Введение: Металл литьё под давлением (MIM) - это такая крутая штука, в которой сочетаются литье пластмассы под давлением и порошковая металлургия. Они смешивают металлический порошок с полимерным связующим, расплавляют его и заливают в форму с помощью обычного термопластавтомата.

Затем он остывает и затвердевает, придавая нужную форму. Конечный продукт используется во всех отраслях промышленности, таких как медицинская, стоматологическая, аэрокосмическая и автомобильная. Процесс литья металлов под давлением отличается от традиционных методов производства.

Она представляет собой передовую и эффективную технологию производства, подходящую для изготовления металлических деталей, требующих высокой точности, сложной геометрии или крупносерийного производства. В этой статье рассматривается в основном литье металлов под давлением.

Что такое MIM?

Литье металла под давлением сочетает в себе традиционное литье пластмассы под давлением и процессы порошковой металлургии, которые представляют собой способ смешивания металлического порошка и связующего вещества для литья под давлением.

Сначала вы смешиваете нужный вам порошок со связующим веществом. Затем вы лепите из смеси маленькие шарики и придаете им нужную форму. Вы удаляете связующее вещество, сжигая его, и получаете металлическую деталь, которую хотите получить, или можете сделать с ней что-то еще, например, вылепить ее снова, придать ей лучший вид, нагреть или разрезать, чтобы сделать ее еще лучше.

MIM = порошковая металлургия + литье под давлением

MIM - типичный междисциплинарный продукт. Он объединяет две совершенно разные технологии обработки (порошковую металлургию и литье пластмасс под давлением), позволяя инженерам освободиться от традиционных ограничений и получить недорогие детали специальной формы из нержавеющей стали, никеля, железа, меди, титана и других металлов путем литья пластмасс под давлением, что дает большую свободу проектирования, чем многие другие производственные процессы.

Что такое процесс MIM?

Этапы литья металла под давлением: сначала выбирают металлический порошок, отвечающий требованиям литья металла под давлением, и смешивают его с органическим связующим веществом при определенной температуре подходящим методом, чтобы получить однородную массу, затем после грануляции используют литьевую машину для впрыска в полость формы под действием нагретого пластического состояния, чтобы получить сформированную заготовку, затем обезжиривают ее химическим путем или экстракцией растворителями, и, наконец, получают конечный продукт путем спекания и уплотнения.

Металлический порошок

Размер частиц металлического порошка, используемого в процессе литья металлов под давлением, обычно составляет от 0,5 до 20 микрометров. Теоретически, чем мельче частицы, тем больше удельная поверхность, и их легче формовать и спекать. В традиционном процессе порошковой металлургии используется более крупный порошок размером более 40 микрометров.

Органический клей

Органический клей используется для скрепления частиц металлического порошка, чтобы смесь обладала реологическими и смазывающими свойствами при нагревании в стволе инжекционной машины, то есть являлась носителем, приводящим порошок в движение.

Поэтому выбор клея является ключом ко всему процессу литья порошка под давлением. Требования к органическим клеям: малая дозировка, то есть использование меньшего количества клея позволяет придать смеси лучшие реологические свойства; нереактивность, отсутствие химической реакции с металлическим порошком при удалении клея; легкость удаления, отсутствие углеродных остатков в изделии.

Смешивание и гранулирование

При смешивании металлический порошок и органический клей равномерно перемешиваются друг с другом для приведения их реологических свойств в состояние, пригодное для литьё под давлением.

Однородность смеси напрямую влияет на ее текучесть, тем самым воздействуя на параметры процесса литья под давлением и даже на плотность и другие свойства конечного материала. Обрезки и отходы, образующиеся в процессе литья под давлением, можно измельчать, гранулировать и перерабатывать.

Литье под давлением

Процесс этого этапа в основном такой же, как и процесс литья пластмассы под давлением, и условия работы оборудования в основном такие же.

В процессе литья под давлением смесь нагревается в стволе инжекционной машины, образуя пластичный материал с реологическими свойствами, и впрыскивается в форму под соответствующим давлением для формирования заготовки. Плотность литой заготовки должна быть однородной на микроскопическом уровне, чтобы изделие равномерно сокращалось в процессе спекания.

Контроль таких параметров формования, как температура впрыска, температура пресс-формы, давление впрыска и время выдержки, имеет решающее значение для получения стабильной зеленой массы. Необходимо предотвратить разделение и сегрегацию компонентов в инжекционном материале, иначе это приведет к потере размеров, деформации и браку.Отслаивание

Перед спеканием органическое связующее в формованной заготовке должно быть удалено. Это называется дебондингом. Процесс удаления связующего должен обеспечивать его постепенный выход из различных частей заготовки по крошечным каналам между частицами без снижения прочности заготовки.

После того как растворитель извлекает часть связующего, оставшееся связующее также должно быть удалено путем термической дебондинга. Во время отслаивания необходимо контролировать содержание углерода в заготовке и снижать содержание кислорода.

Спекание

Спекание производится в печи для спекания с контролируемой атмосферой. Высокая плотность MIM-деталей достигается за счет высокой температуры спекания и длительного времени спекания, что значительно улучшает механические свойства материала детали.

