Moldeo por inyección de SiC para la producción de piezas complejas
Introducción: Moldeo por inyección de SiC para la fabricación de componentes intrincados
En el ámbito de los materiales avanzados, el carburo de silicio (SiC) destaca por sus propiedades excepcionales, como su alta dureza, excelente conductividad térmica, resistencia superior al desgaste e inercia química. Estas características lo hacen indispensable para aplicaciones industriales de alto rendimiento. Sin embargo, la fabricación de piezas complejas de SiC con forma neta tradicionalmente planteaba importantes desafíos y costos debido a la dureza y fragilidad inherentes del material. Entra en juego Moldeo por inyección de carburo de silicio (SiC IM), un proceso de fabricación transformador que permite la producción de componentes de SiC intrincados y de alto volumen con una precisión y rentabilidad notables. Esta tecnología está revolucionando la forma en que las industrias abordan el diseño y la fabricación de piezas sometidas a condiciones extremas, abriendo las puertas a la innovación en sectores que van desde la fabricación de semiconductores hasta la industria aeroespacial.
El moldeo por inyección de SiC combina las ventajas materiales del carburo de silicio con la flexibilidad de diseño del moldeo por inyección de plástico. El proceso implica mezclar polvo fino de SiC con un sistema aglutinante para crear una alimentación, que luego se calienta y se inyecta en un molde de precisión. Después del moldeo, la pieza "verde" se somete a la eliminación del aglutinante (desaglomeración) y a la sinterización a altas temperaturas para lograr su densidad y propiedades finales. Este método permite la creación de geometrías complejas, paredes delgadas, cavidades internas y otras características que son difíciles o imposibles de lograr mediante técnicas convencionales de conformado de cerámica como el prensado y el mecanizado. Para los ingenieros y los responsables de compras, comprender los matices del moldeo por inyección de SiC es crucial para aprovechar todo su potencial en el desarrollo de productos de próxima generación que exigen un rendimiento superior del material y diseños complejos. Esta publicación de blog profundizará en las complejidades de SiC IM, explorando sus aplicaciones, ventajas, consideraciones de diseño y cómo seleccionar al socio de fabricación adecuado para las necesidades de sus componentes de SiC personalizados.
La ventaja del moldeo por inyección para piezas complejas de carburo de silicio
La principal ventaja del moldeo por inyección de carburo de silicio reside en su capacidad sin igual para producir piezas con geometrías muy complejas. Los métodos tradicionales de fabricación de SiC, como el prensado uniaxial o isostático seguido de un extenso mecanizado en verde o con diamante, a menudo están limitados en la complejidad de la forma, pueden requerir mucha mano de obra y provocar un desperdicio significativo de material, especialmente para diseños intrincados. Esto hace que la producción de características como rebajes, roscas internas, canales curvos y espesores de pared variables sea excepcionalmente difícil y costosa.
SiC IM supera estas limitaciones adoptando un proceso similar al moldeo por inyección de plástico, reconocido por su capacidad para crear piezas con forma neta o casi neta con alta precisión. Las ventajas clave incluyen:
- Libertad de diseño: Los ingenieros pueden diseñar componentes con un nivel de complejidad que antes era inalcanzable con SiC. Esto incluye funcionalidades integradas, miniaturización y formas optimizadas para la dinámica de fluidos o la transferencia de calor.
- Mecanizado reducido: Al producir piezas con forma casi neta, la necesidad de rectificado con diamante posterior a la sinterización se minimiza significativamente. Esto no solo reduce el tiempo y el costo de fabricación, sino que también minimiza el riesgo de introducir defectos superficiales o concentraciones de tensión que pueden comprometer la integridad de la pieza.
- Eficiencia del material: El moldeo por inyección es un proceso muy eficiente con un desperdicio mínimo de material en comparación con las técnicas de fabricación sustractivas. Los canales y las coladas de la alimentación a menudo se pueden reciclar, lo que mejora aún más la rentabilidad.
- Escalabilidad para la producción de alto volumen: Una vez que se desarrolla la herramienta, SiC IM permite la producción reproducible y rentable de miles a millones de piezas, lo que lo hace ideal para aplicaciones con requisitos de alto volumen.
