Introducción: Metal moldeo por inyección (MIM) es una combinación de moldeo por inyección de plástico y pulvimetalurgia. Mezclan polvo metálico con un aglutinante polimérico, lo funden y lo inyectan en un molde con una máquina de moldeo por inyección normal.

Después se enfría y se endurece para darle la forma deseada. El producto final se utiliza en todo tipo de industrias, como la médica, la dental, la aeroespacial y la automovilística. El proceso de moldeo por inyección de metal es diferente de los métodos de fabricación tradicionales.

Representa una tecnología de fabricación avanzada y eficaz adecuada para la fabricación de piezas metálicas que requieren alta precisión, geometría compleja o producción a gran escala . Este artículo analiza principalmente el moldeo por inyección de metales.

¿Qué es el MIM?

El moldeo por inyección de metal combina el moldeo por inyección de plástico tradicional y los procesos de pulvimetalurgia, que es una forma de mezclar polvo metálico y aglutinante para el moldeo por inyección.

Primero se mezcla el polvo deseado con un aglutinante. Luego se hacen bolitas con la mezcla y se le da la forma deseada. Quitas el aglutinante quemándolo y ya tienes la pieza de metal que quieres, o puedes hacerle más cosas, como moldearla de nuevo, mejorar su aspecto, calentarla o cortarla para mejorarla aún más.

MIM = Pulvimetalurgia + Moldeo por inyección

El MIM es un producto típicamente interdisciplinar. Integra dos tecnologías de procesamiento completamente distintas (pulvimetalurgia y moldeo por inyección de plástico) para que los ingenieros puedan liberarse de las limitaciones tradicionales y obtener piezas de acero inoxidable, níquel, hierro, cobre, titanio y otros metales con formas especiales a bajo precio mediante el moldeo por inyección de plástico, por lo que tiene mayor libertad de diseño que muchos otros procesos de producción.

¿Qué es el proceso MIM?

Los pasos del moldeo por inyección de metal son: en primer lugar, elegir el polvo de metal que cumpla los requisitos del moldeo por inyección de metal y mezclarlo con un aglutinante orgánico a una cierta temperatura mediante un método adecuado para hacer una alimentación uniforme, a continuación, después de la granulación, utilizar una máquina de moldeo por inyección para inyectarlo en la cavidad del molde bajo un estado plástico calentado para obtener una pieza en bruto formada, luego desengrasarla mediante extracción química o con disolventes, y finalmente obtener el producto final mediante sinterización y densificación.

Polvo metálico

El tamaño de las partículas del polvo metálico utilizado en el proceso de moldeo por inyección de metales suele ser de 0,5 a 20 micrómetros. En teoría, cuanto más finas son las partículas, mayor es la superficie específica y más fácil es moldear y sinterizar. El proceso pulvimetalúrgico tradicional utiliza polvo más grueso de más de 40 micrómetros.

Adhesivo orgánico

El adhesivo orgánico se utiliza para unir las partículas de polvo metálico, de modo que la mezcla tiene propiedades reológicas y lubricantes cuando se calienta en el barril de la máquina de inyección, es decir, es un portador que impulsa el polvo a fluir.

Por lo tanto, la selección del adhesivo es la clave de todo el moldeo por inyección de polvo. Requisitos de los adhesivos orgánicos: dosificación pequeña, es decir, usar menos adhesivo puede hacer que la mezcla tenga mejores propiedades reológicas; no reactivo, sin reacción química con el polvo metálico durante la retirada del adhesivo; fácil de retirar, sin residuos de carbón en el producto.

Mezcla y granulación

Durante la mezcla, el polvo metálico y el adhesivo orgánico se mezclan uniformemente para ajustar sus propiedades reológicas al estado adecuado para moldeo por inyección.

La uniformidad de la mezcla afecta directamente a su fluidez, lo que repercute en los parámetros del proceso de moldeo por inyección e incluso en la densidad y otras propiedades del material final. Los restos y residuos generados durante el proceso de moldeo por inyección pueden triturarse, granularse y reciclarse.

Moldeo por inyección

El proceso de este paso es básicamente el mismo que el proceso de moldeo por inyección de plástico, y las condiciones del equipo son básicamente las mismas.

