Introducción

El moldeo por inyección de polvo metálico, combina las ventajas de la pulvimetalurgia y las tecnologías de moldeo por inyección, superando las limitaciones del proceso tradicional de moldeo de polvo metálico en la forma del producto. Al mismo tiempo, utiliza la tecnología de moldeo por inyección de plástico para formar piezas con formas complejas en grandes cantidades y con gran eficacia. Características, se ha convertido en una tecnología de forma casi neta para la fabricación moderna de piezas de precisión de alta calidad. Tiene ventajas que la pulvimetalurgia convencional, el mecanizado, la fundición de precisión y otros métodos de procesamiento no pueden igualar.

MIM, la proceso de moldeo por inyección de metal, se ha convertido en una nueva y prometedora tecnología de conformado casi neto de rápido desarrollo en el campo de la pulvimetalurgia, y es conocida como una de las "tecnologías de conformado de piezas metálicas más populares del mundo".

En este artículo se presentan los conceptos básicos, el flujo del proceso, las ventajas, la comparación con otros procesos, los tipos de piezas adecuados y las aplicaciones del proceso MIM.

II. ¿Qué es el moldeo por inyección de metales?

El moldeo por inyección de metales, conocido como MIM (moldeo por inyección de metales), es un método de mezcla de polvo metálico y aglutinante para el moldeo por inyección.

Primero se mezcla el polvo seleccionado con un aglutinante, luego se granula la mezcla y después se inyecta para darle la forma deseada. Tras el desengrasado y la sinterización, se elimina el aglutinante para obtener el producto metálico que deseamos, o bien se procesa Posteriormente, el conformado, el tratamiento superficial, el tratamiento térmico, el mecanizado y otros métodos hacen que el producto sea más perfecto.

MIM = pulvimetalurgia + moldeo por inyección

El MIM es un producto típicamente interdisciplinar. Integra dos tecnologías de procesamiento completamente distintas (pulvimetalurgia y moldeo por inyección), lo que permite a los ingenieros deshacerse de las limitaciones tradicionales y obtener piezas de acero inoxidable, níquel, hierro, cobre, titanio y otros metales de formas especiales y bajo coste, permitiendo una mayor libertad de diseño que muchos otros procesos de producción.

III.Explicación detallada del proceso MIM

El proceso MIM se divide principalmente en cuatro etapas: granulación, inyección, desengrasado y sinterización. Si es necesario, posteriormente pueden realizarse procesos secundarios como el mecanizado o el trefilado y la galvanoplastia.

Granulación

Los polvos metálicos finos se mezclan con aglutinantes de parafina y termoplásticos en proporciones precisas. El proceso de mezcla se lleva a cabo en un equipo de mezcla especial, que se calienta a una temperatura determinada para fundir el aglutinante.

En la mayoría de los casos, se utiliza maquinaria para mezclar hasta que las partículas de polvo metálico se recubren uniformemente con un aglutinante y se enfrían para formar gránulos (denominados materias primas), que pueden inyectarse en la cavidad del molde.

Inyecciones

Las materias primas granulares se introducen en la máquina para ser calentadas e inyectadas en la cavidad del molde a alta presión, y la parte verde se obtiene mediante moldeo por inyección. Este proceso es muy similar al moldeo por inyección de plástico. Los moldes pueden diseñarse con múltiples cavidades para aumentar la productividad, y el tamaño de la cavidad del molde debe diseñarse teniendo en cuenta la contracción generada durante el proceso de sinterización de las piezas metálicas.

descremada

El desengrasado consiste en eliminar el aglutinante del embrión verde, y la parte marrón se obtiene tras el desengrasado. Este proceso suele completarse en varias etapas. La mayor parte del aglutinante se elimina antes de la sinterización, y la parte restante puede soportar la pieza en el horno de sinterización.

El desengrasado puede realizarse por diversos métodos, siendo el más utilizado la extracción con disolventes. Las piezas desengrasadas son semipermeables y el aglutinante residual se evapora fácilmente durante la sinterización.

sinterización

El tocho marrón desengrasado se introduce en un horno controlado por alta temperatura y alta presión. El tocho marrón se calienta lentamente bajo la protección de gas para eliminar los restos de aglutinante. Una vez eliminado completamente el aglutinante, la pieza bruta marrón se calienta a una temperatura muy alta y los huecos entre las partículas desaparecen debido a la fusión de las partículas. La pieza en bruto marrón se contrae direccionalmente hasta alcanzar el tamaño diseñado y se transforma en un sólido denso, dando lugar al producto final.