- Calidad constante de las piezas: La naturaleza automatizada del proceso de moldeo por inyección garantiza una alta repetibilidad y consistencia de una pieza a otra, lo cual es fundamental para aplicaciones que exigen tolerancias estrictas y propiedades uniformes del material.
Para las industrias que requieren componentes que deben soportar entornos hostiles y, al mismo tiempo, poseer diseños intrincados, como los microreactores en el procesamiento químico, las boquillas complejas para la industria aeroespacial o los componentes sofisticados en la manipulación de obleas de semiconductores, el moldeo por inyección de SiC ofrece una solución de fabricación convincente. Cierra la brecha entre las excepcionales propiedades del material del carburo de silicio y las exigencias de fabricación de piezas complejas, fiables y rentables.
Aplicaciones industriales clave que exigen componentes complejos de SiC
La combinación única de propiedades del material y capacidad de geometría compleja que ofrece el moldeo por inyección de carburo de silicio lo convierte en una solución muy solicitada en una amplia gama de industrias exigentes. Los responsables de compras y los compradores técnicos de estos sectores especifican cada vez más SiC moldeado por inyección para componentes críticos donde el rendimiento y la fiabilidad son primordiales.
| Industria | Aplicaciones específicas de piezas de SiC moldeadas por inyección | Propiedades clave del SiC |
|---|---|---|
| Fabricación de semiconductores | Mandriles de obleas, efectores finales, cabezales de ducha, anillos de retención CMP, anillos de enfoque, tubos de inyectores, componentes de grabado por plasma. | Alta pureza, resistencia al choque térmico, rigidez, resistencia a la erosión por plasma, inercia química. |
| Automoción | Anillos de sellado para bombas de agua, cojinetes, componentes de turbocompresores, componentes para electrónica de potencia de vehículos eléctricos (por ejemplo, disipadores de calor, sustratos). | Resistencia al desgaste, resistencia a altas temperaturas, conductividad térmica, resistencia a la corrosión. |
| Aeroespacial y defensa | Boquillas de cohetes, componentes de propulsores, componentes de motores de turbinas (cubiertas, álabes), blindaje ligero, sustratos de espejos, carcasas de sensores. | Estabilidad a altas temperaturas, resistencia al choque térmico, baja densidad, alta rigidez, resistencia al desgaste. |
| Electrónica de potencia | Disipadores de calor, sustratos para módulos de potencia, componentes aislantes, carcasas para dispositivos de alto voltaje. | Alta conductividad térmica, aislamiento eléctrico, estabilidad térmica. |
| Energía renovable | Componentes para sistemas de energía solar concentrada (CSP), cojinetes y sellos en turbinas eólicas, piezas para pilas de combustible. | Capacidad a altas temperaturas, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión. |
| Metalurgia y procesamiento a alta temperatura | Crisoles, componentes de hornos (vigas, rodillos, tubos de protección de termopares), mobiliario de hornos, boquillas de quemadores. | Resistencia a temperaturas extremas, resistencia al choque térmico, inercia química, resistencia al desgaste. |
| Procesado químico | Sellos mecánicos, componentes de bombas (rodetes, ejes, cojinetes), componentes de válvulas, microreactores, tubos de intercambiadores de calor, boquillas. | Excepcional resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste, estabilidad térmica. |
| Fabricación de LED | Susceptores para reactores MOCVD, herramientas de manipulación, componentes que requieren alta estabilidad térmica y pureza. | Alta conductividad térmica, pureza, estabilidad dimensional a altas temperaturas. |
| Maquinaria industrial | Boquillas de precisión, revestimientos resistentes al desgaste, cojinetes, sellos, componentes de herramientas de corte. | Dureza extrema, resistencia al desgaste, estabilidad dimensional. |
| Petróleo y gas | Componentes de herramientas para pozos, asientos de válvulas, frijoles de estrangulamiento, piezas de desgaste para bombas y equipos de perforación. | Resistencia a la abrasión, resistencia a la corrosión, tolerancia a alta presión. |
La capacidad de moldear SiC en formas intrincadas significa que los componentes que antes se fabricaban ensamblando múltiples piezas más simples ahora se pueden producir como una sola unidad integrada. Esto reduce los costos de montaje, los posibles puntos de fallo y, a menudo, mejora el rendimiento general. A medida que las industrias continúan superando los límites de la temperatura, la presión y la exposición química, la demanda de componentes complejos de SiC fabricados mediante moldeo por inyección crecerá significativamente.
