Giriş

Metal tozu enjeksiyon kalıplama, toz metalurjisi ve enjeksiyon kalıplama teknolojilerinin avantajlarını birleştirerek, ürün şeklindeki geleneksel metal tozu kalıplama işleminin sınırlamalarını aşar. Aynı zamanda, büyük miktarlarda ve yüksek verimlilikle karmaşık şekillere sahip parçalar oluşturmak için plastik enjeksiyon kalıplama teknolojisini kullanır. Özellikleri, yüksek kaliteli hassas parçaların modern üretimi için neredeyse net bir şekil teknolojisi haline gelmiştir. Geleneksel toz metalurjisi, talaşlı imalat, hassas döküm ve diğer işleme yöntemlerinin karşılayamayacağı avantajlara sahiptir.

MIM metal enjeksiyon kalıplama süreciToz metalurjisi alanında hızla gelişen ve gelecek vaat eden yeni bir ağa yakın şekillendirme teknolojisi haline gelmiştir ve "dünyadaki en popüler metal parça şekillendirme teknolojilerinden" biri olarak bilinmektedir.

Bu makalede MIM sürecinin temel kavramları, süreç akışı, avantajları, diğer süreçlerle karşılaştırılması, uygun parça türleri ve MIM uygulamaları tanıtılacaktır.

II. Metal Enjeksiyon Kalıplama Nedir?

MIM (Metal Enjeksiyon Kalıplama) olarak adlandırılan metal enjeksiyon kalıplama, enjeksiyon kalıplama için metal tozu ve bağlayıcıyı karıştırma yöntemidir.

Önce seçilen tozu bir bağlayıcı ile karıştırır, ardından karışımı granüle eder ve ardından istenen şekle enjekte eder. Yağ giderme ve sinterlemeden sonra, istediğimiz metal ürünü elde etmek için bağlayıcı çıkarılır veya daha sonra işlenir Daha sonra şekillendirme, yüzey işleme, ısıl işlem, işleme ve diğer yöntemler ürünü daha mükemmel hale getirir.

MIM = toz metalurjisi + enjeksiyon kalıplama

MIM tipik bir disiplinler arası üründür. Tamamen farklı iki işleme teknolojisini (toz metalurjisi ve enjeksiyon kalıplama) entegre ederek mühendislerin geleneksel kısıtlamalardan kurtulmasına ve düşük maliyetli, özel şekilli paslanmaz çelik, nikel, demir, bakır, titanyum ve diğer metal parçalar elde etmesine olanak tanır ve diğer birçok üretim sürecinden daha fazla tasarım özgürlüğü sağlar.

III.MIM Sürecinin Detaylı Açıklaması

MIM süreci temel olarak granülasyon, enjeksiyon, yağ giderme ve sinterleme olmak üzere dört aşamaya ayrılır. Gerekirse, işleme veya tel çekme ve elektrokaplama gibi ikincil işlemler daha sonra gerçekleştirilebilir.

Granülasyon

İnce metal tozları, parafin bağlayıcılar ve termoplastikler ile hassas oranlarda karıştırılır. Karıştırma işlemi, bağlayıcıyı eritmek için belirli bir sıcaklığa kadar ısıtılan özel bir karıştırma ekipmanında gerçekleştirilir.

Çoğu durumda, metal tozu parçacıkları bir bağlayıcı ile eşit şekilde kaplanana ve kalıp boşluğuna enjekte edilebilen granüller (hammadde olarak adlandırılır) oluşturmak üzere soğutulana kadar karıştırmak için makine kullanılır.

