Giriş: Metal enjeksiyon kalıplama (MIM), plastik enjeksiyon kalıplama ile toz metalürjisini birleştirdikleri harika bir şeydir. Metal tozunu bir polimer bağlayıcı ile karıştırıyorlar, eritiyorlar ve normal bir enjeksiyon kalıplama makinesi kullanarak bir kalıba çekiyorlar.

Daha sonra soğur ve sertleşerek istediğiniz şekli alır. İnsanlar nihai ürünü tıp, dişçilik, havacılık ve otomobil gibi her türlü endüstride kullanır. Metal enjeksiyon kalıplama işlemi geleneksel üretim yöntemlerinden farklıdır.

Yüksek hassasiyet, karmaşık geometri veya büyük ölçekli üretim gerektiren metal parçaların üretimi için uygun gelişmiş ve verimli bir üretim teknolojisini temsil eder. Bu makale esas olarak metal enjeksiyon kalıplamayı incelemektedir.

MIM nedir?

Metal enjeksiyon kalıplama, geleneksel plastik enjeksiyon kalıplama ve toz metalurjisi süreçlerini birleştirir. Bu, enjeksiyon kalıplama için metal tozu ve bağlayıcıyı karıştırmanın bir yoludur.

Önce istediğiniz tozu bir bağlayıcı ile karıştırırsınız. Sonra karışımdan küçük toplar yaparsınız ve istediğiniz şekle sokarsınız. Bağlayıcıyı yakarak çıkarırsınız ve sonra istediğiniz metal parçaya sahip olursunuz veya tekrar kalıplamak, daha iyi görünmesini sağlamak, ısıtmak veya daha da iyi hale getirmek için kesmek gibi daha fazla şey yapabilirsiniz.

MIM = Toz Metalurjisi + Enjeksiyon Kalıplama

MIM tipik bir disiplinler arası üründür. Mühendislerin geleneksel kısıtlamalardan kurtulmalarını ve plastik enjeksiyon kalıplama yoluyla düşük fiyatlı, özel şekilli paslanmaz çelik, nikel, demir, bakır, titanyum ve diğer metal parçaları elde etmelerini sağlamak için tamamen farklı iki işleme teknolojisini (toz metalurjisi ve plastik enjeksiyon kalıplama) entegre eder, bu nedenle diğer birçok üretim sürecinden daha fazla tasarım özgürlüğüne sahiptir.

MIM Süreci Nedir?

Metal enjeksiyon kalıplama adımları şunlardır: ilk olarak, metal enjeksiyon kalıplama gereksinimlerini karşılayan metal tozu seçin ve homojen bir besleme yapmak için uygun bir yöntemle belirli bir sıcaklıkta organik bir bağlayıcı ile karıştırın, ardından granülasyondan sonra, bir enjeksiyon kalıplama makinesi kullanın. şekillendirilmiş bir boşluk elde etmek için ısıtılmış plastik bir durum altında kalıp boşluğuna enjekte edin, ardından kimyasal veya çözücü ekstraksiyonu ile yağdan arındırın ve son olarak sinterleme ve yoğunlaştırma yoluyla nihai ürünü elde edin.

Metal Tozu

Metal enjeksiyon kalıplama işleminde kullanılan metal tozunun partikül boyutu genellikle 0,5 ila 20 mikrometredir. Teorik olarak, partiküller ne kadar ince olursa, spesifik yüzey alanı o kadar büyük olur ve kalıplanması ve sinterlenmesi daha kolaydır. Geleneksel toz metalurjisi prosesinde 40 mikrometreden daha büyük kaba toz kullanılır.

Organik Yapıştırıcı

Organik yapıştırıcı, metal tozu partiküllerini bağlamak için kullanılır, böylece karışım enjeksiyon makinesinin namlusunda ısıtıldığında reolojik ve yağlama özelliklerine sahip olur, yani tozun akmasını sağlayan bir taşıyıcıdır.

Bu nedenle, yapıştırıcı seçimi tüm toz enjeksiyon kalıplamanın anahtarıdır. Organik yapıştırıcılar için gereklilikler: küçük dozaj, yani daha az yapıştırıcı kullanmak karışımın daha iyi reolojik özelliklere sahip olmasını sağlayabilir; reaktif değildir, yapıştırıcının çıkarılması sırasında metal tozu ile kimyasal reaksiyona girmez; çıkarılması kolaydır, üründe karbon kalıntısı yoktur.

Karıştırma ve Granülasyon

Karıştırma sırasında, metal tozu ve organik yapıştırıcı, reolojik özelliklerini uygun duruma ayarlamak için eşit şekilde karıştırılır. enjeksiyon kalıplama.