Durante el proceso de moldeo por inyección, la mezcla se calienta en el barril de la máquina de inyección para formar un material plástico con propiedades reológicas, y se inyecta en el molde bajo una presión de inyección adecuada para formar una pieza en bruto. La densidad de la pieza en bruto moldeada por inyección debe ser uniforme a nivel microscópico para que el producto se contraiga uniformemente durante el proceso de sinterización.

El control de los parámetros de moldeo, como la temperatura de inyección, la temperatura del molde, la presión de inyección y el tiempo de mantenimiento, es crucial para obtener un peso en verde estable. Es necesario evitar la separación y segregación de los componentes en el material de inyección, ya que de lo contrario se producirán pérdidas dimensionales y distorsiones y desechos.Despegado

El aglutinante orgánico de la pieza moldeada debe eliminarse antes de la sinterización. Esto se denomina despegado. El proceso de despegado debe garantizar que el aglutinante se descargue gradualmente de las diferentes partes de la pieza en bruto a lo largo de los diminutos canales entre las partículas sin reducir la resistencia de la pieza en bruto.

Después de que el disolvente extraiga parte del aglutinante, el aglutinante restante también debe eliminarse mediante despegado térmico. Durante el despegado, debe controlarse el contenido de carbono de la pieza en bruto y reducirse el contenido de oxígeno.

Sinterización

La sinterización se realiza en un horno de sinterización con atmósfera controlada. La alta densidad de las piezas MIM se consigue mediante una temperatura de sinterización elevada y un tiempo de sinterización prolongado, lo que aumenta y mejora en gran medida las propiedades mecánicas del material de la pieza.

Tratamiento posterior

Para piezas con requisitos dimensionales más precisos y requisitos de rendimiento especiales, es necesario realizar un tratamiento posterior. Este proceso es el mismo que el del tratamiento térmico de los componentes metálicos convencionales de formas complejas.

¿Cuáles son las ventajas del MIM?

El MIM combina las ventajas de la pulvimetalurgia y el moldeo por inyección de plástico. Supera las limitaciones de los procesos tradicionales de moldeo de polvo metálico en la forma del producto. Utiliza la tecnología de moldeo por inyección de plástico para la producción en serie y el conformado eficaz de piezas de formas complejas. Se ha convertido en una tecnología de conformado casi neto para la fabricación moderna de piezas de precisión de alta calidad.

Tiene ventajas incomparables sobre la pulvimetalurgia convencional, el mecanizado y la fundición de precisión.El mecanizado cnc puede utilizarse para el procesamiento secundario de piezas MIM, como el mecanizado de agujeros, el mecanizado de roscas, el rectificado de superficies, etc., para satisfacer requisitos específicos de ingeniería.

Piezas moldeables de gran complejidad

En comparación con otros procesos de conformado de metales, como la estampación de chapas, el MIM puede fabricar piezas con formas realmente complejas.

El MIM también puede fabricar las mismas formas complejas que el moldeo por inyección de plástico.

Gracias a ello, el MIM puede fabricar en una sola pieza piezas que antes se fabricaban mediante otros procesos de conformado de metales.

Esto facilita el diseño de la pieza, la abarata y facilita su ensamblaje.El mecanizado cnc puede utilizarse para el procesamiento secundario de piezas MIM, como el mecanizado de orificios, el mecanizado de roscas, el rectificado de superficies, etc., para satisfacer requisitos de ingeniería específicos.

Alto índice de utilización del material

El conformado MIM es un proceso de conformado casi neto. La forma de sus piezas se aproxima a la forma del producto final, y la tasa de utilización del material es alta, lo que es especialmente importante para la pérdida de procesamiento de metales preciosos.

Las técnicas de metal poroso y los procesos de moldeo por inyección de metales pueden complementarse y desarrollarse mutuamente en la intersección de la fabricación y la aplicación de materiales, impulsando la tecnología de fabricación de materiales hacia una dirección más eficiente y compleja.

La microestructura de las piezas es uniforme, la densidad es alta y el rendimiento es bueno.

El MIM es un proceso por el que se fabrican objetos a partir de líquido. El pegamento hace que el polvo se pegue para que el objeto no tenga agujeros. Entonces puedes hacer la cosa que haces tan pesada como se supone que debe ser.

