Introdução: a moldagem por injeção de metais, também conhecida como MIM, é um processo avançado de fabricação de metais. É uma maneira econômica de produzir peças metálicas de alta densidade, com geometrias variadas e bom desempenho. A MIM é uma tecnologia moderna que combina a flexibilidade da moldagem por injeção com a resistência da sinterização de pós metálicos.
A MIM é valorizada porque produz peças metálicas resistentes, econômicas e de geometrias variadas. É usada em muitos setores, como eletrônicos, medicina, indústria e automóveis. Este artigo explica como a MIM funciona, quais são suas vantagens e quais são suas limitações.
O que é o processo de moldagem por injeção de metal?
O processo de produção de moldagem por injeção de metal (MIM) é um processo de fabrico de peças metálicas complexas e de alta precisão. Combina pó metálico, moldagem por injeção e sinterização para produzir peças MIM com tolerâncias apertadas e excelentes acabamentos de superfície.
Ao utilizar diferentes tamanhos e formas de pós metálicos, adicionando diferentes aditivos, é possível obter peças MIM com diferentes propriedades químicas e físicas. A composição do aglutinante em cada partícula de pó determina a dureza final da peça.
Qual é o princípio do processo de moldagem por injeção de metal?
O processo de moldagem por injeção divide-se em duas fases: moldagem por injeção e sinterização.
Na fase de moldagem por injeção, o material metálico é aquecido até ao estado líquido e depois injetado no molde através de uma seringa. A temperatura do molde é baixa, de modo a que o material metálico arrefeça e solidifique rapidamente no molde para formar um lingote metálico com uma determinada forma e tamanho.
Na fase de sinterização, o lingote de metal é enviado para um forno de sinterização para tratamento a alta temperatura. A altas temperaturas, as partículas do lingote de metal unem-se melhor, tornando-o mais denso e forte. As peças metálicas sinterizadas têm boas propriedades mecânicas e resistência ao calor.
Quais são as vantagens da moldagem por injeção de metal?
Em comparação com a tecnologia tradicional de produção de metais, a moldagem por injeção de metal (MIM) oferece muitas vantagens. Após 30 anos de desenvolvimento contínuo da tecnologia MIM, a BRM pode usar essa tecnologia para produzir peças MIM em grande volume, com várias ligas, diferentes tamanhos e estruturas complexas. Nosso resumo das vantagens da MIM é o seguinte:
Podem ser formadas peças estruturais com estruturas altamente complexas
A tecnologia do processo de moldagem por injeção utiliza uma máquina de moldagem por injeção para injetar os produtos em bruto, de modo a garantir que o material preenche totalmente a cavidade do molde, o que também garante a realização de estruturas de peças altamente complexas. No passado, na tecnologia de processamento tradicional, os componentes individuais eram primeiro fabricados e depois combinados em componentes.
Quando se utiliza a tecnologia MM, esta pode ser integrada numa peça única completa, o que reduz consideravelmente os passos e simplifica os procedimentos de processamento.
Em comparação com outros métodos de processamento de metal, o MIM tem uma elevada precisão dimensional dos produtos e não é necessário qualquer processamento secundário ou apenas é necessária uma pequena quantidade de acabamento. O processo de moldagem por injeção pode formar diretamente paredes finas e peças estruturais complexas. A forma do produto está próxima dos requisitos do produto final.
A tolerância dimensional da peça é normalmente mantida em cerca de ±0,1 a ±0,3, o que é particularmente importante para reduzir o custo de maquinação do carboneto cimentado, que é difícil de maquinar, e para reduzir a perda de processamento de metais preciosos.
Não há restrições quanto à conceção da forma, que é adequada para quase todos os produtos. A tolerância que não pode ser alcançada pela moldagem MIM pode ser alcançada com a ajuda do tratamento de superfície.
A microestrutura do produto é uniforme, a densidade é elevada e o desempenho é bom
Quando se pressiona, a parede do molde e o pó e o pó e o pó esfregam-se uns contra os outros, e a pressão é desigual. Isto faz com que a microestrutura do cabelo prensado seja irregular. Quando se sinteriza, as peças de metalurgia do pó prensado encolhem de forma desigual.
Por isso, é necessário baixar a temperatura de sinterização para reduzir este efeito. Mas, nesse caso, obtém-se buracos grandes, baixa densidade e fraca densidade do material, o que torna o produto fraco.