Enjeksiyonlar

Granül hammaddeler ısıtılmak üzere makineye beslenir ve yüksek basınç altında kalıp boşluğuna enjekte edilir ve yeşil parça enjeksiyon kalıplama. Bu süreç plastik enjeksiyon kalıplamaya çok benzer. Kalıplar, üretkenliği artırmak için çoklu boşluklarla tasarlanabilir ve kalıp boşluğunun boyutu, metal parçaların sinterleme işlemi sırasında oluşan büzülmeyi hesaba katacak şekilde tasarlanmalıdır.

yağsız

Yağ giderme, yeşil embriyodan bağlayıcının çıkarılması işlemidir ve yağ giderme işleminden sonra kahverengi kısım elde edilir. Bu işlem genellikle birkaç adımda tamamlanır. Bağlayıcının çoğu sinterlemeden önce çıkarılır ve kalan kısım parçayı sinterleme fırınına destekleyebilir.

Yağ giderme, en yaygın olarak solvent ekstraksiyonu olmak üzere çeşitli yöntemlerle gerçekleştirilebilir. Yağdan arındırılmış parçalar yarı geçirgendir ve kalan bağlayıcı sinterleme sırasında kolayca buharlaştırılır.

Sinterleme

Yağı alınmış kahverengi kütük, yüksek sıcaklık ve yüksek basınçla kontrol edilen bir fırına konur. Kahverengi işlenmemiş parça, kalan yapıştırıcıyı çıkarmak için gaz koruması altında yavaşça ısıtılır. Bağlayıcı tamamen çıkarıldıktan sonra, kahverengi işlenmemiş parça çok yüksek bir sıcaklığa ısıtılır ve parçacıkların kaynaşması nedeniyle parçacıklar arasındaki boşluklar kaybolur. Kahverengi işlenmemiş parça, tasarlanan boyutuna doğru yön değiştirerek küçülür ve yoğun bir katıya dönüşerek nihai ürün elde edilir.

IV.MIM sürecinin avantajları

MIM, toz metalurjisi ve plastik enjeksiyon kalıplama teknolojilerinin avantajlarını birleştirerek, ürün şeklindeki geleneksel metal tozu kalıplama işleminin sınırlamalarını aşar. Aynı zamanda, büyük miktarlarda ve yüksek verimlilikle karmaşık şekillere sahip parçalar oluşturmak için plastik enjeksiyon kalıplama teknolojisini kullanır. Yüksek kaliteli hassas parçaların modern üretimi için neredeyse net bir şekil teknolojisi haline gelmiştir. Geleneksel toz metalurjisi, talaşlı imalat, hassas döküm ve diğer işleme yöntemlerinin karşılayamayacağı avantajlara sahiptir.

Oldukça karmaşık parçalar oluşturabilir

Diğerleri ile karşılaştırıldığında metal şeki̇llendi̇rme i̇şlemleri̇MIM, sac metal damgalama, toz şekillendirme, dövme ve işleme gibi son derece karmaşık geometrik şekillere sahip parçalar oluşturabilir.

Enjeksiyon kalıplama ile elde edilebilen karmaşık parça yapıları genellikle MIM ile elde edilebilir.

Bu özellikten yararlanan MIM, orijinal olarak diğer metallerden oluşan birden fazla parçayı tek bir parçada birleştirme, ürün tasarımını basitleştirme, parça sayısını azaltma ve böylece ürün montaj maliyetlerini düşürme fırsatına sahiptir.

Parçalar tek tip mikro yapıya, yüksek yoğunluğa ve iyi performansa sahiptir

Metal enjeksiyon kalıplama bir akışkan kalıplama işlemidir. Bağlayıcının varlığı, tozun homojen dağılımını sağlar, böylece işlenmemiş parçanın düzensiz mikro yapısını ortadan kaldırır, böylece sinterlenmiş ürünün yoğunluğu malzemenin teorik yoğunluğuna ulaşabilir.

Genel olarak, Metal enjeksiyon kalıplama teorik yoğunluğun 95% ila 99%'sine ulaşabilir. Yüksek yoğunluk, MIM parçalarının mukavemetini, tokluğunu, sünekliğini, elektriksel ve termal iletkenliğini artırabilir ve manyetik özellikleri iyileştirebilir.