Desbloqueando el rendimiento: Ventajas del SiC moldeado por inyección personalizado
Los componentes de carburo de silicio personalizados fabricados mediante moldeo por inyección ofrecen una mejora significativa del rendimiento con respecto a las piezas fabricadas con materiales convencionales o técnicas de conformado de cerámica menos sofisticadas. Las propiedades inherentes del SiC, combinadas con la precisión del proceso de moldeo por inyección, ofrecen beneficios tangibles para aplicaciones desafiantes. Estas ventajas son particularmente cruciales para los compradores mayoristas, los fabricantes de equipos originales y los profesionales de compras técnicas que buscan soluciones fiables y duraderas.
Los principales beneficios de rendimiento incluyen:
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Gestión térmica excepcional:
- La alta conductividad térmica (a menudo >150 W/mK, según el grado) permite una disipación de calor eficiente, lo cual es crucial para la electrónica de potencia, los intercambiadores de calor y los componentes de hornos.
- La excelente resistencia al choque térmico evita el agrietamiento o la falla cuando se somete a cambios rápidos de temperatura, lo cual es vital en aplicaciones como boquillas de cohetes o equipos de procesamiento de semiconductores.
- La baja expansión térmica garantiza la estabilidad dimensional en un amplio rango de temperaturas, lo que mantiene la precisión en los ensamblajes críticos.
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Resistencia superior al desgaste y a la abrasión:
- Con una dureza Mohs solo superada por el diamante, los componentes de SiC exhiben una excelente resistencia al desgaste por deslizamiento, a la abrasión por partículas y a la erosión. Esto conduce a una vida útil más larga para piezas como sellos mecánicos, boquillas y componentes de bombas.
- La microestructura de grano fino que se puede lograr con el moldeo por inyección puede mejorar aún más las características de desgaste.
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Excelente inercia química y resistencia a la corrosión:
- El SiC es muy resistente a una amplia gama de ácidos, álcalis y sales fundidas, incluso a temperaturas elevadas. Esto lo hace ideal para equipos de procesamiento químico, grabado húmedo de semiconductores y aplicaciones que involucran medios corrosivos.
- No lixivia contaminantes, lo que garantiza una alta pureza en entornos sensibles como la fabricación de LED y productos farmacéuticos.
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Alta resistencia y rigidez, incluso a temperaturas elevadas:
- El SiC conserva su resistencia mecánica a temperaturas superiores a 1400 °C, superando a la mayoría de los metales y otras cerámicas.
- Su alto módulo de Young contribuye a una excelente rigidez y resistencia a la deformación bajo carga, lo cual es fundamental para los componentes estructurales de precisión.
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Potencial de aligeramiento:
- Con una densidad (aprox. 3,1-3,2 g/cm³) inferior a la de la mayoría de los aceros de alta resistencia y superaleaciones, los componentes de SiC pueden contribuir a la reducción de peso en aplicaciones aeroespaciales, automotrices y robóticas sin comprometer el rendimiento.
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Adaptación de las Propiedades Eléctricas:
- Si bien generalmente es un aislante eléctrico, la conductividad eléctrica del SiC se puede adaptar mediante dopaje o seleccionando politipos específicos, lo que permite aplicaciones que van desde dispositivos semiconductores hasta elementos calefactores. El moldeo por inyección puede incorporar estos grados especializados de SiC.
Al optar por SiC moldeado por inyección personalizado, las empresas pueden lograr una mayor eficiencia operativa, un tiempo de inactividad reducido, ciclos de vida de los componentes más largos y la capacidad de operar en entornos más extremos. Esto se traduce en un menor costo total de propiedad y una ventaja competitiva significativa. La capacidad de producir diseños complejos y personalizados significa, además, que los ingenieros ya no están limitados por las restricciones de fabricación, lo que permite un rendimiento de los componentes verdaderamente optimizado y adaptado a las necesidades específicas de la aplicación. El acceso a estos beneficios se agiliza cuando se trabaja con expertos. proveedores de soluciones de SiC personalizadas que comprenden los matices tanto del material como del proceso de moldeo por inyección.