Karışımın homojenliği akışkanlığını doğrudan etkiler, böylece enjeksiyon kalıplama işlemi parametrelerini ve hatta nihai malzemenin yoğunluğunu ve diğer özelliklerini etkiler. Enjeksiyon kalıplama işlemi sırasında ortaya çıkan artıklar ve atıklar ezilebilir, granüle edilebilir ve geri dönüştürülebilir.

Enjeksiyon Kalıplama

Bu adımın süreci temelde plastik enjeksiyon kalıplama süreci ile aynıdır ve ekipman koşulları temelde aynıdır.

Enjeksiyon kalıplama işlemi sırasında, karışım reolojik özelliklere sahip plastik bir malzeme oluşturmak için enjeksiyon makinesinin namlusunda ısıtılır ve bir boşluk oluşturmak için uygun enjeksiyon basıncı altında kalıba enjekte edilir. Enjeksiyonla kalıplanmış boşluğun yoğunluğu mikroskobik düzeyde eşit olmalıdır, böylece ürün sinterleme işlemi sırasında eşit şekilde küçülür.

Enjeksiyon sıcaklığı, kalıp sıcaklığı, enjeksiyon basıncı ve bekletme süresi gibi kalıplama parametrelerinin kontrol edilmesi, sabit bir yeşil ağırlık elde etmek için çok önemlidir. Enjeksiyon malzemesindeki bileşenlerin ayrılmasını ve segregasyonunu önlemek gerekir, aksi takdirde boyutsal kayıp ve bozulma ve hurdaya yol açacaktır.Debonding

Sinterlemeden önce kalıplanmış işlenmemiş parçadaki organik bağlayıcı uzaklaştırılmalıdır. Buna debonding denir. Debonding işlemi, bağlayıcının, hammaddenin mukavemetini azaltmadan parçacıklar arasındaki küçük kanallar boyunca hammaddenin farklı kısımlarından kademeli olarak boşaltıldığından emin olmalıdır.

Çözücü, bağlayıcının bir kısmını çıkardıktan sonra, kalan bağlayıcı da termal ayrıştırma ile çıkarılmalıdır. Debonding sırasında, işlenmemiş malzemedeki karbon içeriği kontrol edilmeli ve oksijen içeriği azaltılmalıdır.

Sinterleme

Sinterleme, kontrollü bir atmosfere sahip bir sinterleme fırınında yapılır. MIM parçalarının yüksek yoğunluğu, parça malzemesinin mekanik özelliklerini büyük ölçüde geliştiren ve iyileştiren yüksek sinterleme sıcaklığı ve uzun sinterleme süresi ile elde edilir.

İşlem Sonrası

Daha hassas boyutsal gereksinimleri ve özel performans gereksinimleri olan parçalar için bazı son işlemler yapmanız gerekir. Bu işlem, geleneksel karmaşık şekilli metal bileşenlerin ısıl işlem süreciyle aynıdır.

MIM'in Avantajları Nelerdir?

MIM, toz metalürjisi ve plastik enjeksiyon kalıplamanın avantajlarını bir araya getirir. Ürün şeklindeki geleneksel metal tozu kalıplama işlemlerinin sınırlamalarını aşar. Karmaşık şekilli parçaların seri üretimi ve verimli şekillendirilmesi için plastik enjeksiyon kalıplama teknolojisini kullanır. Yüksek kaliteli hassas parçaların modern üretimi için ağa yakın bir şekillendirme teknolojisi haline gelmiştir.

Geleneksel toz metalurjisi, talaşlı imalat ve hassas döküm ile kıyaslanamaz avantajlara sahiptir.cnc işleme, belirli mühendislik gereksinimlerini karşılamak için delik işleme, diş işleme, yüzey taşlama vb. gibi MIM parçalarının ikincil işlenmesi için kullanılabilir.

Şekillendirilebilen Son Derece Karmaşık Parçalar

Sac metal damgalama gibi diğer metal şekillendirme işlemleriyle karşılaştırıldığında, MIM gerçekten karmaşık şekillere sahip parçalar üretebilir.

MIM, plastik enjeksiyon kalıplamanın yapabildiği aynı karmaşık şekilleri de yapabilir.

Bu sayede MIM, eskiden diğer metal şekillendirme süreçleriyle yapılan parçaları tek parça halinde üretebilir.

Bu, parçanın tasarımını kolaylaştırır, parçayı daha ucuz hale getirir ve parçanın bir araya getirilmesini kolaylaştırır.cnc işleme, belirli mühendislik gereksinimlerini karşılamak için delik işleme, diş işleme, yüzey taşlama vb. gibi MIM parçalarının ikincil işlenmesi için kullanılabilir.