Geleneksel toz kalıplama ile preslenen parçaların yoğunluğu, teorik yoğunluğun yalnızca 85%'sine kadar ulaşabilir. Bunun başlıca nedeni kalıp duvarı ile toz arasındaki ve toz ile toz arasındaki sürtünmedir, bu da presleme basıncının dağılımını düzensiz hale getirir, bu da boşluğun mikro yapısının düzensiz olmasına yol açar, bu da preslenmiş toz metalurjisi parçalarının sinterleme işlemi sırasında düzensiz bir şekilde küçülmesine neden olur. Bu nedenle, bu etkiyi azaltmak için sinterleme sıcaklığının düşürülmesi gerekir, bu da büyük gözeneklilik, zayıf malzeme yoğunluğu ve düşük yoğunluk ile sonuçlanır. Parçaların mekanik özelliklerini ciddi şekilde etkiler.

Yüksek verimlilik, ulaşılması kolay kütle ve büyük ölçekli üretim

MIM, üretim verimliliğini büyük ölçüde artıran ve seri üretime uygun olan yeşil ürünleri kalıplamak için bir enjeksiyon makinesi kullanır. Aynı zamanda, enjeksiyon kalıplı ürünler iyi bir tutarlılık ve tekrarlanabilirliğe sahiptir, böylece seri ve büyük ölçekli endüstriyel üretim için bir garanti sağlar.

Çok çeşitli uygulanabilir malzemeler ve geniş uygulama alanları

MIM için uygun metal malzemeler çok geniştir. Prensip olarak, geleneksel imalat süreçlerinde işlenmesi zor ve yüksek erime noktalı malzemeler de dahil olmak üzere, yüksek sıcaklıklarda dökülebilen herhangi bir toz malzeme MIM süreci ile parça halinde üretilebilir.

Metal malzemeler Metal enjeksiyon kalıplama Düşük alaşımlı çelik, paslanmaz çelik, takım çeliği, nikel bazlı alaşım, tungsten alaşımı, semente karbür, titanyum alaşımı, manyetik malzemeler, Kovar alaşımı, ince seramikler vb.

Yüksek parça hassasiyeti

MIM parçalarının boyutsal doğruluğu genellikle boyutun ±0,5%'sidir ve hassasiyet seviyesi ±0,3%'den daha fazlasına ulaşabilir.

Daha küçük parça boyutları için, MIM diğer kalıp döküm işlemlerinden daha yüksek hassasiyete sahiptir ve genellikle ikincil işlem gerektirmez veya sadece az miktarda son işlem gerektirir, böylece ikincil işlem maliyetini azaltır.

Diğer süreçlerde olduğu gibi, boyutsal doğruluk gereksinimleri ne kadar yüksekse maliyet de o kadar yüksek olur. Bu nedenle, kalite izin verdiğinde tolerans gerekliliklerinin orta düzeyde gevşetilmesi teşvik edilir.

MIM'in tek bir kalıplamada elde edemeyeceği toleranslar, yüzey işlemi yardımıyla elde edilebilir.

V. Karşılaştırma: MIM ve Geleneksel Plastik Enjeksiyon Kalıplama

malzeme seçimi

Enjeksiyon kalıplama dünyasındaki temel ayrım, kullanılan malzemeler etrafında dönmektedir. Geleneksel plasti̇k enjeksi̇yon kaliplama öncelikle çeşitli polimerler ve plastikler kullanır. Buna karşılık Metal Enjeksiyon Kalıplama (MIM) ince metal tozları ve bir polimer bağlayıcı karışımı kullanır. Hammadde ve bileşimdeki bu temel farklılık sadece süreci belirlemekle kalmaz, aynı zamanda nihai ürünün özelliklerini ve uygulamalarını da etkiler.

Kalıplama Mekaniği ve Aparatları:

Her iki metodoloji de benzer kalıplama yöntemlerini kullansa da, farklı malzeme özelliklerine bağlı olarak operasyonel parametreler önemli ölçüde farklılaşmaktadır. Metal enjeksiyon kalıplama, metalik tozu bağlayıcı ile birleştirmek için yüksek sıcaklıklar gerektirir ve tipik olarak kalıplamadan sonra daha karmaşık debinding ve sinterleme aşamalarını kapsar.

