Inleiding

Metaalpoeder spuitgieten combineert de voordelen van poedermetallurgie en spuitgiettechnologieën en doorbreekt de beperkingen van het traditionele metaalpoeder spuitgietproces op het gebied van productvorm. Tegelijkertijd maakt het gebruik van kunststof spuitgiettechnologie om onderdelen met complexe vormen in grote hoeveelheden en met een hoge efficiëntie te vormen. Het is een bijna-netvormtechnologie geworden voor de moderne productie van hoogwaardige precisieonderdelen. Het heeft voordelen die conventionele poedermetallurgie, machinale bewerking, precisiegieten en andere verwerkingsmethoden niet kunnen evenaren.

MIM, de spuitgietproces van metaalis uitgegroeid tot een zich snel ontwikkelende en veelbelovende nieuwe bijna-netvormingstechnologie op het gebied van poedermetallurgie en staat bekend als een van de "populairste technologieën ter wereld voor het vormen van metalen onderdelen".

Dit artikel introduceert de basisconcepten, processtroom, voordelen, vergelijking met andere processen, geschikte onderdeeltypes en MIM-toepassingen van het MIM-proces.

II. Wat is metaalspuitgieten?

Spuitgieten van metaal, ook wel MIM (Metal Injection Molding) genoemd, is een methode om metaalpoeder en bindmiddel te mengen voor spuitgieten.

Eerst wordt het geselecteerde poeder gemengd met een bindmiddel, vervolgens wordt het mengsel gegranuleerd en vervolgens in de gewenste vorm gespoten. Na ontvetten en sinteren wordt het bindmiddel verwijderd om het gewenste metaalproduct te verkrijgen, of het wordt vervolgens verwerkt. Het product wordt vervolmaakt door het te vormen, oppervlaktebehandeling, warmtebehandeling, machinale bewerking en andere methoden.

MIM = poedermetallurgie + spuitgieten

MIM is een typisch interdisciplinair product. Het integreert twee totaal verschillende verwerkingstechnologieën (poedermetallurgie en spuitgieten), waardoor ingenieurs zich kunnen ontdoen van traditionele beperkingen en goedkope, speciaal gevormde roestvrijstalen, nikkel, ijzeren, koperen, titanium en andere metalen onderdelen kunnen maken, die meer ontwerpvrijheid bieden dan veel andere productieprocessen.

III.Gedetailleerde uitleg van het MIM-proces

Het MIM-proces is hoofdzakelijk onderverdeeld in vier fasen, waaronder granuleren, injecteren, ontvetten en sinteren. Indien nodig kunnen secundaire bewerkingen zoals machinale bewerking of draadtrekken en galvaniseren later worden uitgevoerd.

Granulatie

Fijne metaalpoeders worden in precieze verhoudingen gemengd met paraffinebindmiddelen en thermoplasten. Het mengproces wordt uitgevoerd in speciale mengapparatuur die tot een bepaalde temperatuur wordt verhit om het bindmiddel te smelten.

In de meeste gevallen worden machines gebruikt om te mengen tot de metaalpoederdeeltjes gelijkmatig bedekt zijn met een bindmiddel en afgekoeld zijn tot korrels (grondstoffen genoemd), die in de matrijsholte kunnen worden geïnjecteerd.

Injecties

De korrelige grondstoffen worden in de machine gevoerd om te worden verhit en onder hoge druk in de vormholte geïnjecteerd. spuitgieten. Dit proces lijkt erg op kunststof spuitgieten. Matrijzen kunnen worden ontworpen met meerdere caviteiten om de productiviteit te verhogen en de grootte van de matrijsholte moet worden ontworpen om rekening te houden met de krimp die wordt gegenereerd tijdens het sinterproces van metalen onderdelen.

afromen

Ontvetten is het proces van het verwijderen van het bindmiddel uit het groene embryo, en het bruine deel wordt verkregen na het ontvetten. Dit proces verloopt meestal in verschillende stappen. Het grootste deel van het bindmiddel wordt verwijderd voor het sinteren, en het overblijvende deel kan het deel in de sinteroven ondersteunen.

Ontvetten kan op verschillende manieren, maar de meest gebruikte is extractie met oplosmiddelen. Ontvette onderdelen zijn semi-permeabel en resterend bindmiddel verdampt gemakkelijk tijdens het sinteren.

sinteren

De ontvette bruine staaf wordt in een oven geplaatst die gecontroleerd wordt door hoge temperatuur en hoge druk. De bruine onbewerkte steen wordt langzaam verhit onder bescherming van gas om de resterende lijm te verwijderen. Nadat het bindmiddel volledig is verwijderd, wordt de bruine onbewerkte steen verhit tot een zeer hoge temperatuur en verdwijnen de openingen tussen de deeltjes door het samensmelten van de deeltjes. De bruine blenk krimpt in de juiste richting tot de gewenste grootte en verandert in een dichte vaste stof, wat resulteert in het eindproduct.

