Inleiding: Metaalspuitgieten, ook bekend als MIM, is een geavanceerd metaalproductieproces. Het is een betaalbare methode om zeer dichte metalen onderdelen met complexe vormen en goede prestaties te maken. MIM combineert de flexibiliteit van spuitgieten met de sterkte van het sinteren van metaalpoeder.
MIM is populair omdat het sterke, betaalbare metalen onderdelen met complexe vormen oplevert. Het wordt in veel sectoren toegepast, waaronder elektronica, medische techniek, industrie en de auto-industrie. Dit artikel legt uit hoe MIM werkt en wat de voor- en nadelen zijn.
Wat is het metaalspuitgietproces?
Het productieproces van metaalinjectievormen (MIM) is een proces voor de productie van complexe metalen onderdelen met hoge precisie. Het combineert metaalpoeder, spuitgieten en sinteren om MIM-onderdelen te maken met nauwe toleranties en een fantastische oppervlakteafwerking.
Door verschillende maten en vormen metaalpoeders te gebruiken en verschillende additieven toe te voegen, kun je MIM onderdelen krijgen met verschillende chemische en fysische eigenschappen. De samenstelling van het bindmiddel in elk poederdeeltje bepaalt de uiteindelijke hardheid van het onderdeel.
Wat is het principe van metaalspuitgieten?
Het spuitgietproces is verdeeld in twee fasen: spuitgieten en sinteren.
In de spuitgietfase wordt het metaalmateriaal verwarmd tot het vloeibaar is en vervolgens via een spuit in de matrijs geïnjecteerd. De temperatuur van de matrijs is laag, zodat het metaalmateriaal afkoelt en snel stolt in de matrijs om een metalen staaf met een bepaalde vorm en grootte te vormen.
In de sinterfase wordt de metalen staaf naar een sinteroven gestuurd voor behandeling bij hoge temperatuur. Bij hoge temperaturen hechten de deeltjes in de metalen staaf zich beter aan elkaar, waardoor de metalen staaf dichter en sterker wordt. De gesinterde metalen onderdelen hebben goede mechanische eigenschappen en hittebestendigheid.
Wat zijn de voordelen van metaalspuitgieten?
Vergeleken met traditionele metaalproductietechnologie heeft metaalspuitgieten (MIM) veel voordelen. Na 30 jaar continue ontwikkeling van MIM-technologie kan BRM deze technologie gebruiken om MIM-onderdelen te produceren met groot volume, meerdere legeringen, verschillende afmetingen en complexe structuren. Onze samenvatting van de voordelen van MIM is als volgt:
Structurele onderdelen met zeer complexe structuren kunnen worden gevormd
De spuitgiettechnologie maakt gebruik van een spuitgietmachine om productblanco’s in te spuiten om ervoor te zorgen dat het materiaal de vormholte volledig vult, waardoor ook zeer complexe structuren van onderdelen gerealiseerd kunnen worden. In het verleden werden bij de traditionele verwerkingstechnologie eerst individuele onderdelen gemaakt en vervolgens gecombineerd tot componenten.
Bij gebruik van MM-technologie kan het worden geïntegreerd in een compleet enkel onderdeel, wat de stappen sterk vermindert en de verwerkingsprocedures vereenvoudigt.
Vergeleken met andere metaalverwerkingsmethoden heeft MIM een hoge maatnauwkeurigheid van producten en is er geen secundaire verwerking nodig of slechts een kleine hoeveelheid nabewerking. Het spuitgietproces kan direct dunne wanden en complexe structurele onderdelen vormen. De vorm van het product komt dicht in de buurt van de eisen van het eindproduct.
De maattolerantie van het onderdeel wordt meestal op ongeveer ±0,1 tot ±0,3 gehouden, wat vooral belangrijk is voor het verlagen van de bewerkingskosten van gecementeerd hardmetaal, dat moeilijk te bewerken is, en het verminderen van het bewerkingsverlies van edelmetalen.
Er is geen beperking op het vormontwerp, wat geschikt is voor bijna alle producten. Toleranties die niet haalbaar zijn met MIM molding, kunnen worden bereikt met behulp van oppervlaktebehandeling.
De microstructuur van het product is uniform, de dichtheid is hoog en de prestaties zijn goed
Als je perst, schuren de wand van de mal en het poeder en het poeder tegen elkaar en is de druk ongelijkmatig. Hierdoor wordt de microstructuur van het geperste haar ongelijk. Wanneer je sintert, krimpen de geperste poedermetallurgische onderdelen ongelijkmatig.
Je moet dus de sintertemperatuur verlagen om dit effect te verminderen. Maar dan krijg je grote gaten, een lage dichtheid en een slechte materiaaldichtheid, waardoor het product zwak wordt.
Eigenlijk is spuitgieten een vloeibaar vormproces. De aanwezigheid van bindmiddelen zorgt ervoor dat het poeder uniform wordt gerangschikt, waardoor de ongelijke microstructuur van het haar wordt geëlimineerd en de dichtheid van het gesinterde product de theoretische dichtheid van het materiaal kan bereiken.