Grados de carburo de silicio optimizados para procesos de moldeo por inyección
El carburo de silicio no es un material monolítico; existen varios grados, cada uno con propiedades distintas adaptadas a aplicaciones específicas. Cuando se trata de moldeo por inyección de SiC, la selección del grado apropiado es fundamental para lograr las características de rendimiento deseadas en el componente final. El polvo de SiC utilizado en la alimentación, junto con el proceso de sinterización, dicta la microestructura y las propiedades finales. Los profesionales de compras y los ingenieros deben conocer los grados comunes de SiC adecuados para el moldeo por inyección:
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Carburo de silicio sinterizado (SSiC):
- 7297: Descripción: Producido por sinterización de polvo fino de alfa-SiC de alta pureza, a menudo con aditivos de sinterización no óxidos (por ejemplo, boro y carbono). Las piezas de SSiC suelen sinterizarse a temperaturas superiores a 2000 °C en una atmósfera inerte.
- Propiedades clave: Dureza extremadamente alta, excelente resistencia al desgaste, buena resistencia a altas temperaturas (hasta 1600 °C), resistencia superior a la corrosión, alta conductividad térmica. Puede lograr tamaños de grano muy finos, lo que conduce a excelentes acabados superficiales.
- Aplicaciones comunes: Sellos mecánicos, cojinetes, boquillas, componentes de válvulas, equipos de procesamiento de semiconductores, piezas de desgaste. Muy adecuado para el moldeo por inyección de formas complejas que requieren el máximo rendimiento del material.
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Carburo de silicio unido por reacción (RBSiC), también conocido como carburo de silicio siliconizado (SiSiC):
- 7297: Descripción: Fabricado por infiltración de un compacto poroso de partículas de SiC y carbono con silicio fundido. El silicio reacciona con el carbono para formar SiC adicional, que une las partículas iniciales de SiC. El material final suele contener algo de silicio libre residual (normalmente 8-15 %).
- Propiedades clave: Muy buena resistencia al desgaste y resistencia al choque térmico, alta conductividad térmica, buena resistencia mecánica. La presencia de silicio libre puede limitar su uso en ciertos entornos muy corrosivos o a temperaturas muy altas (por encima de 1350 °C, donde el silicio puede fundirse). Generalmente más fácil y menos costoso de producir que SSiC.
- Aplicaciones comunes: Mobiliario de hornos, intercambiadores de calor, boquillas de quemadores, revestimientos de desgaste, componentes de bombas. Su capacidad para formar formas grandes y complejas lo convierte en un buen candidato para el moldeo por inyección donde el costo es un factor importante y la pureza química extrema no es la principal preocupación.
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Carburo de silicio ligado a nitruro (NBSiC):
- 7297: Descripción: Los granos de SiC están unidos por una fase de nitruro de silicio (Si₃N₄). Este material ofrece un buen equilibrio de propiedades.
- Propiedades clave: Buena resistencia al choque térmico, buena resistencia mecánica y resistencia a metales no ferrosos fundidos. No tan alto rendimiento como SSiC en términos de desgaste o resistencia a altas temperaturas.
- Aplicaciones comunes: Componentes para contacto con metales no ferrosos, tubos de protección de termopares, algunos tipos de mobiliario de hornos. Menos utilizado en el moldeo por inyección en comparación con SSiC o RBSiC para piezas muy complejas, pero factible.
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Grados de
- 7297: Descripción: Estos incluyen grados de SiC dopados para modificar la conductividad eléctrica (por ejemplo, para elementos calefactores o aplicaciones de semiconductores) o grados con propiedades específicas mejoradas mediante aditivos.
- Propiedades clave: Resistencia eléctrica a medida, conductividad térmica mejorada o tenacidad a la fractura mejorada.