IV.Voordelen van het MIM-proces

MIM combineert de voordelen van poedermetallurgie en kunststof spuitgieten en doorbreekt de beperkingen van het traditionele metaalpoeder spuitgietproces op het gebied van productvorm. Tegelijkertijd maakt het gebruik van kunststof spuitgiettechnologie om onderdelen met complexe vormen in grote hoeveelheden en met een hoge efficiëntie te vormen. Het is een bijna-netvormtechnologie geworden voor de moderne productie van hoogwaardige precisieonderdelen. Het heeft voordelen die conventionele poedermetallurgie, machinale bewerking, precisiegieten en andere verwerkingsmethoden niet kunnen evenaren.

Kan zeer complexe onderdelen vormen

Vergeleken met andere metalen vormgevingsprocessenMIM kan onderdelen vormen met zeer complexe geometrische vormen, zoals stansen van plaatmetaal, poedervorming, smeden en machinale bewerking.

De complexe onderdeelstructuren die kunnen worden bereikt met spuitgieten, kunnen over het algemeen ook worden bereikt met MIM.

Door gebruik te maken van deze eigenschap heeft MIM de mogelijkheid om meerdere onderdelen die oorspronkelijk gevormd werden door andere metalen te combineren tot één onderdeel, waardoor het productontwerp wordt vereenvoudigd, het aantal onderdelen wordt verminderd en daarmee de assemblagekosten worden verlaagd.

De onderdelen hebben een uniforme microstructuur, hoge dichtheid en goede prestaties

Spuitgieten van metaal is een vloeibaar spuitgietproces. De aanwezigheid van het bindmiddel zorgt voor een gelijkmatige verdeling van het poeder, waardoor de ongelijkmatige microstructuur van de blenk wordt geëlimineerd zodat de dichtheid van het gesinterde product de theoretische dichtheid van het materiaal kan bereiken.

Over het algemeen kan metaalinjectie spuitgieten 95% tot 99% van de theoretische dichtheid bereiken. Een hoge dichtheid kan de sterkte, taaiheid, taaiheid, elektrische en thermische geleidbaarheid van MIM-onderdelen verhogen en de magnetische eigenschappen verbeteren.

De dichtheid van onderdelen die geperst worden door traditioneel poedervormgieten kan slechts 85% van de theoretische dichtheid bereiken. Dit is voornamelijk te wijten aan de wrijving tussen de matrijswand en het poeder en tussen het poeder en het poeder, waardoor de verdeling van de persdruk ongelijk is, waardoor de microstructuur van de blenk ongelijk is en de geperste poedermetallurgiedelen ongelijk krimpen tijdens het sinterproces. Daarom moet de sintertemperatuur worden verlaagd om dit effect te verminderen, wat resulteert in grote porositeit, slechte materiaaldichtheid en lage dichtheid. Dit heeft ernstige gevolgen voor de mechanische eigenschappen van onderdelen.

Hoog rendement, gemakkelijk te bereiken massa en productie op grote schaal

MIM maakt gebruik van een spuitgietmachine om groene producten te gieten, wat de productie-efficiëntie sterk verbetert en geschikt is voor massaproductie. Tegelijkertijd, spuitgegoten producten hebben een goede consistentie en herhaalbaarheid, waardoor ze een garantie vormen voor massaproductie en industriële productie op grote schaal.

Breed scala aan toepasbare materialen en brede toepassingsgebieden

De metalen materialen die geschikt zijn voor MIM zijn zeer uitgebreid. In principe kan elk poedermateriaal dat bij hoge temperaturen gegoten kan worden, via het MIM-proces tot onderdelen worden verwerkt, inclusief materialen die moeilijk te verwerken zijn en materialen met een hoog smeltpunt in traditionele fabricageprocessen.

De metalen materialen die Spuitgieten van metaal kan verwerken zijn onder andere laaggelegeerd staal, roestvrij staal, gereedschapsstaal, nikkellegering, wolfraamlegering, gecementeerde carbide, titaniumlegering, magnetische materialen, Kovar-legering, fijne keramiek, enz.

Hoge precisie van onderdelen

De maatnauwkeurigheid van MIM onderdelen is meestal ±0,5% van de maat en het precisieniveau kan meer dan ±0,3% bereiken.

Voor kleinere onderdelen heeft MIM een hogere nauwkeurigheid dan andere spuitgietprocessen en is meestal geen nabewerking of slechts een kleine nabewerking nodig, waardoor de kosten voor nabewerking lager zijn.

Net als bij andere processen geldt: hoe hoger de eisen voor maatnauwkeurigheid, hoe hoger de kosten. Daarom wordt een gematigde versoepeling van de tolerantievereisten aangemoedigd als de kwaliteit dit toelaat.

