Introduzione

Lo stampaggio a iniezione di polveri metalliche combina i vantaggi della metallurgia delle polveri e delle tecnologie di stampaggio a iniezione, superando i limiti del tradizionale processo di stampaggio di polveri metalliche nella forma del prodotto. Allo stesso tempo, utilizza la tecnologia di stampaggio a iniezione della plastica per formare pezzi di forma complessa in grandi quantità e con un'elevata efficienza. Caratteristiche: è diventata una tecnologia di forma quasi netta per la produzione moderna di pezzi di precisione di alta qualità. Presenta vantaggi che la metallurgia delle polveri, la lavorazione meccanica, la fusione di precisione e altri metodi di lavorazione convenzionali non possono eguagliare.

MIM, il processo di stampaggio a iniezione del metalloè diventata una nuova e promettente tecnologia di formatura quasi a rete nel campo della metallurgia delle polveri ed è conosciuta come una delle "tecnologie di formatura di parti metalliche più popolari al mondo".

Questo articolo introduce i concetti di base, il flusso del processo, i vantaggi, il confronto con altri processi, i tipi di pezzi adatti e le applicazioni del processo MIM.

II. Che cos'è lo stampaggio a iniezione di metalli?

Lo stampaggio a iniezione di metalli, denominato MIM (Metal Injection Molding), è un metodo di miscelazione di polvere metallica e legante per lo stampaggio a iniezione.

Per prima cosa mescola la polvere selezionata con un legante, quindi granula la miscela e la inietta nella forma desiderata. Dopo lo sgrassaggio e la sinterizzazione, il legante viene rimosso per ottenere il prodotto metallico desiderato, oppure viene lavorato Successivamente, sagomatura, trattamento superficiale, trattamento termico, lavorazione e altri metodi rendono il prodotto più perfetto.

MIM = metallurgia delle polveri + stampaggio a iniezione

Il MIM è un tipico prodotto interdisciplinare. Integra due tecnologie di lavorazione completamente diverse (metallurgia delle polveri e stampaggio a iniezione), consentendo agli ingegneri di liberarsi dei vincoli tradizionali e di ottenere a basso costo parti speciali in acciaio inossidabile, nichel, ferro, rame, titanio e altri metalli, con una maggiore libertà di progettazione rispetto a molti altri processi produttivi.

III.Spiegazione dettagliata del processo MIM

Il processo MIM si divide principalmente in quattro fasi: granulazione, iniezione, sgrassatura e sinterizzazione. Se necessario, possono essere eseguite successivamente lavorazioni secondarie come la lavorazione o la trafilatura e la galvanoplastica.

Granulazione

Le polveri metalliche fini vengono mescolate con leganti paraffinici e termoplastici in proporzioni precise. Il processo di miscelazione avviene in uno speciale impianto di miscelazione, che viene riscaldato a una certa temperatura per fondere il legante.

Nella maggior parte dei casi, si utilizzano macchinari per miscelare le particelle di polvere metallica fino a ricoprirle uniformemente con un legante e raffreddarle per formare granuli (chiamati materie prime), che possono essere iniettati nella cavità dello stampo.

Iniezioni

Le materie prime granulari vengono alimentate nella macchina per essere riscaldate e iniettate nella cavità dello stampo ad alta pressione, e la parte verde si ottiene attraverso stampaggio a iniezione. Questo processo è molto simile allo stampaggio a iniezione della plastica. Gli stampi possono essere progettati con cavità multiple per aumentare la produttività e la dimensione della cavità dello stampo deve essere progettata per tenere conto del ritiro generato durante il processo di sinterizzazione delle parti metalliche.

scremare

La sgrassatura è il processo di rimozione del legante dall'embrione verde e la parte marrone si ottiene dopo la sgrassatura. Questo processo viene solitamente completato in più fasi. La maggior parte del legante viene rimossa prima della sinterizzazione e la parte rimanente può sostenere il pezzo nel forno di sinterizzazione.

Lo sgrassaggio può essere effettuato con diversi metodi, il più comunemente usato è l'estrazione con solvente. Le parti sgrassate sono semipermeabili e il legante residuo evapora facilmente durante la sinterizzazione.

sinterizzazione

La billetta marrone sgrassata viene messa in un forno controllato ad alta temperatura e alta pressione. Il grezzo marrone viene riscaldato lentamente sotto la protezione del gas per rimuovere l'adesivo rimanente. Dopo la rimozione completa del legante, il grezzo marrone viene riscaldato a una temperatura molto elevata e gli spazi tra le particelle scompaiono grazie alla fusione delle particelle. Il grezzo marrone si restringe in modo direzionale fino a raggiungere le dimensioni previste e si trasforma in un solido denso, dando vita al prodotto finale.