- Aplicaciones comunes: Aplicaciones personalizadas que requieren un rendimiento eléctrico o térmico específico en formas complejas.
La elección del grado de SiC para un proyecto de moldeo por inyección depende de un análisis exhaustivo de las condiciones operativas de la aplicación, incluyendo la temperatura, el entorno químico, las tensiones mecánicas y la vida útil requerida. La alimentación para el moldeo por inyección de SiC se formula cuidadosamente utilizando polvos de SiC específicos (politiipos alfa o beta, tamaños de partículas variables) y sistemas de aglutinantes patentados que son compatibles con el grado elegido y aseguran un moldeo, desaglomerado y sinterizado exitosos. Colaborar con un proveedor experimentado de moldeo por inyección de SiC es crucial para seleccionar el grado y los parámetros de proceso óptimos para satisfacer las exigentes demandas de sus componentes complejos.
Consideraciones de diseño para la fabricación de piezas complejas de SiC mediante moldeo por inyección
Si bien el moldeo por inyección de carburo de silicio ofrece una notable libertad de diseño, la fabricación exitosa de piezas complejas de SiC requiere una cuidadosa consideración de varios principios de diseño específicos de este proceso y material. La adhesión a estas pautas ayuda a garantizar la fabricabilidad, el rendimiento óptimo de las piezas y la rentabilidad. Los ingenieros y diseñadores deben trabajar en estrecha colaboración con su proveedor de IM de SiC durante la fase de diseño inicial.
Entre las consideraciones clave del diseño figuran:
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Espesor de pared:
- Uniformidad: Esfuércese por obtener espesores de pared uniformes en toda la pieza. Las variaciones significativas pueden provocar una contracción diferencial durante el sinterizado, causando deformaciones, grietas o tensiones internas. Los espesores de pared mínimos típicos oscilan entre 0,5 mm y 2 mm, dependiendo del tamaño y la complejidad de la pieza.
- Transiciones: Si las variaciones de espesor son inevitables, utilice transiciones o radios graduales en lugar de cambios bruscos.
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Contracción:
- Las piezas de SiC experimentan una contracción lineal significativa durante el desaglomerado y el sinterizado, que suele oscilar entre el 15% y el 25%. Esta contracción debe tenerse en cuenta con precisión en el diseño del molde. La tasa de contracción exacta depende del grado de SiC, las características del polvo, el sistema de aglutinante y los parámetros de procesamiento.
- Los proveedores utilizarán datos históricos y herramientas de simulación para predecir y compensar la contracción.
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Ángulos de desmoldeo:
- Incorpore ángulos de desmoldeo ligeros (normalmente de 0,5 a 2 grados) en las superficies paralelas a la dirección de apertura del molde para facilitar la fácil expulsión de la pieza verde de la cavidad del molde. Esto minimiza la tensión en la delicada pieza verde y reduce el desgaste del molde.
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Radios y empalmes:
- Evite las esquinas internas afiladas, que pueden actuar como concentradores de tensión y puntos de inicio de grietas, especialmente en materiales frágiles como el SiC. Utilice radios y chaflanes generosos en su lugar. Esto también mejora el flujo de la alimentación durante el moldeo.
- Las esquinas externas afiladas pueden ser propensas a astillarse. Considere radios o chaflanes pequeños.
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Agujeros y núcleos:
- Los orificios pasantes son generalmente más fáciles de moldear que los orificios ciegos. La profundidad de los orificios ciegos suele estar limitada por el diámetro del pasador del núcleo.
- Los pasadores de núcleo largos y delgados pueden desviarse bajo la presión de moldeo o romperse. Considere las relaciones de aspecto de los orificios.
- Asegure un soporte adecuado para los pasadores del núcleo en el diseño del molde.
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Rebajes y roscas:
- Las rebabas y roscas externas a menudo se pueden moldear utilizando componentes de molde deslizantes (levas o elevadores), aunque esto aumenta la complejidad y el costo de las herramientas.
- Las rebabas y roscas internas son más difíciles y pueden requerir núcleos colapsables o mecanizado posterior al moldeo. Las roscas internas simples a veces son posibles con mecanismos de desenroscado en el molde.