IV.Ventajas del proceso MIM

El MIM combina las ventajas de las tecnologías de pulvimetalurgia y moldeo por inyección de plásticos, superando las limitaciones del proceso tradicional de moldeo de polvo metálico en la forma del producto. Al mismo tiempo, utiliza la tecnología de moldeo por inyección de plástico para formar piezas con formas complejas en grandes cantidades y con gran eficacia. Se ha convertido en una tecnología de forma casi neta para la fabricación moderna de piezas de precisión de alta calidad. Tiene ventajas que la pulvimetalurgia convencional, el mecanizado, la fundición de precisión y otros métodos de procesamiento no pueden igualar.

Puede formar piezas muy complejas

En comparación con otros procesos de conformado de metalesEl MIM puede formar piezas con formas geométricas muy complejas, como el estampado de chapa, el conformado en polvo, la forja y el mecanizado.

Las complejas estructuras de las piezas que pueden conseguirse mediante moldeo por inyección pueden lograrse generalmente mediante MIM.

Aprovechando esta característica, el MIM tiene la oportunidad de combinar múltiples piezas que originalmente estaban formadas por otros metales en una sola pieza, lo que simplifica el diseño del producto, reduce el número de piezas y, por tanto, los costes de ensamblaje del producto.

Las piezas tienen una microestructura uniforme, alta densidad y buen rendimiento

El moldeo por inyección de metales es un proceso de moldeo fluido. La presencia del aglutinante garantiza la distribución uniforme del polvo, eliminando así la microestructura irregular de la pieza en bruto para que la densidad del producto sinterizado pueda alcanzar la densidad teórica del material.

En general, el moldeo por inyección de metales puede alcanzar entre 95% y 99% de la densidad teórica. La alta densidad puede aumentar la resistencia, tenacidad, ductilidad, conductividad eléctrica y térmica de las piezas MIM, y mejorar las propiedades magnéticas.

La densidad de las piezas prensadas mediante moldeo por polvo tradicional sólo puede alcanzar hasta 85% de la densidad teórica. Esto se debe principalmente a la fricción entre la pared del molde y el polvo y entre el polvo y el polvo, lo que hace que la distribución de la presión de prensado sea desigual, lo que conduce a que la microestructura de la pieza en bruto sea desigual, lo que hará que las piezas pulvimetalúrgicas prensadas se encojan de forma desigual durante el proceso de sinterización. Por lo tanto, hay que bajar la temperatura de sinterización para reducir este efecto, lo que provoca una gran porosidad, una densidad deficiente del material y una baja densidad. Afecta gravemente a las propiedades mecánicas de las piezas.

Alta eficiencia, masa fácil de alcanzar y producción a gran escala

El MIM utiliza una máquina de inyección para moldear productos ecológicos, lo que mejora enormemente la eficiencia de la producción y es adecuado para la producción en masa. Al mismo tiempo, productos moldeados por inyección tienen una buena consistencia y repetibilidad, lo que supone una garantía para la producción industrial masiva y a gran escala.

Amplia gama de materiales y campos de aplicación

Los materiales metálicos aptos para el MIM son muy amplios. En principio, cualquier material en polvo que pueda fundirse a altas temperaturas puede fabricarse en piezas mediante el proceso MIM, incluidos materiales difíciles de procesar y materiales de alto punto de fusión en los procesos de fabricación tradicionales.

Los materiales metálicos que Moldeo por inyección de metales puede procesar incluyen acero de baja aleación, acero inoxidable, acero para herramientas, aleación a base de níquel, aleación de tungsteno, carburo cementado, aleación de titanio, materiales magnéticos, aleación de Kovar, cerámica fina, etc.

Alta precisión de las piezas

La precisión dimensional de las piezas MIM suele ser de ±0,5% del tamaño, y el nivel de precisión puede alcanzar más de ±0,3%.

Para piezas de menor tamaño, el MIM tiene mayor precisión que otros procesos de fundición a presión y, por lo general, no requiere un procesamiento secundario o sólo requiere una pequeña cantidad de acabado, lo que reduce el coste del procesamiento secundario.