Onder normale omstandigheden kan de dichtheid van het geperste product slechts 85% van de theoretische dichtheid bereiken. De hoge dichtheid van het product kan de sterkte verhogen, de taaiheid versterken, de ductiliteit, elektrische geleidbaarheid en thermische geleidbaarheid verbeteren en de magnetische eigenschappen verbeteren.
Hoog rendement, gemakkelijk om productie op grote schaal en op grote schaal te bereiken
De metalen mal die bij de MIM-technologie wordt gebruikt, heeft een levensduur die vergelijkbaar is met die van spuitgietmatrijzen voor kunststof. Omdat er metalen mallen worden gebruikt, is MIM geschikt voor massaproductie van onderdelen.
Aangezien de vormstukken van producten worden gevormd door spuitgietmachines, wordt de productie-efficiëntie sterk verbeterd, worden de productiekosten verlaagd en zijn de consistentie en consistente kwaliteit en herhaalbaarheid van spuitgietproducten goed, wat een garantie biedt voor grootschalige en grootschalige industriële productie.
MIM is een proces met een grotere flexibiliteit en je kunt zeer economisch duizenden tot miljoenen onderdelen per jaar maken. Net als bij gieten en spuitgieten moeten klanten bij MIM investeren in matrijzen en gereedschapskosten, dus voor kleine series onderdelen heeft dit meestal invloed op de kostenraming.
Breed scala aan toepasbare materialen en brede toepassingsgebieden
Er zijn veel materialen die kunnen worden gebruikt voor spuitgieten. In principe kan elk poedermateriaal dat bij hoge temperatuur kan worden gegoten, worden gemaakt tot onderdelen via het MIM-proces, inclusief moeilijk te bewerken materialen en materialen met hoog smeltpunt in traditionele productieprocessen.
MIM kan ook onderzoek doen naar de materiaalformule volgens de eisen van de gebruiker, elke combinatie van legeringsmaterialen maken en composietmaterialen tot onderdelen maken. MIM kan veel materialen verwerken, waaronder laaggelegeerd staal, roestvrij staal, gereedschapsstaal, nikkellegering, wolfraamlegering, gecementeerde carbide, titaniumlegering, magnetisch materiaal, KoVr-legering, fijne keramiek, enz.
Hoewel non-ferro legeringen van aluminium en koper technisch haalbaar zijn, worden ze meestal verwerkt met andere, meer economische methoden, zoals spuitgieten of machinale bewerking.
MIM-proces gebruikt fijn poeder van microniveau
MIM gebruikt fijn poeder met een deeltjesdiameter van 2-15 μ, terwijl de traditionele poedermetallurgie poeder gebruikt met een deeltjesgrootte van 50-100 μ. Een kleine deeltjesgrootte kan de sinterkrimp versnellen, de mechanische eigenschappen verbeteren, de vermoeiingslevensduur verlengen en de weerstand tegen spanningscorrosie en de magnetische eigenschappen verbeteren.
De fijne deeltjesgrootte verhoogt niet alleen de kosten (ongeveer 1-10 keer de prijs van traditioneel PM-poeder), maar klontert ook gemakkelijk samen, verhoogt de moeilijkheid om uniform te mengen en de ontvettingssnelheid is relatief laag, waardoor de productie-efficiëntie van het MIM-proces daalt.
Vergeleken met traditionele poedermetallurgie voegt MIM ongeveer 30-55% (volumefractie) organisch bindmiddel toe om ervoor te zorgen dat het poederbindmiddelsysteem tijdens het injecteren soepel in de mal kan worden gevuld.
Om een dicht eindproduct te krijgen, moet je dus fijn poeder gebruiken dat veel sinterkracht heeft. Een ander voordeel van het gebruik van fijn poeder is dat het oppervlak van het gesinterde onderdeel er goed uitziet. Om ervoor te zorgen dat MIM onderdelen goed sinteren en goede eigenschappen hebben, wil je poeder gebruiken dat zo zuiver mogelijk is en zo min mogelijk zuurstof bevat.
Ingewikkelde onderdelen maak je meestal door ze op te splitsen in losse onderdelen en die dan in elkaar te zetten. MIM is goedkoper omdat je het hele onderdeel in één keer maakt en niet zoveel stappen hoeft te doen.
Bij traditioneel metaalvormen geldt ook: hoe gecompliceerder het onderdeel, hoe meer het kost. Bij MIM zijn de kosten hetzelfde, hoe ingewikkeld het onderdeel ook is, omdat je de mal gewoon ingewikkelder maakt. Hoe gecompliceerder het onderdeel, hoe goedkoper MIM is en hoe meer je bespaart.
Wat zijn de nadelen van metaalspuitgieten?