IV.Vantaggi del processo MIM

Il MIM combina i vantaggi della metallurgia delle polveri e delle tecnologie di stampaggio a iniezione di materie plastiche, superando i limiti del tradizionale processo di stampaggio delle polveri metalliche nella forma del prodotto. Allo stesso tempo, utilizza la tecnologia di stampaggio a iniezione della plastica per formare pezzi di forma complessa in grandi quantità e con un'elevata efficienza. È diventata una tecnologia di forma quasi netta per la produzione moderna di pezzi di precisione di alta qualità. Presenta vantaggi che la metallurgia delle polveri, la lavorazione meccanica, la fusione di precisione e altri metodi di lavorazione convenzionali non possono eguagliare.

Può formare parti molto complesse

Rispetto ad altri processi di formatura dei metalliIl MIM può formare pezzi con forme geometriche molto complesse, come lo stampaggio della lamiera, la formatura a polvere, la forgiatura e la lavorazione meccanica.

Le strutture complesse dei pezzi che possono essere ottenute con lo stampaggio a iniezione possono essere generalmente ottenute con il MIM.

Sfruttando questa caratteristica, il MIM ha l'opportunità di combinare più parti originariamente formate da altri metalli in un unico pezzo, semplificando la progettazione del prodotto, riducendo il numero di parti e quindi i costi di assemblaggio del prodotto.

I pezzi hanno una microstruttura uniforme, un'alta densità e buone prestazioni.

Lo stampaggio a iniezione dei metalli è un processo di stampaggio fluido. La presenza del legante assicura la distribuzione uniforme della polvere, eliminando così la microstruttura non uniforme dello spezzone, in modo che la densità del prodotto sinterizzato possa raggiungere la densità teorica del materiale.

In generale, lo stampaggio a iniezione di metalli può raggiungere una densità teorica compresa tra 95% e 99%. L'alta densità può aumentare la resistenza, la tenacità, la duttilità, la conducibilità elettrica e termica delle parti MIM e migliorare le proprietà magnetiche.

La densità dei pezzi stampati con lo stampaggio a polvere tradizionale può raggiungere solo 85% della densità teorica. Ciò è dovuto principalmente all'attrito tra la parete dello stampo e la polvere e tra la polvere e la polvere, che rende disomogenea la distribuzione della pressione di pressatura, con conseguente disomogeneità della microstruttura del pezzo grezzo, che causerà un ritiro disomogeneo dei pezzi stampati in metallurgia delle polveri durante il processo di sinterizzazione. Pertanto, la temperatura di sinterizzazione deve essere abbassata per ridurre questo effetto, con il risultato di una grande porosità, una scarsa densità del materiale e una bassa densità. Le proprietà meccaniche dei pezzi ne risentono gravemente.

Alta efficienza, massa facile da raggiungere e produzione su larga scala

Il MIM utilizza una macchina a iniezione per stampare prodotti verdi, migliorando notevolmente l'efficienza produttiva e rendendola adatta alla produzione di massa. Allo stesso tempo, prodotti stampati a iniezione hanno una buona consistenza e ripetibilità, fornendo così una garanzia per la produzione industriale di massa e su larga scala.

Ampia gamma di materiali applicabili e ampi campi di applicazione

I materiali metallici adatti al MIM sono molto ampi. In linea di principio, qualsiasi materiale in polvere che può essere fuso ad alte temperature può essere prodotto in parti con il processo MIM, compresi i materiali difficili da lavorare e quelli ad alto punto di fusione nei processi di produzione tradizionali.

I materiali metallici che Stampaggio a iniezione di metallo possono lavorare acciai debolmente legati, acciai inossidabili, acciai per utensili, leghe a base di nichel, leghe di tungsteno, carburo cementato, leghe di titanio, materiali magnetici, leghe di Kovar, ceramiche fini, ecc.

Alta precisione dei componenti

L'accuratezza dimensionale dei componenti MIM è solitamente pari a ±0,5% delle dimensioni e il livello di precisione può raggiungere oltre ±0,3%.

Per le dimensioni dei pezzi più piccoli, il MIM ha una precisione maggiore rispetto ad altri processi di pressofusione e generalmente non richiede una lavorazione secondaria o richiede solo una piccola quantità di finitura, riducendo così il costo della lavorazione secondaria.

Come per altri processi, più alti sono i requisiti di precisione dimensionale, più alti sono i costi. Pertanto, quando la qualità lo consente, si incoraggia un moderato allentamento dei requisiti di tolleranza.