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Líneas de partición:
- La línea de partición (donde se unen las mitades del molde) será visible en la pieza final. Su ubicación debe considerarse cuidadosamente para minimizar el impacto estético y evitar interferencias con las superficies funcionales. Colóquela en los bordes no críticos si es posible.
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Compuertas y Expulsión:
- La ubicación y el tipo de compuerta (donde la alimentación entra en la cavidad) afectan el flujo del material, el empaquetado de la pieza y las propiedades finales. El proveedor normalmente determinará la compuerta óptima en función de las simulaciones y la experiencia.
- Las marcas de los pasadores de expulsión estarán presentes en la pieza. Su ubicación debe estar en superficies no críticas.
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Textura de la superficie y rotulación:
- Las texturas de la superficie, los logotipos o los números de pieza se pueden incorporar en la cavidad del molde. Las características elevadas en la pieza son generalmente más fáciles de moldear que las empotradas.
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Tolerancias:
- Comprenda las tolerancias alcanzables con IM de SiC (discutido en la siguiente sección). Diseñe características críticas con las tolerancias aceptables más holgadas para reducir los costos de fabricación. Las tolerancias más estrictas pueden requerir rectificado posterior al sinterizado.
La colaboración temprana con un socio de moldeo por inyección de SiC con conocimientos, como un especialista en productos personalizados de carburo de silicio, es invaluable. Pueden proporcionar comentarios de Diseño para la Fabricación (DFM) para optimizar el diseño de la pieza para el proceso de IM de SiC, lo que podría reducir los costos, mejorar la calidad y acortar los plazos de entrega de sus componentes complejos de SiC.
Tolerancias y acabado superficial alcanzables en el moldeo por inyección de SiC
Para los ingenieros y los gerentes de compras que especifican componentes complejos de carburo de silicio, comprender la precisión dimensional y el acabado superficial alcanzables mediante el moldeo por inyección es fundamental para garantizar que las piezas cumplan con los requisitos funcionales. El moldeo por inyección de SiC puede producir piezas con una precisión impresionante, especialmente teniendo en cuenta la dureza del material y la importante contracción involucrada en el proceso.
Tolerancias dimensionales:
Las tolerancias alcanzables para las piezas de SiC moldeadas por inyección dependen de varios factores, incluyendo el tamaño de la pieza, la complejidad, el grado de SiC, la calidad de las herramientas y el control del proceso. Las pautas generales son las siguientes:
- Tolerancias de "as-sintered": Para la mayoría de las dimensiones, las tolerancias sinterizadas suelen estar en el rango de ±0,5% a ±1,0% de la dimensión nominal. Para características más pequeñas o procesos muy bien controlados, se podrían alcanzar tolerancias de hasta ±0,3%.
- Dimensiones críticas: Para dimensiones particularmente críticas, a veces se pueden mantener tolerancias más estrictas mediante una cuidadosa optimización del proceso y el diseño del molde, alcanzando potencialmente ±0,1 mm a ±0,2 mm para piezas más pequeñas. Sin embargo, esto a menudo requiere más esfuerzo de desarrollo.
- Impacto del tamaño de la pieza: Las piezas más grandes generalmente tendrán valores de tolerancia absolutos más grandes (por ejemplo, ±1% de 100 mm es ±1 mm, mientras que ±1% de 10 mm es ±0,1 mm).
- Tolerancias geométricas: Las tolerancias para la planitud, el paralelismo, la perpendicularidad y la circularidad también son importantes. Estos suelen ser más difíciles de controlar que las tolerancias dimensionales lineales y dependen en gran medida de la geometría de la pieza y el comportamiento del sinterizado. Los valores suelen oscilar entre 0,05 mm y 0,2 mm por 25 mm, pero esto puede variar significativamente.
- Rectificado posterior al sinterizado: Si se requieren tolerancias más estrictas que las alcanzables mediante IM de SiC sinterizado, se puede emplear el rectificado con diamante de precisión. Esto puede lograr tolerancias de hasta unos pocos micrones (µm), pero aumenta significativamente el costo y el plazo de entrega. Por lo general, se reserva para superficies de acoplamiento críticas o características que requieren una precisión ultra alta.