Al igual que ocurre con otros procesos, cuanto mayores sean los requisitos de precisión dimensional, mayor será el coste. Por lo tanto, se fomenta una relajación moderada de los requisitos de tolerancia cuando la calidad lo permite.

Las tolerancias que el MIM no puede alcanzar en un moldeado pueden lograrse con la ayuda del tratamiento de superficies.

V. Comparación: MIM frente al moldeo por inyección de plástico tradicional

selección de materiales

La principal distinción en el mundo del moldeo por inyección gira en torno a los materiales utilizados. Tradicional moldeo por inyección de plástico utiliza principalmente diversos polímeros y plásticos. Por el contrario, el moldeo por inyección de metales (MIM) emplea una mezcla de polvos metálicos finos y un aglutinante polimérico. Esta diferencia fundamental en la materia prima y la composición no sólo dicta el proceso, sino que también influye en las propiedades y aplicaciones del producto final.

Mecánica y aparatos de moldeo:

Aunque ambas metodologías emplean dispositivos de moldeo similares, los parámetros operativos difieren notablemente debido a las características dispares de los materiales. El moldeo por inyección de metales requiere temperaturas elevadas para fundir el polvo metálico con el aglutinante, y suele conllevar fases más complejas de descortezado y sinterización tras el moldeo.

Propiedades del producto final:

El MIM produce componentes metálicos con características similares a los fabricados mediante técnicas ortodoxas de metalurgia, como una mayor resistencia y resistencia térmica. Esto contrasta con los resultados predominantemente plásticos del moldeo por inyección tradicional.

Heterogeneidad de los materiales y viabilidad de formas complejas

Variabilidad de materiales: El MIM ofrece una gama más amplia de opciones de materiales, que abarca varios aceros, titanio y aleaciones a medida. A diferencia del moldeo por inyección tradicional, que se limita a las características intrínsecas de los plásticos, estos materiales pueden adaptarse a requisitos específicos de robustez, longevidad y otros atributos mecánicos.

Sofisticación en las formas:

El MIM es experto en la fabricación de piezas con geometrías elaboradas y detalles refinados, una hazaña a menudo inalcanzable con el moldeo convencional de plástico. El minúsculo polvo metálico que se utiliza en el MIM facilita un mayor nivel de detalle y unas tolerancias más estrictas, lo que lo hace idóneo para componentes diminutos y complejos en sectores como el aeroespacial, el médico y el electrónico.

Espesor de pared y configuraciones internas:

El MIM es capaz de producir componentes con paredes delgadas y configuraciones internas intrincadas sin sacrificar la resistencia, un reto con los materiales plásticos debido a sus propiedades mecánicas divergentes.

Acabado superficial y tratamientos posteriores:

Los componentes fabricados mediante MIM suelen tener una superficie de mayor calidad que los de moldeo de plástico tradicional. Pueden someterse a diversas mejoras, como pulido, chapado o tratamientos térmicos, para aumentar sus propiedades funcionales o su atractivo visual.

En resumen, aunque Moldeo por inyección de metales y el moldeo por inyección de plástico tradicional comparten paralelismos de procedimiento, pero sus disparidades en cuanto a uso de materiales, características del producto y complejidad de formas son significativas. Estas diferencias hacen que el MIM sea más adecuado para situaciones que exigen la resistencia y precisión de los componentes metálicos junto con la versatilidad de diseño característica de las piezas de las máquinas de moldeo por inyección de plástico.

Conclusión

En el artículo profundizamos en los matices del moldeo por inyección de metales (MIM), un proceso que destaca en el mundo de la fabricación. En comparación con el moldeo por inyección de plástico convencional, en el MIM se hace patente una importante diversidad de materiales, lo que permite fabricar estructuras más complejas. La capacidad del MIM para fabricar piezas metálicas moldeadas por inyección con diseños complejos, una precisión excepcional y sólidas propiedades mecánicas ha cimentado su posición única en la fabricación, sobre todo en sectores como el aeroespacial, la sanidad, los componentes de automoción y la electrónica de consumo.

En general, el moldeo por inyección de metal representa un avance significativo en la tecnología de fabricación, ya que combina los mejores aspectos de los métodos de producción de metal y plástico. Su continuo desarrollo y adaptabilidad desempeñarán un papel clave en el futuro de la fabricación, impulsando la innovación y el progreso en múltiples sectores.