Normalmente, el MIM hace que las cosas pesen entre 95% y 99%. Si las cosas se hacen pesadas, se hacen más fuertes. También se hacen más resistentes, más elásticas y más resistentes a la electricidad y el calor. También mejoran como imanes.

La densidad de las piezas prensadas mediante moldeo por polvo tradicional sólo puede alcanzar como máximo 85% de la densidad teórica. Esto se debe principalmente a la fricción entre la pared del molde y el polvo y entre los polvos, lo que hace que la presión de prensado se distribuya de forma desigual, dando lugar a una microestructura desigual de la pieza en bruto prensada.

Esto provocará que las piezas pulvimetalúrgicas prensadas se encojan de forma desigual durante el proceso de sinterización, por lo que la temperatura de sinterización tiene que reducirse para reducir este efecto, dando lugar a una gran porosidad, una densidad deficiente del material y una baja densidad de los productos, lo que afecta gravemente a las propiedades mecánicas de las piezas.

Alta eficiencia, fácil producción en masa y a gran escala

El MIM utiliza moldeo por inyección máquinas para moldear tochos verdes de productos, lo que mejora en gran medida la eficiencia del consumo y es adecuado para la producción en masa; al mismo tiempo, la consistencia y la repetibilidad de los productos de moldeo por inyección son buenas, lo que proporciona una garantía para la producción industrial en masa y a gran escala.

La tecnología de moldeo por inyección de metales tiene ventajas significativas en la fabricación de piezas de aleaciones magnéticas blandas, y puede satisfacer los requisitos de formas complejas y alta precisión, al tiempo que reduce los costes de producción y mejora la eficiencia de la producción.

Amplia gama de materiales y campos de aplicación

Hay muchos materiales metálicos que pueden utilizarse para el MIM. Básicamente, cualquier material en polvo que pueda fundirse a alta temperatura puede convertirse en piezas mediante MIM, incluidos los materiales que son difíciles de procesar y los materiales que tienen altos puntos de fusión en el proceso de fabricación tradicional.

Los materiales metálicos que pueden procesarse mediante MIM incluyen acero de baja aleación, acero inoxidable, acero para herramientas, aleación a base de níquel, aleación de tungsteno, carburo cementado, aleación de titanio, material magnético, aleación de Kovar, cerámica de precisión, etc.

Además, el MIM puede investigar fórmulas de materiales según los requisitos del usuario, fabricar materiales de aleación de cualquier combinación y convertir materiales compuestos en piezas.

El moldeo por MIM de aleaciones no ferrosas de aluminio y cobre es técnicamente factible, pero suele realizarse por otros métodos más económicos, como la fundición a presión o el mecanizado.

¿Cuáles son las características de los productos MIM?

Complejidad

El MIM, al igual que el moldeo por inyección, no tiene restricciones de forma. Dado que el MIM es un proceso de moldeo, la adición de características no añade costes, lo que lo convierte en una excelente forma de combinar piezas en productos multifuncionales. Las reglas de diseño del MIM son muy parecidas a las del moldeo por inyección, por lo que resulta adecuado para casi todos los productos.

Precisión

El diseño de referencia de la precisión del moldeo neto MIM suele ser de ± 0,5% del tamaño. El moldeo neto de algunas características puede alcanzar ± 0,3%. Al igual que ocurre con otras tecnologías, cuanto mayor es el requisito de precisión, mayor es el coste, por lo que se recomienda una relajación moderada de los requisitos de tolerancia si la calidad lo permite. Las tolerancias que no pueden alcanzarse con el MIM en una sola pasada pueden lograrse con ayuda del tratamiento de superficies.

Peso y tamaño

El MIM es ideal para piezas de menos de 100 gramos, y menos de 50 gramos es lo más rentable. Sin embargo, se pueden fabricar piezas de hasta 250 gramos. El principal coste del MIM es la materia prima, por lo que el MIM utiliza nuevas tecnologías para reducir al máximo el peso de las piezas.

Al igual que las piezas de plástico, el peso de las piezas puede reducirse utilizando núcleos y soportes sin afectar a la integridad del producto. El MIM es ideal para piezas muy pequeñas y micropiezas, y es posible fabricarlas con un peso inferior a 0,1 gramos. El peso no es un factor limitante, y pueden fabricarse piezas de más de 250 mm de longitud.