Постобработка

Для деталей с более точными размерами и особыми эксплуатационными характеристиками необходимо выполнить постобработку. Этот процесс аналогичен процессу термообработки обычных металлических деталей сложной формы.

Каковы преимущества MIM?

MIM сочетает в себе преимущества порошковой металлургии и литья пластмасс под давлением. Он преодолевает ограничения традиционных процессов литья металлических порошков в форме изделий. Она использует технологию литья пластмасс под давлением для массового производства и эффективного формования деталей сложной формы. Она стала технологией формования, близкой к сетке, для современного производства высококачественных прецизионных деталей.

Она имеет несравненные преимущества перед традиционной порошковой металлургией, механической обработкой и точным литьем. Обработка на станках с ЧПУ может быть использована для вторичной обработки деталей MIM, таких как обработка отверстий, обработка резьбы, шлифовка поверхности и т.д., чтобы удовлетворить конкретные инженерные требования.

Сложные детали, которые можно формовать

По сравнению с другими процессами обработки металлов давлением, такими как штамповка листового металла, MIM позволяет изготавливать детали действительно сложной формы.

С помощью MIM можно создавать такие же сложные формы, как и при литье пластмассы под давлением.

Благодаря этому MIM позволяет делать детали, которые раньше изготавливались другими способами формовки металла, цельными.

Это упрощает проектирование детали, делает деталь дешевле и облегчает ее сборку.Обработка на станках с ЧПУ может использоваться для вторичной обработки деталей MIM, таких как обработка отверстий, обработка резьбы, шлифовка поверхности и т.д., для удовлетворения конкретных инженерных требований.

Высокий коэффициент использования материала

MIM-формовка - это процесс, близкий к сеточному формованию. Форма его деталей близка к форме конечного изделия, а коэффициент использования материала высок, что особенно важно при обработке драгоценных металлов с потерями.

Технологии пористых металлов и процессы литья металлов под давлением могут дополнять и развивать друг друга на стыке производства и применения материалов, продвигая технологию производства материалов в более эффективном и сложном направлении.

Микроструктура деталей равномерная, плотность высокая, эксплуатационные характеристики хорошие

MIM - это процесс, при котором вещи изготавливаются из жидкости. Клей заставляет порошок слипаться, чтобы в изготовленной вами вещи не было дыр. Затем вы можете сделать вещь такой тяжелой, какой она должна быть.

Обычно MIM делает вещи, которые имеют вес от 95% до 99%. Если вы делаете вещи тяжелыми, они становятся прочнее. Они также становятся более жесткими, растяжимыми, лучше проводят электричество и тепло. Они также становятся лучше в качестве магнитов.

Плотность деталей, спрессованных традиционным порошковым формованием, может достигать только 85% от теоретической плотности, не более. В основном это связано с трением между стенками пресс-формы и порошком, а также между порошками, из-за чего давление прессования распределяется неравномерно, что приводит к неравномерной микроструктуре прессованной заготовки.

Это приводит к неравномерной усадке прессованных деталей порошковой металлургии в процессе спекания, поэтому температуру спекания необходимо снижать, чтобы уменьшить этот эффект, что приводит к большой пористости, плохой плотности материала и низкой плотности изделий, что серьезно влияет на механические свойства деталей.

Высокая эффективность, легкость в достижении массового и крупномасштабного производства

MIM использует литьё под давлением Машины для литья зеленых заготовок, что значительно повышает эффективность потребления и подходит для массового производства; в то же время, консистенция и повторяемость литьевых изделий хороши, что дает гарантию для массового и крупномасштабного промышленного производства.

Технология литья металла под давлением имеет значительные преимущества при изготовлении деталей из магнитомягких сплавов и позволяет удовлетворить требования к сложным формам и высокой точности, одновременно снижая производственные затраты и повышая эффективность производства.

Широкий спектр применяемых материалов и широкие области применения

Существует множество металлических материалов, которые могут быть использованы для MIM. В принципе, любой порошковый материал, который можно отливать при высокой температуре, может быть использован для изготовления деталей методом MIM, включая труднообрабатываемые материалы и материалы, имеющие высокую температуру плавления при традиционном производстве.

Металлические материалы, которые можно обрабатывать методом MIM, включают низколегированную сталь, нержавеющую сталь, инструментальную сталь, сплав на основе никеля, вольфрамовый сплав, цементированный карбид, титановый сплав, магнитный материал, сплав Ковара, прецизионную керамику и так далее.

Кроме того, MIM может проводить исследования формулы материала в соответствии с требованиями пользователя, изготавливать сплавы любой комбинации и создавать детали из композитных материалов.

MIM-формовка цветных сплавов алюминия и меди технически возможна, но обычно она выполняется другими, более экономичными методами, такими как литье под давлением или механическая обработка.

Каковы характеристики изделий MIM?

Сложность

MIM, как и литье под давлением, не имеет ограничений по форме. Поскольку MIM - это процесс литья, добавление функций не требует дополнительных затрат, что делает MIM отличным способом объединения деталей в многофункциональные изделия. Правила проектирования MIM очень близки к литью под давлением, что делает его подходящим практически для всех изделий.

