Influence du vacuum dans la cavité d’un moule sur les porosités dans les mélanges utilisés en moulage par injection des poudres métalliques

Coutu, Marianne (2023). Influence du vacuum dans la cavité d’un moule sur les porosités dans les mélanges utilisés en moulage par injection des poudres métalliques. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Le moulage par injection de poudre métallique (MIM) est un procédé de mise en forme réalisé par quatre étapes. D’abord, les poudres métalliques sont mélangées avec un liant. Ce mélange est ensuite injecté dans un moule pour lui donner la forme désirée. Les deux dernières étapes consistent à retirer le liant puis à densifier la pièce par frittage de la poudre. L’injection peut entraîner des défauts qui ne seront pas corrigibles aux étapes subséquentes. Un défaut très commun est la présence de bulles, ou de porosités, dans la pièce injectée. Ces porosités, toujours présentes dans les pièces finales, impactent négativement les propriétés mécaniques de la pièce. L’utilisation d’un vacuum dans le moule avant et durant l’injection est explorée dans ce projet dans le but de retirer l’air qui permettrait de former les porosités. Ce procédé est basé sur un procédé similaire utilisé en micromoulage par injection de polymère et moulage métallique sous haute pression, mais qui n’a jamais été documenté en MIM. Une presse d’injection a été adaptée et un moule sous vide a été conçu et fabriqué. Les expériences ont été entreprises avec un mélange non dégazé pour mieux comprendre les phénomènes en jeu. Une zone affectée par le vacuum est visible dans les pièces. Sa forme et sa position varient en fonction de la taille de moule. Cette zone est causée par le gonflement des bulles sous l’absence de pression. Pour un mélange non dégazé, une séquence optimale, qui consiste à injecter une certaine proportion de la pièce à pression atmosphérique et de terminer ensuite l’injection sous vide, permet d’éliminer la majorité des bulles. Pour un mélange standard dégazé, l’utilisation du vacuum a permis d’éliminer pratiquement toutes les porosités plus grandes que 2.5 mm et a permis de réduire la quantité totale de porosités de 48% par rapport au procédé standard.

Titre traduit

Influence of the vacuum applied in the cavity of a mold on the porosities present in the feedstocks used in injection molding of metal powders

Résumé traduit

Metal injection molding (MIM) is a four-step forming process. First, the metal powders are mixed with a binder. This mixture is then injected into a mold to give it the desired shape. The last two steps consist of removing the binder and then densifying the part by sintering of the powder. The injection can lead to defects that cannot be corrected in subsequent steps. One of the most common defects is the presence of bubbles or porosities in the injected part. These porosities, always present in the final parts, have a negative impact on the mechanical properties of the part. The use of a vacuum in the mold before and throughout the injection is explored in this project in order to remove the air that would allow the formation of porosities. This process is based on a similar one used in micro injection molding of polymers and high pressure die casting of metals, but which has never been documented in MIM. To do this, an injection press was adapted, and a vacuum mold was designed and manufactured. The experiments were undertaken with a non-degassed mixture to better understand the phenomena. A vacuum affected area is visible in the parts. Its shape and its position vary depending on the mold size. This area is caused by the swelling of the bubbles under the absence of pressure. For a non-degassed mixture, an optimal sequence which consists of injecting a certain proportion of the part at atmospheric pressure and then finish the injection under vacuum eliminates a large majority of the bubbles. For a standard degassed mixture, the use of vacuum eliminated all porosities greater than 2.5 mm and reduced the total number of porosities by 48% compared to the standard process.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maîtrise avec mémoire en génie mécanique". Comprend des références bibliographiques (pages 83-85).
Mots-clés libres:	moulage par injection de poudre métallique (MIM), vacuum, porosité
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Demers, Vincent
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	13 mars 2023 17:39
Dernière modification:	13 mars 2023 17:39
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3199

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