Considerazioni nella produzione mediante stampaggio a iniezione di metalli

Canale di alimentazione, canale distributore e punto di iniezione

Il percorso di flusso verso la cavità dello stampo è costituito da un canale di alimentazione, un canale distributore e un punto di iniezione. L'ugello della macchina per stampaggio si posiziona nella boccola del canale di alimentazione dello stampo per immettere il materiale di alimentazione fuso nella cavità. Nella progettazione degli stampi, gli stampatori MIM cercano di produrre la minore quantità possibile di scarti. Ciò significa che i diametri dei canali di alimentazione e dei canali distributori devono essere mantenuti il più piccoli e corti possibile, ma devono essere sufficientemente grandi da riempire completamente la cavità. In molte operazioni MIM, i canali di alimentazione sono rastremati, con un diametro tipico di circa 6 mm e una conicità di 5 gradi. Quando lo stampo si apre per l'espulsione, il canale di alimentazione viene espulso e riciclato. Per aumentare la velocità di produzione e ridurre il materiale rigenerato, il canale di alimentazione e/o il canale distributore possono essere mantenuti caldi per evitare di riscaldare nuovamente e riciclare questa parte del materiale di alimentazione. Questa opzione è chiamata sistema a canale caldo o canale di alimentazione caldo.

Dall'ugello di stampaggio, il canale di alimentazione conduce al canale distributore, che dirige quindi il materiale fuso nella cavità dello stampo attraverso il punto di iniezione. I canali distributori piccoli consentono un riempimento lento, quindi è preferibile un canale distributore grande, con un diametro tipico compreso tra 3 e 6 mm. Naturalmente, un canale distributore grande significa che una quantità relativamente minore del materiale iniettato entra nella cavità del pezzo. Un canale distributore di forma circolare è preferibile poiché riduce l'attrito e la perdita di calore durante il riempimento, ma altre forme sono meno costose da realizzare. Gli stampi con cavità multiple richiedono configurazioni bilanciate, in modo che la lunghezza del percorso del materiale di alimentazione sia la stessa per ogni cavità.

I canali di alimentazione e i canali distributori MIM possono essere macinati e ristampati. La polvere metallica non viene praticamente alterata dal ciclo di stampaggio e la plastica verrà comunque rimossa o distrutta in seguito.

All'estremità del canale distributore si trova il punto di iniezione che conduce alla cavità dello stampo. Il punto di iniezione lascia un difetto superficiale sul pezzo. È piccolo ed è progettato per solidificarsi prima del pezzo, del canale distributore o del canale di alimentazione. In questo modo la cavità rimane piena, evitando segni di ritiro (superfici incassate) durante il raffreddamento. Una pressione eccessiva durante la solidificazione del punto di iniezione provoca l'adesione nello stampo. È preferibile posizionare il punto di iniezione sulla parte più spessa del componente. Ciò riduce la perdita di calore e la solidificazione prematura, oltre ad abbassare la pressione necessaria per il riempimento dello stampo.

La dimensione del punto di iniezione è determinata dalla velocità di riempimento e dallo spessore del componente ed è un ambito di competenza dei progettisti degli stampi MIM. Di solito, il punto di iniezione è più piccolo dello spessore della parete del componente. Tuttavia, un punto di iniezione troppo piccolo può introdurre difetti, usura dello stampo e riempimento incompleto. I punti di iniezione piccoli contribuiscono inoltre alla separazione tra polvere e legante, che costituisce un difetto estetico.

Il posizionamento del punto di iniezione tiene conto della necessità di ridurre al minimo le linee di saldatura. Le linee di saldatura si formano quando il materiale di alimentazione si divide e poi si ricongiunge dopo essere fluito attorno a colonne o ad altre caratteristiche. Se le condizioni di stampaggio sono tali che il materiale di alimentazione è caldo, la linea di saldatura si ricompone. Al contrario, se il materiale di alimentazione si raffredda, si forma un difetto della linea di saldatura. Le simulazioni al computer (analisi del flusso nello stampo) aiutano a evitare queste difficoltà suggerendo parametri di stampaggio diversi oppure posizioni diverse del punto di iniezione.

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