Na verdade, a moldagem por injeção é um processo de moldagem por fluido. A presença de aglutinantes garante que o pó é disposto uniformemente, eliminando a microestrutura irregular do cabelo, e então a densidade do produto sinterizado pode atingir a densidade teórica do seu material.
Em circunstâncias normais, a densidade do produto prensado só pode atingir 85% da densidade teórica. A elevada densidade do produto pode aumentar a resistência, reforçar a tenacidade, melhorar a ductilidade, a condutividade eléctrica e a condutividade térmica, e melhorar as propriedades magnéticas.
Alta eficiência, fácil de obter produção em grande escala e em grande escala
O molde de metal utilizado na tecnologia MIM tem uma vida útil semelhante à dos moldes de engenharia para moldagem por injeção de plástico. Uma vez que são utilizados moldes metálicos, o MIM é adequado para a produção em massa de peças.
Uma vez que os espaços em branco dos produtos são formados por máquinas de moldagem por injeção, a eficiência da produção é muito melhorada, o custo de produção é reduzido e a consistência e a qualidade consistente e a repetibilidade dos produtos moldados por injeção são boas, o que fornece uma garantia para a produção industrial em grande escala e em grande escala.
O MIM é um processo com maior flexibilidade, e é possível fabricar milhares a milhões de peças por ano de forma muito económica. Tal como as peças fundidas e as peças moldadas por injeção, o MIM exige que os clientes invistam em moldes e em custos de ferramentas, pelo que, para pequenos lotes de peças, normalmente afecta a estimativa de custos.
Vasta gama de materiais aplicáveis e amplos campos de aplicação
Existe uma grande variedade de materiais que podem ser utilizados na moldação por injeção. Em princípio, qualquer material em pó que possa ser moldado a alta temperatura pode ser transformado em peças pelo processo MIM, incluindo materiais difíceis de processar e materiais com elevado ponto de fusão nos processos de fabrico tradicionais.
Além disso, a MIM pode fazer pesquisa de fórmulas de materiais de acordo com os requisitos do utilizador, fazer qualquer combinação de materiais de liga e fazer materiais compostos em peças. A MIM pode processar muitos materiais, incluindo aço de baixa liga, aço inoxidável, aço para ferramentas, liga à base de níquel, liga de tungsténio, carboneto cimentado, liga de titânio, material magnético, liga KoVr, cerâmica fina, etc.
Embora as ligas não ferrosas de alumínio e cobre sejam tecnicamente viáveis, são normalmente processadas por outros métodos mais económicos, como a fundição sob pressão ou a maquinagem.
O processo MIM utiliza pó fino de grau micrónico
O MIM utiliza pó fino com um diâmetro de partícula de 2-15μ, enquanto a metalurgia do pó tradicional utiliza pó com um tamanho de partícula de 50-100μ. O tamanho pequeno das partículas pode acelerar a retração por sinterização, melhorar as propriedades mecânicas, prolongar a vida à fadiga e melhorar a resistência à corrosão sob tensão e as propriedades magnéticas.
A dimensão das partículas finas não só aumenta o custo (cerca de 1-10 vezes o preço do pó de PM tradicional), mas também aglomera facilmente, aumenta a dificuldade de mistura uniforme e a taxa de desengorduramento é relativamente lenta, reduzindo assim a eficiência da produção do processo MIM.
Em comparação com a metalurgia do pó tradicional, a MIM adiciona cerca de 30-55% (fração volumétrica) de ligante orgânico para garantir que o sistema de ligante em pó pode ser suavemente preenchido no molde durante a injeção.
Assim, para obter um produto final denso, é necessário utilizar um pó fino que tenha muita força de sinterização. Outro aspeto positivo da utilização de pó fino é o facto de a superfície da peça sinterizada ter um bom aspeto. Para garantir que as peças MIM sinterizam bem e têm boas propriedades, é necessário utilizar um pó tão puro quanto possível e com o mínimo de oxigénio possível.
No caso de peças complicadas, é habitualmente necessário dividi-las em partes individuais e depois juntá-las. O MIM é mais barato porque se faz a peça inteira de uma só vez e não é necessário efetuar tantas etapas.
Além disso, com a conformação tradicional de metais, quanto mais complicada for a peça, mais cara será. Com o MIM, o custo é o mesmo, independentemente da complexidade da peça, porque basta tornar o molde mais complicado. Quanto mais complicada for a peça, mais barata é a MIM e mais se poupa.
Quais são as desvantagens da moldagem por injeção de metal?