Adelgazamiento

Para el MIM, lo mejor es un grosor de pared inferior a 6 mm. Se puede aumentar el grosor, pero costará más porque se tarda más y se utiliza más material. También se puede ir más fino, hasta 0,5 mm, pero es más difícil de diseñar.

Producción

El MIM es un proceso superflexible que permite fabricar de miles a millones de piezas al año de forma muy barata. Al igual que la fundición y el moldeo por inyección, el MIM requiere comprar moldes y utillaje, por lo que para pequeñas cantidades de piezas suele repercutir en el coste.

Materias primas

El MIM puede procesar muchas cosas, como ferroaleaciones, superaleaciones, aleaciones de titanio, aleaciones de cobre, metales refractarios, carburos cementados, cerámica y compuestos de matriz de partículas metálicas. Las aleaciones no ferrosas de aluminio y cobre son técnicamente posibles, pero suelen hacerse por otros métodos más baratos, como la fundición a presión o el mecanizado.

¿Cuáles son las aplicaciones del MIM?

El MIM se utiliza en electrónica de consumo, piezas de automóviles, dispositivos médicos, herramientas eléctricas, equipos industriales y artículos de primera necesidad.

Electrónica de consumo

Los productos de electrónica de consumo suelen incluir smartphones, tabletas, portátiles, cámaras digitales, wearables inteligentes, drones, etc.

En 2010, la tecnología de proceso MIM se utilizó en la aparición de la señalización del teléfono móvil BlackBerry, lo que abrió la aplicación masiva de piezas MIM en teléfonos móviles.

Apple también ha empezado a utilizar piezas MIM desde 2010, y ha ido ampliando y liderando el ámbito de aplicación del MIM. Piezas MIM como piezas de interfaz de alimentación, bandejas de tarjetas, bisagras, anillos de cámara, botones, etc. se han utilizado con éxito en teléfonos móviles.

A medida que los smartphones y los wearables inteligentes se hacen más ligeros y finos, su interior se vuelve más refinado y complicado. Por eso el MIM va a ser tan importante.

Piezas de automóvil

En el campo de la fabricación de piezas de automoción, la tecnología MIM es un proceso de conformado de piezas metálicas sin arranque de viruta que puede ahorrar materiales y reducir los costes de producción. Por ello, la tecnología MIM ha recibido una gran atención por parte de la industria del automóvil y comenzó a utilizarse en el mercado de piezas de automoción en la década de 1990.

En la actualidad, la industria automovilística utiliza la tecnología MIM para fabricar algunas piezas bimetálicas de formas complejas y micro piezas agrupadas, como piezas de turbocompresores, anillos reguladores, piezas de inyectores de combustible, álabes, cajas de cambio, piezas de dirección asistida, etc.

Productos sanitarios

En el campo de los dispositivos médicos, los accesorios médicos consumidos por el proceso MIM son de alta precisión y pueden satisfacer los requisitos de pequeño tamaño, alta complejidad, altas propiedades mecánicas y otros requisitos de los accesorios requeridos por la mayoría de los dispositivos médicos finos.

En los últimos años, la aplicación de la tecnología MIM se ha extendido cada vez más, como mangos quirúrgicos, tijeras, pinzas, piezas dentales, piezas de articulaciones ortopédicas, etc.

Herramientas eléctricas

El procesamiento de piezas de herramientas eléctricas es muy complicado, el coste de procesamiento es alto, la tasa de utilización de material es baja y la dependencia del MIM es alta. Los productos típicos incluyen fresas de formas especiales, herramientas de corte, elementos de fijación, microengranajes, máquinas aflojadoras/máquinas textiles/piezas de máquinas remachadoras desarrolladas en los últimos años, etc.

Conclusión

El moldeo por inyección de metales (MIM) es una forma elegante de fabricar cosas. Es como una mezcla de pulvimetalurgia y plástico. moldeo por inyección. Mezclas polvo de metal y otras cosas para hacer una pasta. Luego la echas en un molde. Después de eso, te deshaces de las otras cosas y lo calientas.

Cuando terminas, tienes una pieza de metal que es realmente buena. El MIM se utiliza para fabricar todo tipo de cosas. Se utiliza en medicina, odontología, espacio y automoción. También se puede utilizar el MIM para fabricar cosas difíciles de hacer. Es una buena forma de fabricar cosas.