Quais são as vantagens e desvantagens da moldagem por injeção de metal?

Introdução: Metal injection molding, also known as MIM, is an advanced metal manufacturing process . It’s a cheap way to make metal parts that are really dense, have a lot of shapes, and work really well. MIM is a new way to make metal stuff that combines the flexibility of injection molding with the strength of powder metal sintering.

As pessoas gostam do MIM porque produz peças metálicas que são fortes, baratas e têm muitas formas. O MIM é utilizado em muitas indústrias, como a eletrónica, a médica, a industrial e a automóvel. Este artigo explica-lhe como funciona o MIM, para que serve e para que não serve.

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.

Moldagem por injeção

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.

processo de sinterização

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?

Compared to traditional metal production technology, metal injection molding (MIM) has a lot of advantages. After 30 years of continuous development of MIM technology, BRM can use this technology to produce MIM parts with large volume, multiple alloys, different sizes, and complex structures. Our summary of the advantages of MIM is as follows:

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

There are a lot of materials that can be used for injection molding. Basically, any powder material that can be cast at high temperature can be made into parts by MIM process, including difficult-to-process materials and high-melting-point materials in traditional manufacturing processes.

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.

Esta tecnologia é adequada para a gama de fabrico de pó metálico moldagem por injeção A tecnologia MIM é limitada a 10-15 mm, como peças de precisão de formato ímpar, peças complexas, microengrenagens de metalurgia do pó e engrenagens de pequeno módulo. Esta é também uma das razões pelas quais o desenvolvimento da tecnologia MIM é muito limitado.

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 automóvel: A tecnologia de moldagem por injeção de metal é muito utilizada na indústria automóvel para fabricar peças de motor, engrenagens, árvores de cames, etc.

Indústria eletrónica:Na indústria eletrónica, utilizamos a tecnologia de moldagem por injeção de metal para fabricar invólucros e peças metálicas para produtos como telemóveis, computadores e televisores.

Dispositivos médicos:A tecnologia de moldagem por injeção de metal é também amplamente utilizada na moldagem por injeção de metal médico, como o fabrico de instrumentos cirúrgicos, implantes dentários, etc.

Outros sectores:A tecnologia de moldagem por injeção de metal (MIM) é também utilizada nas indústrias aeroespacial, energética, química e outras.

Conclusão

Em suma, a moldagem por injeção de pó metálico (MIM) é uma forma sofisticada de fabricar peças metálicas. É utilizada em muitas indústrias diferentes porque pode produzir eficazmente peças metálicas de alta densidade e geometrias complexas. É como o plástico normal moldagem por injeção, mas para o metal.

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.