Nihai Ürünün Özellikleri:

MIM, artırılmış mukavemet ve termal dayanıklılık gibi ortodoks metal işleme teknikleriyle üretilenlere paralel özelliklere sahip metalik bileşenler üretir. Bu, geleneksel enjeksiyon kalıplamanın ağırlıklı olarak plastik çıktıları ile tezat oluşturmaktadır.

Malzeme Heterojenliğine ve Karmaşık Şekillerin Uygulanabilirliğine Odaklanın

Malzemelerde Değişkenlik: MIM, çeşitli çelikler, titanyum ve ısmarlama alaşımları kapsayan daha geniş bir malzeme seçenekleri yelpazesi sunar. Bunlar, plastiklerin içsel özellikleriyle sınırlı olan geleneksel enjeksiyon kalıplamanın aksine, sağlamlık, uzun ömürlülük ve diğer mekanik özelliklerdeki belirli gereksinimler için özelleştirilebilir.

Şekillerde Sofistikasyon:

MIM, geleneksel plastik kalıplama ile genellikle ulaşılamayan bir başarı olan ayrıntılı geometrilere ve rafine detaylara sahip parçalar üretme konusunda ustadır. MIM'de kullanılan küçük metal tozu, yüksek detay ve sıkı toleransları kolaylaştırarak havacılık, tıp ve elektronik gibi sektörlerdeki küçük, karmaşık bileşenler için uygun hale getirir.

Duvar Kalınlığı ve İç Konfigürasyonlar:

MIM, farklı mekanik özellikleri nedeniyle plastik malzemelerde karşılaşılan bir zorluk olan mukavemetten ödün vermeden ince duvarlı ve karmaşık iç konfigürasyonlara sahip bileşenler üretebilmektedir.

Yüzey İşlemleri ve Sonraki İşlemler:

MIM ile şekillendirilen bileşenler genellikle geleneksel plastik kalıplamadan elde edilenlere kıyasla daha üstün bir yüzey kalitesine sahiptir. İşlevsel özelliklerini veya görsel çekiciliklerini artırmak için parlatma, kaplama veya termal işlemler gibi çeşitli geliştirmelerden geçebilirler.

Özetlemek gerekirse Metal Enjeksiyon Kalıplama ve geleneksel plastik enjeksiyon kalıplama arasında prosedürel paralellikler olsa da malzeme kullanımı, ürün özellikleri ve şekil karmaşıklığı açısından önemli farklılıklar bulunmaktadır. Bu farklılıklar, MIM'i metalik bileşenlerin esnekliği ve hassasiyeti ile plastik enjeksiyon kalıplama makinesi parçalarının tasarım çok yönlülüğünü gerektiren senaryolar için daha uygun hale getirmektedir.

Sonuç

Bu makalede, üretim dünyasında öne çıkan bir süreç olan metal enjeksiyon kalıplamanın (MIM) nüanslarını ele alıyoruz. Geleneksel plastik enjeksiyon kalıplama ile karşılaştırıldığında, MIM'de kullanılan malzemelerin önemli bir çeşitliliği ortaya çıkmakta ve daha karmaşık yapıların üretilmesine olanak sağlamaktadır. MIM'in karmaşık tasarımlara, olağanüstü hassasiyete ve güçlü mekanik özelliklere sahip metal enjeksiyon kalıplı parçalar üretme kabiliyeti, özellikle havacılık, sağlık, otomotiv bileşenleri ve tüketici elektroniği gibi sektörlerde üretimdeki benzersiz konumunu sağlamlaştırmıştır.

Genel olarak metal enjeksiyon kalıplama, metal ve plastik üretim yöntemlerinin en iyi yönlerini harmanlayarak üretim teknolojisinde önemli bir ilerlemeyi temsil etmektedir. Sürekli gelişimi ve uyarlanabilirliği, üretimin geleceğinde kilit bir rol oynayacak ve birçok sektörde yenilik ve ilerleme sağlayacaktır.