종종 배치 공정입니다. 전기 시스템은 제어 및 속도가 향상되었지만 일반적으로 자동 단축 압축보다 느립니다.
그러나 복잡한 형상이나 긴 종횡비(길고 가는 부품)의 경우, CIP는 더 빠른 압축 방법에서 흔히 발생하는 밀도 기울기와 결함을 제거하므로 절충이 정당화됩니다.
목표에 맞는 올바른 선택
- 주요 초점이 부품 균일성이라면: CIP를 선택하여 내부 밀도 기울기를 제거하고 소결 중 일관된 수축을 보장합니다.
- 주요 초점이 복잡한 형상이라면: CIP를 활용하여 단단한 다이로는 방출할 수 없는 복잡한 형상이나 큰 종횡비(2:1 초과)의 부품을 생산합니다.
- 주요 초점이 치수 정밀도라면: 최종 공차를 달성하기 위해 CIP 후 가공 단계 또는 소결 사이클을 포함할 준비를 하십시오.
내부 구조적 무결성과 형상 복잡성이 대량 고속 생산의 필요성보다 우선시될 때 CIP는 확실한 선택입니다.
요약표:
| 단계 | 주요 작업 | 이점 |
|---|---|---|
| 1. 몰드 준비 | 유연한 엘라스토머 몰드 충진 | 복잡한 형상 및 언더컷 가능 |
| 2. 용기 침지 | 액체 매체에 침지 | 균일한 압력 전달 보장 |
| 3. 가압 | 전방향 힘 적용 | 파스칼의 원리를 통해 밀도 기울기 제거 |
| 4. 감압 | 점진적인 압력 해제 | 가공 가능한 '그린 바디' 생성 |
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