Точность

Точность формовки сетки MIM в эталонном дизайне обычно составляет ± 0,5% от размера. Точность формовки некоторых элементов может достигать ±0,3%. Как и в других технологиях, чем выше требования к точности, тем выше стоимость, поэтому умеренное смягчение требований к допускам приветствуется, если позволяет качество. Допуски, которые не могут быть достигнуты с помощью MIM за один проход, могут быть достигнуты с помощью обработки поверхности.

Вес и размер

MIM отлично подходит для деталей весом менее 100 граммов, а весом менее 50 граммов является наиболее экономичным. Однако можно изготавливать детали весом до 250 граммов. Основная стоимость MIM - это сырье, поэтому MIM использует новые технологии для максимального снижения веса деталей.

Как и в случае с пластиковыми деталями, вес деталей может быть уменьшен за счет использования сердечников и кронштейнов без нарушения целостности изделия. MIM отлично подходит для изготовления очень маленьких и микродеталей, вес которых может составлять менее 0,1 грамма. Вес не является ограничивающим фактором, и можно изготавливать детали длиной более 250 мм.

Прореживание

Для MIM лучше всего подходит толщина стенок менее 6 мм. Можно сделать и толще, но это будет стоить дороже, потому что займет больше времени и вы используете больше материала. Можно сделать и тоньше, до 0,5 мм, но это сложнее для проектирования.

Производство

MIM - очень гибкий процесс, и вы можете делать от тысяч до миллионов деталей в год очень дешево. Как и литье и литье под давлением, MIM требует покупки пресс-форм и оснастки, поэтому при небольших количествах деталей это обычно влияет на стоимость.

Сырьевые материалы

MIM может обрабатывать множество материалов, таких как ферросплавы, суперсплавы, титановые сплавы, медные сплавы, тугоплавкие металлы, цементированные карбиды, керамику и матричные композиты из металлических частиц. Технически возможно изготовление цветных сплавов алюминия и меди, но обычно это делается другими, более дешевыми методами, например литьем под давлением или механической обработкой.

Каковы области применения MIM?

MIM используется в бытовой электронике, автомобильных деталях, медицинских приборах, электроинструментах, промышленном оборудовании и предметах повседневной необходимости.

Бытовая электроника

К товарам бытовой электроники обычно относятся смартфоны, планшеты, ноутбуки, цифровые камеры, "умные" носимые устройства, дроны и т. д.

В 2010 году технология MIM была использована при создании вывески мобильного телефона BlackBerry, что открыло массовое применение MIM-деталей в мобильных телефонах.

Компания Apple также начала использовать MIM-детали с 2010 года и расширяет сферу применения MIM. Такие MIM-детали, как детали интерфейса питания, лотки для карт памяти, шарниры, кольца для камер, кнопки и т. д., успешно используются в мобильных телефонах.

По мере того как смартфоны и умные носимые устройства становятся все легче и тоньше, устройства внутри них становятся все более изысканными и сложными. Именно поэтому MIM будет иметь большое значение.

Автомобильные запчасти

В области производства автомобильных деталей технология MIM представляет собой процесс формирования металлических деталей без резки, который позволяет экономить материалы и снижать производственные затраты. Поэтому технология MIM привлекла большое внимание автомобильной промышленности и начала использоваться на рынке автомобильных деталей в 1990-х годах.

В настоящее время автомобильная промышленность использует технологию MIM для изготовления биметаллических деталей сложной формы и сгруппированных микромелких деталей, таких как детали турбокомпрессоров, регулирующие кольца, детали топливных форсунок, лопатки, коробки передач, детали усилителя руля и так далее.

Медицинские приборы

В области медицинского оборудования медицинские аксессуары, изготовленные по технологии MIM, отличаются высокой точностью и могут удовлетворять требованиям малых размеров, высокой сложности, высоких механических свойств и другим требованиям, предъявляемым к аксессуарам, необходимым для большинства тонких медицинских устройств.

В последние годы применение технологии MIM становится все более широким, например, хирургические ручки, ножницы, пинцеты, стоматологические детали, детали ортопедических суставов и т.д.

Электроинструменты

Обработка деталей электроинструмента очень сложна, стоимость обработки высока, коэффициент использования материала низок, а зависимость от MIM высока. Типичные продукты включают фрезы специальной формы, режущие инструменты, крепеж, микрошестерни, детали разрыхлителей/текстильных машин/обжимных машин, разработанные в последние годы, и т.д.

Заключение

Литье металла под давлением (MIM) - это модный способ изготовления предметов. Это как смесь порошковой металлургии и пластика. литьё под давлением. Вы смешиваете металлический порошок и другие материалы, чтобы получить пасту. Затем вы выливаете ее в форму. После этого вы удаляете все остальное и нагреваете.

По окончании работы вы получаете металлическую деталь, которая действительно хороша. Люди используют MIM для изготовления самых разных вещей. Они используют его в медицине, стоматологии, космосе и автомобилях. С помощью MIM можно делать и то, что трудно сделать. Это хороший способ изготовления вещей.