Acabado superficial:
El acabado superficial de las piezas de SiC moldeadas por inyección está influenciado por la superficie del molde, el tamaño de las partículas de polvo de SiC y el proceso de sinterizado.
- Acabado superficial sinterizado: La rugosidad superficial (Ra) típica sinterizada para componentes de SiC moldeados por inyección oscila entre 0,4 µm a 1,6 µm (16 a 63 µin). Los polvos de SiC más finos y los moldes muy pulidos pueden producir superficies más lisas dentro de este rango.
- Impacto del acabado del molde: El acabado superficial de la cavidad del molde se traduce directamente en la pieza verde y, en gran medida, en la pieza sinterizada. Las superficies de molde muy pulidas dan como resultado componentes de SiC más lisos.
- Post-procesamiento para mejorar el acabado:
- Rectificado: Puede lograr acabados superficiales de hasta Ra 0,1 µm – 0,4 µm.
- Lapeado y pulido: Para aplicaciones que requieren superficies excepcionalmente lisas, como espejos (por ejemplo, sellos mecánicos, componentes ópticos, mandriles de obleas de semiconductores), el lapeado y el pulido pueden lograr acabados superficiales de Ra <0.025 µm (<1 µin). These are specialized and costly operations.
Es crucial especificar solo las tolerancias y los acabados superficiales necesarios para la función de la pieza. La especificación excesiva de estos aspectos puede generar costos de fabricación innecesariamente altos y plazos de entrega más largos. Discutir estos requisitos con su proveedor de IM de SiC al principio de la fase de diseño garantizará que las expectativas sean realistas y que se elija la ruta de fabricación más rentable. Los proveedores con sistemas de control de calidad y capacidades de metrología sólidos son esenciales para verificar que las piezas complejas de SiC cumplan con los requisitos dimensionales y de acabado superficial especificados.
Post-procesamiento esencial para componentes de SiC moldeados por inyección
Si bien el moldeo por inyección de carburo de silicio tiene como objetivo producir piezas de forma casi neta, a menudo es necesario un cierto nivel de post-procesamiento para cumplir con las especificaciones finales, mejorar el rendimiento o preparar los componentes para el montaje. La extensión y el tipo de post-procesamiento dependen de los requisitos específicos de la aplicación, la complejidad de la pieza y las tolerancias logradas en el estado sinterizado.
Los pasos comunes de post-procesamiento para componentes de SiC moldeados por inyección incluyen:
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Sinterizado (Si no se considera parte del proceso primario):
Aunque es fundamental para formar la pieza de SiC, el sinterizado en sí mismo es un paso crítico a alta temperatura después del desaglomerado que densifica el componente y desarrolla sus propiedades mecánicas y físicas finales. Es vital un control preciso sobre la atmósfera de sinterizado, el perfil de temperatura y la duración.
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Rectificado de Precisión:
- Propósito: Para lograr tolerancias dimensionales muy estrictas, mejorar el acabado superficial, asegurar la planitud o el paralelismo en superficies críticas o eliminar cualquier distorsión menor del sinterizado.
- Método: Utiliza muelas de diamante debido a la extrema dureza del SiC. Se pueden aplicar varias técnicas de rectificado (superficie, cilíndrico, sin centros).
- Consideraciones: Agrega costo y plazo de entrega. El diseño debe minimizar la necesidad de rectificado siempre que sea posible.
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Lapeado y pulido:
- Propósito: Para lograr acabados superficiales ultra lisos, como espejos (valores de Ra bajos) y una planitud excepcional. Esencial para aplicaciones como caras de sellos mecánicos, cojinetes, componentes ópticos y piezas de manipulación de obleas de semiconductores.
- Método: Implica la abrasión de la superficie de SiC con suspensiones de diamante progresivamente más finas en una placa de lapeado.
- Consideraciones: Un proceso especializado, que requiere mucho tiempo y es costoso.
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Limpieza:
- Propósito: Para eliminar cualquier contaminante residual, fluidos de mecanizado o residuos de manipulación antes de
- Propósito: Para eliminar cualquier contaminante residual, fluidos de mecanizado o residuos de manipulación antes de