Yüksek Malzeme Kullanım Oranı

MIM şekillendirme, ağa yakın bir şekillendirme işlemidir. Parçalarının şekli nihai ürün formuna yakındır ve malzeme kullanım oranı yüksektir, bu da özellikle değerli metallerin işleme kaybı için önemlidir.

gözenekli metal teknikleri ve metal enjeksiyon kalıplama süreçleri, malzeme üretimi ve uygulamasının kesiştiği noktada birbirlerini tamamlayıp geliştirerek malzeme üretim teknolojisini daha verimli ve karmaşık bir yöne doğru itebilir.

Parçaların Mikroyapısı Düzgün, Yoğunluğu Yüksek ve Performansı İyi

MIM, sıvıdan bir şeyler yapan bir süreçtir. Yapıştırıcı, tozun birbirine yapışmasını sağlar, böylece yaptığınız şeyde delikler olmaz. O zaman yaptığınız şeyi olması gerektiği kadar ağır yapabilirsiniz.

MIM genellikle 95% ila 99% ağırlığında şeyler yapar. Eğer bir şeyleri ağırlaştırırsanız, daha güçlü olurlar. Ayrıca daha sert, daha esnek ve elektrik ve ısı taşıma konusunda daha iyi olurlar. Ayrıca mıknatıs olma konusunda da daha iyi olurlar.

Geleneksel toz kalıplama ile preslenen parçaların yoğunluğu en fazla teorik yoğunluğun 85%'sine ulaşabilir. Bunun başlıca nedeni kalıp duvarı ile toz arasındaki ve tozlar arasındaki sürtünmedir, bu da presleme basıncının eşit olmayan bir şekilde dağılmasına neden olur ve preslenen boşluğun düzensiz mikro yapısına neden olur.

Bu, 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 parçaların mekanik özelliklerini ciddi şekilde etkileyen büyük gözeneklilik, zayıf malzeme yoğunluğu ve ürünlerin düşük yoğunluğu ile sonuçlanır.

Yüksek Verimlilik, Kolay Seri ve Büyük Ölçekli Üretim

MIM şunları kullanır enjeksiyon kalıplama tüketim verimliliğini büyük ölçüde artıran ve seri üretime uygun olan ürün yeşil kütüklerini kalıplamak için makineler; aynı zamanda, enjeksiyon kalıplama ürünlerinin tutarlılığı ve tekrarlanabilirliği iyidir, bu da kitlesel ve büyük ölçekli endüstriyel üretim için bir garanti sağlar.

Metal enjeksiyon kalıplama teknolojisi, yumuşak manyetik alaşım parçalarının üretiminde önemli avantajlara sahiptir ve karmaşık şekiller ve yüksek hassasiyet gereksinimlerini karşılayabilirken üretim maliyetlerini düşürür ve üretim verimliliğini artırır.

Geniş Uygulanabilir Malzeme Yelpazesi ve Geniş Uygulama Alanları

MIM için kullanılabilecek çok sayıda metal malzeme vardır. Temel olarak, işlenmesi zor malzemeler ve geleneksel üretim sürecinde yüksek erime noktalarına sahip malzemeler de dahil olmak üzere, yüksek sıcaklıkta dökülebilen herhangi bir toz malzeme MIM ile parça haline getirilebilir.

MIM ile işlenebilen metal malzemeler arasında düşük alaşımlı çelik, paslanmaz çelik, takım çeliği, nikel bazlı alaşım, tungsten alaşımı, semente karbür, titanyum alaşımı, manyetik malzeme, Kovar alaşımı, hassas seramikler vb. bulunmaktadır.

Ayrıca MIM, kullanıcı gereksinimlerine göre malzeme formülü araştırması yapabilir, herhangi bir kombinasyonda alaşımlı malzemeler yapabilir ve kompozit malzemeleri parçalara dönüştürebilir.

Demir dışı alaşım alüminyum ve bakırın MIM kalıplaması teknik olarak mümkündür, ancak genellikle basınçlı döküm veya işleme gibi daha ekonomik diğer yöntemlerle yapılır.

MIM Ürünlerinin Özellikleri Nelerdir?

Karmaşıklık

Enjeksiyon kalıplama gibi MIM'de de şekil kısıtlaması yoktur. MIM bir kalıplama işlemi olduğundan, özellik eklemek maliyet eklemez, bu da MIM'i parçaları çok işlevli ürünlerde birleştirmek için harika bir yol haline getirir. MIM tasarım kuralları enjeksiyon kalıplamaya çok yakındır, bu da onu neredeyse tüm ürünler için uygun hale getirir.