Custo de produção elevado
Em comparação com a metalurgia do pó, o custo do material da tecnologia de moldagem por injeção de pó metálico (MIM) é mais elevado e os requisitos das matérias-primas são mais rigorosos. Isto significa que o diâmetro do pó metálico deve ser o mais pequeno possível. Para obter um melhor desempenho, o processo de moldagem por injeção de pó metálico (MIM) requer a adição de um aglutinante em vez da metalurgia do pó.
Por conseguinte, o custo da utilização da tecnologia de moldagem por injeção de pó metálico é mais dispendioso. Em comparação com a moldagem por injeção de plástico tradicional, requer mais etapas de pós-processamento, como a remoção do aglutinante e a sinterização, o que pode aumentar o tempo e o custo de produção.
Dificuldade no controlo da qualidade dos pós
A tecnologia de moldagem por injeção de pó metálico deve assegurar múltiplos parâmetros, como o tamanho, a distribuição e a forma do pó, para garantir a precisão e a resistência do produto acabado. No entanto, uma vez que a produção e o processamento de pós são facilmente afectados por múltiplos factores, como o ambiente e o equipamento, o controlo de qualidade dos pós é difícil.
Qualidade de superfície insatisfatória
A tecnologia de moldagem por injeção de pó metálico tem problemas de qualidade relacionados com a organização e a superfície. Os pós metálicos apresentam frequentemente problemas como densidade irregular, poros e defeitos durante o processo de moldagem por injeção. Estes problemas não só afectam o desempenho de trabalho do produto acabado, como também conduzem a uma qualidade de superfície insatisfatória, ferrugem fácil e danos.
Elevados requisitos em termos de equipamento e materiais
A tecnologia de moldagem por injeção de pós metálicos (MIM) necessita de máquinas de injeção especiais e de equipamento de sinterização, que são dispendiosos e de difícil manutenção. Entretanto, a produção, o armazenamento e o processamento de pós metálicos também necessitam de ambientes e condições rigorosos, o que não é bom para a produção e gestão da empresa.
As peças MIM são normalmente de pequena escala
Uma vez que o forno da tecnologia de moldagem por injeção de pó metálico tem um espaço de funcionamento reduzido, as peças MIM produzidas são normalmente pequenas.
A tecnologia de moldagem por injeção de pós metálicos tem sua faixa de fabricação limitada a 10-15mm, sendo adequada para peças de precisão com formatos irregulares, peças complexas, microengrenagens de metalurgia do pó e engrenagens de módulo pequeno. Essa também é uma das razões que restringem consideravelmente o desenvolvimento da tecnologia MIM.
Factores de produção
O fabricante de metalurgia do pó Xintaixing acredita que, como os moldes são caros, a tecnologia de moldagem por injeção de pó metálico é melhor para a produção em grande escala. Assim, para algumas pequenas peças metálicas com formas complexas mas sem requisitos elevados, a maquinagem CNC pode ser mais barata e mais acessível.
Quais são os campos de aplicação da tecnologia de moldagem por injeção de metal?
Indústria automotiva: a tecnologia de moldagem por injeção de metais é amplamente usada no setor automotivo para fabricar componentes de motores, engrenagens, eixos de comando de válvulas e outras peças.
**Indústria eletrónica:**Na indústria eletrónica, utilizamos a tecnologia de moldação por injeção de metais para fabricar invólucros e peças metálicas para produtos como telemóveis, computadores e televisores.
**Dispositivos médicos:**A tecnologia de moldação por injeção de metal é também amplamente utilizada no setor médico, por exemplo, no fabrico de instrumentos cirúrgicos, implantes dentários, etc.
**Outras indústrias:**A tecnologia de moldação por injeção de metal (MIM) também é utilizada nos setores aeroespacial, energético, químico e noutros.
Conclusão
Em resumo, a moldagem por injeção de pós metálicos (MIM) é uma tecnologia avançada para fabricar peças metálicas. Ela é usada em muitos setores porque consegue produzir com eficiência peças metálicas de alta densidade e geometria complexa. É semelhante à moldagem por injeção de plásticos convencional, mas aplicada a metais.
É possível fabricar peças muito resistentes e com muitos pormenores. Mas o MIM não é perfeito. É caro, é difícil controlar a qualidade do pó e são necessárias máquinas especiais para o fazer. Estes factores dificultam a utilização do MIM para grandes séries de produção ou para peças que precisam de ser baratas.
Portanto, o MIM é bom para algumas coisas, mas não para tudo. Se quiser fazer peças, tem de pensar no que quer fazer e quanto custa.
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