Introduction

Le moulage par injection de poudre métallique combine les avantages de la métallurgie des poudres et des technologies de moulage par injection, ce qui permet de dépasser les limites du processus traditionnel de moulage de poudre métallique en ce qui concerne la forme du produit. En même temps, il utilise la technologie du moulage par injection de plastique pour former des pièces de formes complexes en grandes quantités et avec une grande efficacité. Caractéristiques : elle est devenue une technologie de forme quasi-nette pour la fabrication moderne de pièces de précision de haute qualité. Elle présente des avantages que la métallurgie des poudres, l'usinage, le moulage de précision et d'autres méthodes de traitement conventionnelles ne peuvent égaler.

MIM, le processus de moulage par injection de métauxest devenue une nouvelle technologie de formage proche du filet, prometteuse et en plein développement, dans le domaine de la métallurgie des poudres, et elle est connue comme l'une des "technologies de formage de pièces métalliques les plus populaires au monde".

Cet article présente les concepts de base, le déroulement du processus, les avantages, la comparaison avec d'autres processus, les types de pièces appropriés et les applications du processus MIM.

II. Qu'est-ce que le moulage par injection de métal ?

Le moulage par injection de métal, appelé MIM (Metal Injection Molding), est une méthode qui consiste à mélanger de la poudre de métal et un liant pour le moulage par injection.

Il mélange d'abord la poudre choisie avec un liant, puis il granule le mélange et l'injecte ensuite dans la forme voulue. Après dégraissage et frittage, le liant est enlevé pour obtenir le produit métallique souhaité, ou bien il est transformé. La mise en forme ultérieure, le traitement de surface, le traitement thermique, l'usinage et d'autres méthodes permettent de perfectionner le produit.

MIM = métallurgie des poudres + moulage par injection

Le MIM est un produit transdisciplinaire typique. Il intègre deux technologies de traitement complètement différentes (la métallurgie des poudres et le moulage par injection), ce qui permet aux ingénieurs de se débarrasser des contraintes traditionnelles et d'obtenir à faible coût des pièces en acier inoxydable, en nickel, en fer, en cuivre, en titane et autres métaux de forme spéciale, offrant ainsi une plus grande liberté de conception que beaucoup d'autres processus de production.

III. Explication détaillée du processus MIM

Le processus MIM est principalement divisé en quatre étapes, à savoir la granulation, l'injection, le dégraissage et le frittage. Si nécessaire, des traitements secondaires tels que l'usinage, le tréfilage et la galvanoplastie peuvent être effectués ultérieurement.

Granulation

Les poudres métalliques fines sont mélangées à des liants paraffineux et à des thermoplastiques dans des proportions précises. Le processus de mélange est effectué dans un équipement de mélange spécial, qui est chauffé à une certaine température pour faire fondre le liant.

Dans la plupart des cas, des machines sont utilisées pour mélanger les particules de poudre métallique jusqu'à ce qu'elles soient uniformément recouvertes d'un liant et refroidies pour former des granulés (appelés matières premières), qui peuvent être injectés dans la cavité du moule.

Injections

Les matières premières granuleuses sont introduites dans la machine pour être chauffées et injectées dans la cavité du moule sous haute pression. moulage par injection. Ce processus est très similaire au moulage par injection de plastique. Les moules peuvent être conçus avec des cavités multiples pour augmenter la productivité, et la taille de la cavité du moule doit être conçue pour prendre en compte le retrait généré pendant le processus de frittage des pièces métalliques.

écrémer

Le dégraissage consiste à retirer le liant de l'embryon vert, et la partie brune est obtenue après le dégraissage. Ce processus se déroule généralement en plusieurs étapes. La plus grande partie du liant est éliminée avant le frittage, et la partie restante peut soutenir la pièce dans le four de frittage.

Le dégraissage peut être réalisé par diverses méthodes, la plus courante étant l'extraction par solvant. Les pièces dégraissées sont semi-perméables et le liant résiduel s'évapore facilement pendant le frittage.

frittage

La billette brune dégraissée est placée dans un four à haute température et à haute pression. L'ébauche brune est lentement chauffée à l'abri du gaz afin d'éliminer la colle restante. Une fois le liant complètement éliminé, l'ébauche brune est chauffée à très haute température et les espaces entre les particules disparaissent en raison de la fusion des particules. L'ébauche brune se rétracte directionnellement jusqu'à la taille prévue et se transforme en un solide dense, ce qui donne le produit final.