Toleranties die met MIM niet in één vorm kunnen worden bereikt, kunnen worden bereikt met behulp van oppervlaktebehandeling.

V. Vergelijking: MIM vs. traditioneel spuitgieten van kunststof

materiaalselectie

Het belangrijkste onderscheid in de wereld van het spuitgieten draait om de gebruikte materialen. Traditioneel kunststof spuitgieten maakt voornamelijk gebruik van verschillende polymeren en kunststoffen. Bij MIM (Metal Injection Molding) daarentegen wordt gebruik gemaakt van een mengsel van fijne metaalpoeders en een polymeer bindmiddel. Dit fundamentele verschil in grondstof en samenstelling dicteert niet alleen het proces, maar beïnvloedt ook de eigenschappen en toepassingen van het eindproduct.

Mechanica en apparatuur voor het spuitgieten:

Hoewel beide methodes verwante spuitgiettechnieken gebruiken, verschillen de operatieve parameters aanzienlijk door de verschillende materiaaleigenschappen. Voor het spuitgieten van metaal zijn verhoogde temperaturen nodig om het metaalpoeder met het bindmiddel te versmelten en het omvat meestal meer ingewikkelde ontslijpings- en sinterfasen na het vormen.

Eigenschappen van het eindproduct:

MIM levert metalen onderdelen op met eigenschappen die vergelijkbaar zijn met die van orthodoxe metaalbewerkingstechnieken, zoals verhoogde sterkte en thermisch uithoudingsvermogen. Dit in tegenstelling tot de overwegend plastic output van traditioneel spuitgieten.

Focus op materiaalheterogeniteit en de haalbaarheid van complexe vormen

Variatie in materialen: MIM biedt een breder scala aan materiaalopties, waaronder diverse staalsoorten, titanium en op maat gemaakte legeringen. Deze kunnen worden aangepast aan specifieke eisen op het gebied van robuustheid, levensduur en andere mechanische eigenschappen, in tegenstelling tot traditioneel spuitgieten, dat beperkt is tot de intrinsieke eigenschappen van kunststoffen.

Verfijning in Vormen:

MIM is bedreven in het maken van onderdelen met uitgebreide geometrieën en verfijnde details, een prestatie die vaak onbereikbaar is met conventioneel kunststof spuitgieten. Het minuscule metaalpoeder dat bij MIM wordt gebruikt, maakt grotere details en strikte toleranties mogelijk, waardoor het geschikt is voor kleine, complexe onderdelen in sectoren als de ruimtevaart, de medische sector en de elektronica.

Wanddikte en interne configuraties:

MIM is in staat om onderdelen te maken met slanke wanden en ingewikkelde interne configuraties zonder aan sterkte in te boeten, een uitdaging met kunststof materialen vanwege hun uiteenlopende mechanische eigenschappen.

Oppervlakteafwerking en daaropvolgende behandelingen:

Onderdelen die met behulp van MIM zijn vervaardigd, hebben over het algemeen een superieure oppervlaktekwaliteit in vergelijking met die van traditionele kunststof spuitgietproducten. Ze kunnen verschillende verbeteringen ondergaan, zoals polijsten, plateren of thermische behandelingen om hun functionele eigenschappen of visuele aantrekkingskracht te verbeteren.

Samengevat, terwijl Metaal Spuitgieten en het traditionele spuitgieten van kunststof dezelfde procedures hebben, zijn er grote verschillen in materiaalgebruik, producteigenschappen en vormcomplexiteit. Deze verschillen maken MIM geschikter voor scenario's die de veerkracht en precisie van metalen onderdelen vereisen in combinatie met de ontwerpveelzijdigheid die kenmerkend is voor kunststof spuitgietmachineonderdelen.

Conclusie

In dit artikel duiken we in de nuances van metaalspuitgieten (MIM), een proces dat opvalt in de wereld van de productie. Vergeleken met conventioneel spuitgieten van kunststof wordt bij MIM een grote verscheidenheid aan materialen gebruikt, waardoor complexere structuren kunnen worden geproduceerd. Het vermogen van MIM om metaalspuitgietonderdelen te maken met complexe ontwerpen, uitzonderlijke precisie en sterke mechanische eigenschappen heeft zijn unieke positie in de productie verstevigd, vooral in industrieën zoals lucht- en ruimtevaart, gezondheidszorg, auto-onderdelen en consumentenelektronica.

In het algemeen betekent metaalspuitgieten een aanzienlijke vooruitgang in de productietechnologie, omdat het de beste aspecten van metalen en kunststof productiemethodes combineert. De voortdurende ontwikkeling en het aanpassingsvermogen zullen een sleutelrol spelen in de toekomst van de productie, en innovatie en vooruitgang stimuleren in verschillende industrieën.