Le tolleranze che il MIM non può raggiungere in un unico stampaggio possono essere ottenute con l'aiuto del trattamento superficiale.

V. Confronto: MIM vs. Stampaggio a iniezione di plastica tradizionale

selezione del materiale

La distinzione principale nel mondo dello stampaggio a iniezione si basa sui materiali utilizzati. Tradizionale stampaggio a iniezione di plastica utilizza principalmente vari polimeri e plastiche. Al contrario, lo stampaggio a iniezione di metalli (MIM) impiega una miscela di polveri metalliche fini e un legante polimerico. Questa differenza fondamentale nella materia prima e nella composizione non solo determina il processo, ma influenza anche le proprietà e le applicazioni del prodotto finale.

Meccanica e apparecchiatura di stampaggio:

Sebbene entrambe le metodologie impieghino dispositivi di stampaggio simili, i parametri operativi divergono notevolmente, a causa delle diverse caratteristiche dei materiali. Lo stampaggio a iniezione dei metalli richiede temperature elevate per fondere la polvere metallica con il legante e, in genere, prevede fasi più complesse di deceraggio e sinterizzazione dopo lo stampaggio.

Proprietà del prodotto finale:

Il MIM produce componenti metallici che vantano caratteristiche simili a quelle ottenute con le tecniche di lavorazione dei metalli ortodosse, come una maggiore resistenza e un'elevata capacità termica. Ciò contrasta con i risultati prevalentemente plastici dello stampaggio a iniezione tradizionale.

Focus sull'eterogeneità dei materiali e sulla fattibilità di forme complesse

Variabilità dei materiali: Il MIM offre una gamma più ampia di opzioni di materiali, che comprendono vari acciai, titanio e leghe su misura. Questi possono essere personalizzati per soddisfare requisiti specifici di robustezza, longevità e altri attributi meccanici, a differenza dello stampaggio a iniezione tradizionale, che si limita alle caratteristiche intrinseche della plastica.

Sofisticatezza nelle forme:

Il MIM è in grado di fabbricare pezzi con geometrie elaborate e dettagli raffinati, un'impresa spesso irraggiungibile con lo stampaggio di plastica convenzionale. La minuscola polvere di metallo utilizzata nel MIM consente di ottenere dettagli più precisi e tolleranze rigorose, rendendolo adatto a componenti piccoli e complessi in settori quali l'aerospaziale, il medicale e l'elettronica.

Spessore della parete e configurazioni interne:

Il MIM è in grado di produrre componenti con pareti sottili e configurazioni interne complesse senza sacrificare la resistenza, una sfida con i materiali plastici a causa delle loro proprietà meccaniche divergenti.

Finitura superficiale e trattamenti successivi:

I componenti realizzati con il metodo MIM hanno generalmente una qualità superficiale superiore rispetto a quelli ottenuti con lo stampaggio tradizionale della plastica. Possono essere sottoposti a vari miglioramenti come lucidatura, placcatura o trattamenti termici per aumentarne le proprietà funzionali o l'aspetto estetico.

In sintesi, mentre Stampaggio a iniezione di metalli e il tradizionale stampaggio a iniezione di materie plastiche condividono paralleli procedurali, ma le loro differenze nell'uso dei materiali, nelle caratteristiche del prodotto e nella complessità della forma sono significative. Queste differenze rendono il MIM più adatto a scenari che richiedono la resilienza e la precisione dei componenti metallici e la versatilità di progettazione tipica delle macchine per lo stampaggio a iniezione di materie plastiche.

Conclusione

In questo articolo approfondiamo le sfumature dello stampaggio a iniezione di metalli (MIM), un processo che si distingue nel mondo della produzione. Rispetto allo stampaggio a iniezione di materie plastiche convenzionali, la MIM presenta una notevole diversità di materiali, che consente di produrre strutture più complesse. La capacità del MIM di produrre pezzi stampati a iniezione in metallo con design complessi, eccezionale precisione e forti proprietà meccaniche ha cementato la sua posizione unica nella produzione, in particolare in settori come l'aerospaziale, la sanità, i componenti automobilistici e l'elettronica di consumo.

Nel complesso, lo stampaggio a iniezione di metalli rappresenta un progresso significativo nella tecnologia di produzione, che fonde gli aspetti migliori dei metodi di produzione in metallo e plastica. Il suo continuo sviluppo e la sua adattabilità giocheranno un ruolo chiave nel futuro della produzione, guidando l'innovazione e il progresso in diversi settori.