IV.Avantages du procédé MIM

Le MIM combine les avantages de la métallurgie des poudres et des technologies de moulage par injection plastique, dépassant les limites du processus traditionnel de moulage des poudres métalliques en ce qui concerne la forme du produit. En même temps, il utilise la technologie du moulage par injection de plastique pour former des pièces de formes complexes en grandes quantités et avec une grande efficacité. Elle est devenue une technologie de forme quasi-nette pour la fabrication moderne de pièces de précision de haute qualité. Elle présente des avantages que la métallurgie des poudres, l'usinage, le moulage de précision et d'autres méthodes de traitement conventionnelles ne peuvent égaler.

Peut former des pièces très complexes

Par rapport à d'autres procédés de formage des métauxLe MIM permet de réaliser des pièces aux formes géométriques très complexes, à l'instar de l'emboutissage de la tôle, du formage par poudrage, du forgeage et de l'usinage.

Les structures complexes des pièces qui peuvent être obtenues par moulage par injection peuvent généralement être obtenues par MIM.

En tirant parti de cette caractéristique, le MIM offre la possibilité de combiner en une seule pièce des pièces multiples formées à l'origine par d'autres métaux, ce qui simplifie la conception du produit, réduit le nombre de pièces et, partant, les coûts d'assemblage du produit.

Les pièces ont une microstructure uniforme, une densité élevée et de bonnes performances.

Le moulage par injection de métal est un processus de moulage fluide. La présence du liant assure une distribution uniforme de la poudre, éliminant ainsi la microstructure irrégulière de l'ébauche, de sorte que la densité du produit fritté puisse atteindre la densité théorique du matériau.

D'une manière générale, le moulage par injection de métaux peut atteindre 95% à 99% de densité théorique. Une densité élevée peut accroître la résistance, la ténacité, la ductilité, la conductivité électrique et thermique des pièces MIM et améliorer les propriétés magnétiques.

La densité des pièces pressées par le moulage traditionnel à la poudre ne peut atteindre que 85% de la densité théorique. Cela est principalement dû au frottement entre la paroi du moule et la poudre et entre la poudre et la poudre, qui rend la distribution de la pression de pressage inégale, ce qui conduit à une microstructure inégale de l'ébauche, ce qui entraînera une contraction inégale des pièces pressées en métallurgie des poudres au cours du processus de frittage. Par conséquent, la température de frittage doit être abaissée pour réduire cet effet, ce qui entraîne une grande porosité, une mauvaise densité du matériau et une faible densité. Les propriétés mécaniques des pièces sont gravement affectées.

Efficacité élevée, masse facile à atteindre et production à grande échelle

Le MIM utilise une machine à injection pour mouler des produits verts, ce qui améliore considérablement l'efficacité de la production et convient à la production de masse. En même temps, produits moulés par injection ont une bonne cohérence et une bonne répétabilité, ce qui garantit une production industrielle de masse et à grande échelle.

Large éventail de matériaux applicables et vastes domaines d'application

Les matériaux métalliques adaptés au MIM sont très variés. En principe, tout matériau en poudre pouvant être coulé à haute température peut être transformé en pièces par le procédé MIM, y compris les matériaux difficiles à traiter et les matériaux à point de fusion élevé dans les procédés de fabrication traditionnels.

Les matériaux métalliques qui Moulage par injection de métal peut traiter des aciers faiblement alliés, des aciers inoxydables, des aciers à outils, des alliages à base de nickel, des alliages de tungstène, des carbures cémentés, des alliages de titane, des matériaux magnétiques, des alliages de Kovar, des céramiques fines, etc.

Haute précision des pièces

La précision dimensionnelle des pièces MIM est généralement de ±0,5% de la taille, et le niveau de précision peut atteindre plus de ±0,3%.

Pour les pièces de petite taille, le MIM offre une plus grande précision que les autres procédés de moulage sous pression et ne nécessite généralement pas de traitement secondaire ou seulement une petite quantité de finition, ce qui réduit le coût du traitement secondaire.

Comme pour d'autres procédés, plus les exigences en matière de précision dimensionnelle sont élevées, plus le coût est important. Par conséquent, un assouplissement modéré des exigences en matière de tolérance est encouragé lorsque la qualité le permet.