Hoge productiekosten
Vergeleken met poedermetallurgie zijn de materiaalkosten van metaalpoeder spuitgiettechnologie (MIM) hoger en zijn de eisen voor grondstoffen strenger. Dit betekent dat de diameter van het metaalpoeder zo klein mogelijk moet zijn. Om betere prestaties te bereiken, moet bij het spuitgieten van metaalpoeder (MIM) een bindmiddel worden toegevoegd in plaats van poedermetallurgie.
Vergeleken met het traditionele spuitgieten van kunststof zijn er meer nabewerkingsstappen nodig, zoals het verwijderen van het bindmiddel en sinteren, wat de productietijd en -kosten kan verhogen.
Moeilijkheden met kwaliteitscontrole van poeder
De spuitgiettechnologie voor metaalpoeder moet meerdere parameters garanderen, zoals de grootte, distributie en vorm van het poeder, om de nauwkeurigheid en sterkte van het eindproduct te garanderen. Maar omdat de productie en verwerking van poeders gemakkelijk beïnvloed worden door meerdere factoren, zoals de omgeving en apparatuur, is de kwaliteitscontrole van poeders moeilijk.
Onvoldoende oppervlaktekwaliteit
De spuitgiettechnologie voor metaalpoeder heeft kwaliteitsproblemen met de organisatie en het oppervlak. Metaalpoeders hebben vaak problemen zoals ongelijke dichtheid, poriën en defecten tijdens het spuitgietproces. Deze problemen hebben niet alleen invloed op de prestaties van het eindproduct, maar leiden ook tot een onbevredigende oppervlaktekwaliteit, roest en beschadiging.
Hoge eisen aan apparatuur en materialen
Voor spuitgieten van metaalpoeder (MIM) zijn speciale injectiemachines en sinterapparatuur nodig, die duur en moeilijk te onderhouden zijn. Ondertussen vereisen de productie, opslag en verwerking van metaalpoeders ook strikte omgevingen en omstandigheden, wat niet goed is voor de productie en het beheer van een bedrijf.
MIM-onderdelen zijn meestal kleinschalig
Omdat de oven voor spuitgieten met metaalpoeder een kleine werkruimte heeft, zijn de geproduceerde MIM-onderdelen meestal klein.
Deze technologie is geschikt voor het vervaardigen van metalen poederspuitgietproducten binnen een beperkt bereik van 10–15 mm, zoals nauwkeurige onderdelen met onregelmatige vormen, complexe onderdelen, microtandwielen uit poedermetallurgie en tandwielen met een kleine module. Dit is ook een van de redenen waarom de ontwikkeling van MIM-technologie sterk wordt beperkt.
Productiefactoren
Poedermetallurgie fabrikant Xintaixing gelooft dat omdat matrijzen duur zijn, metaalpoeder spuitgieten beter is voor grootschalige productie. Dus, voor sommige kleine metalen onderdelen met complexe vormen maar zonder hoge eisen, kan CNC-bewerking goedkoper en betaalbaarder zijn.
Wat zijn de toepassingsgebieden van metaalspuitgiettechnologie?
Auto-industrie: Metaalspuitgieten wordt veel gebruikt om motoronderdelen, tandwielen, nokkenassen en vergelijkbare componenten te maken.
**Elektronica-industrie:**In de elektronica-industrie gebruiken we metaalspuitgieten om metalen behuizingen en onderdelen te produceren voor producten zoals mobiele telefoons, computers en tv’s.
**Medische hulpmiddelen:**Metaalspuitgiettechnologie wordt ook veel toegepast voor medische metaalproducten, zoals chirurgische instrumenten en tandheelkundige implantaten.
**Andere industrieën:**Metaalspuitgiettechnologie (MIM) wordt ook gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, energie, chemie en andere industrieën.
Conclusie
Kortom, metaalpoederspuitgieten (MIM) is een geavanceerde manier om metalen onderdelen te produceren. Het wordt in veel sectoren toegepast omdat er efficiënt metalen onderdelen met een hoge dichtheid en complexe geometrie mee kunnen worden gemaakt. Het lijkt op gewoon kunststofspuitgieten, maar dan voor metaal.
Je kunt onderdelen maken die echt sterk zijn en veel details hebben. Maar MIM is niet perfect. Het is duur, de kwaliteit van het poeder is moeilijk te controleren en je hebt er speciale machines voor nodig. Deze dingen maken het moeilijk om MIM te gebruiken voor grote productieruns of voor onderdelen die goedkoop moeten zijn.
MIM is dus goed voor sommige dingen, maar niet voor alles. Als je onderdelen wilt maken, moet je nadenken over wat je wilt maken en hoeveel het kost.
Een offerte nodig voor uw spuitgietproject?Ontvang concurrerende prijzen, DFM-feedback en een productieplanning van het engineeringteam van ZetarMold.
Vraag een gratis offerte aan → Bekijk onze complete gids over spuitgieten voor een uitgebreid overzicht.