Les tolérances que le MIM ne peut pas atteindre en un seul moulage peuvent être obtenues à l'aide d'un traitement de surface.

V. Comparaison : MIM vs. moulage par injection de plastique traditionnel

sélection des matériaux

La principale distinction dans le monde du moulage par injection tourne autour des matériaux utilisés. Les matériaux traditionnels moulage par injection de plastique utilise principalement divers polymères et plastiques. À l'inverse, le moulage par injection de métal (MIM) utilise un mélange de poudres métalliques fines et d'un liant polymère. Cette différence fondamentale de matière première et de composition ne dicte pas seulement le processus, mais influence également les propriétés et les applications du produit final.

Mécanismes et appareils de moulage :

Bien que les deux méthodes utilisent des dispositifs de moulage similaires, les paramètres opérationnels divergent sensiblement, en raison des caractéristiques disparates des matériaux. Le moulage par injection de métal nécessite des températures élevées pour fusionner la poudre métallique avec le liant, et il comprend généralement des phases de déliantage et de frittage plus complexes après le moulage.

Propriétés du produit final :

Le MIM permet d'obtenir des composants métalliques dont les caractéristiques sont comparables à celles des composants fabriqués à l'aide de techniques de métallurgie orthodoxes, telles qu'une résistance et une endurance thermique accrues. Cela contraste avec les résultats principalement plastiques du moulage par injection traditionnel.

L'hétérogénéité des matériaux et la faisabilité des formes complexes

Variabilité des matériaux : Le MIM offre une gamme plus large d'options de matériaux, couvrant divers aciers, le titane et des alliages sur mesure. Ceux-ci peuvent être personnalisés pour répondre à des exigences spécifiques en matière de robustesse, de longévité et d'autres attributs mécaniques, contrairement au moulage par injection traditionnel, qui se limite aux caractéristiques intrinsèques des matières plastiques.

Sophistication des formes :

Le MIM permet de fabriquer des pièces aux géométries élaborées et aux détails raffinés, une prouesse souvent impossible à réaliser avec le moulage plastique classique. La minuscule poudre de métal utilisée dans le MIM permet d'obtenir des détails plus précis et des tolérances plus strictes, ce qui le rend adapté à la fabrication de petits composants complexes dans des secteurs tels que l'aérospatiale, la médecine et l'électronique.

Épaisseur de la paroi et configurations internes :

Le MIM est capable de produire des composants aux parois élancées et aux configurations internes complexes sans sacrifier la résistance, un défi pour les matériaux plastiques en raison de leurs propriétés mécaniques divergentes.

Finition de la surface et traitements ultérieurs :

Les composants fabriqués par MIM possèdent généralement une qualité de surface supérieure à celle des composants issus du moulage plastique traditionnel. Ils peuvent subir diverses améliorations telles que le polissage, le placage ou des traitements thermiques afin d'accroître leurs propriétés fonctionnelles ou leur attrait visuel.

En résumé, si les Moulage par injection de métal Si le MIM et le moulage traditionnel par injection de plastique présentent des similitudes au niveau des procédures, leurs disparités en termes d'utilisation des matériaux, de caractéristiques des produits et de complexité des formes sont importantes. Ces distinctions rendent le MIM plus adapté aux scénarios exigeant la résilience et la précision des composants métalliques associées à la polyvalence de conception caractéristique des pièces de machines de moulage par injection de plastique.

Conclusion

Dans cet article, nous nous penchons sur les nuances du moulage par injection de métal (MIM), un procédé qui se distingue dans le monde de la fabrication. Par rapport au moulage par injection de plastique conventionnel, le MIM offre une grande diversité de matériaux, ce qui permet de produire des structures plus complexes. La capacité du MIM à fabriquer des pièces métalliques moulées par injection de conception complexe, d'une précision exceptionnelle et dotées de solides propriétés mécaniques a consolidé sa position unique dans le secteur de la fabrication, en particulier dans des industries telles que l'aérospatiale, les soins de santé, les composants automobiles et l'électronique grand public.

Dans l'ensemble, le moulage par injection de métal représente une avancée significative dans la technologie de fabrication, combinant les meilleurs aspects des méthodes de production du métal et du plastique. La poursuite de son développement et de son adaptabilité jouera un rôle clé dans l'avenir de la fabrication, en stimulant l'innovation et le progrès dans de nombreuses industries.