Hassasiyet

MIM net kalıplama doğruluğunun referans tasarımı genellikle boyutun ± 0.5%'sidir. Bazı özelliklerin net kalıplanması ± 0.3%'ye ulaşabilir. Diğer teknolojilerde olduğu gibi, doğruluk gereksinimi ne kadar yüksekse maliyet de o kadar yüksek olur, bu nedenle kalite izin veriyorsa tolerans gereksinimlerinin orta düzeyde gevşetilmesi teşvik edilir. MIM ile tek geçişte elde edilemeyen toleranslar yüzey işlemi yardımıyla elde edilebilir.

Ağırlık ve Boyut

MIM 100 gramın altındaki parçalar için harikadır ve 50 gramın altı en uygun maliyetli olanıdır. Ancak 250 grama kadar parçalar da yapılabilmektedir. MIM'in ana maliyeti hammaddedir, bu nedenle MIM parçaların ağırlığını mümkün olduğunca azaltmak için yeni teknolojiler kullanır.

Plastik parçalarda olduğu gibi, ürünün bütünlüğünü etkilemeden çekirdek ve braketler kullanılarak parçaların ağırlığı azaltılabilir. MIM çok küçük ve mikro parçalar için harikadır ve 0,1 gramın altındaki ağırlıklar mümkündür. Ağırlık sınırlayıcı bir faktör değildir ve 250 mm'den uzun parçalar yapılabilir.

İnceltme

MIM için 6 mm'den az duvar kalınlıkları en iyisidir. Daha kalın yapabilirsiniz, ancak daha uzun süreceği ve daha fazla malzeme kullanacağınız için daha pahalıya mal olacaktır. Ayrıca 0,5 mm'ye kadar inceltebilirsiniz, ancak tasarım yapmak daha zordur.

Üretim

MIM süper esnek bir süreçtir ve yılda binlerce ila milyonlarca parçayı çok ucuza üretebilirsiniz. Döküm ve enjeksiyon kalıplama gibi, MIM de kalıp ve takım satın almanızı gerektirir, bu nedenle küçük miktarlardaki parçalar için genellikle maliyeti etkiler.

Hammaddeler

MIM, ferroalaşımlar, süperalaşımlar, titanyum alaşımları, bakır alaşımları, refrakter metaller, çimentolu karbürler, seramikler ve metal parçacıklı matris kompozitler gibi pek çok şeyi işleyebilir. Alüminyum ve bakır demir dışı alaşımlar teknik olarak mümkündür, ancak bunlar genellikle kalıp döküm veya işleme gibi daha ucuz diğer yöntemlerle yapılır.

MIM Uygulamaları Nelerdir?

MIM tüketici elektroniği, otomotiv parçaları, tıbbi cihazlar, elektrikli aletler, endüstriyel ekipmanlar ve günlük ihtiyaçlarda kullanılmaktadır.

Tüketici Elektroniği

Tüketici elektroniği ürünleri tipik olarak akıllı telefonlar, tabletler, dizüstü bilgisayarlar, dijital kameralar, akıllı giyilebilir cihazlar, dronlar vb. içerir.

2010 yılında BlackBerry cep telefonunun tabelasının ortaya çıkmasında MIM süreç teknolojisi kullanıldı ve bu da MIM parçalarının cep telefonlarında kitlesel olarak uygulanmasına yol açtı.

Apple da 2010 yılından bu yana MIM parçaları kullanmaya başlamış ve MIM'in uygulama alanını genişleterek öncülük etmiştir. Güç arayüzü parçaları, kart tepsileri, menteşeler, kamera halkaları, düğmeler vb. gibi MIM parçaları cep telefonlarında başarıyla kullanılmıştır.

Akıllı telefonlar ve akıllı giyilebilir cihazlar daha hafif ve ince hale geldikçe, içlerindeki şeyler daha rafine ve karmaşık hale geliyor. İşte bu yüzden MIM büyük bir önem kazanacak.

Otomotiv Parçaları

Otomotiv parçaları üretimi alanında MIM teknolojisi, malzeme tasarrufu sağlayabilen ve üretim maliyetlerini düşürebilen, kesmeden metal parça şekillendirme sürecidir. Bu nedenle, MIM teknolojisi otomotiv endüstrisinden büyük ilgi görmüş ve 1990'larda otomotiv parçaları pazarında kullanılmaya başlanmıştır.

Şu anda otomobil endüstrisi, turboşarj parçaları, ayar halkaları, yakıt enjektörü parçaları, bıçaklar, dişli kutuları, hidrolik direksiyon parçaları gibi bazı karmaşık şekilli, bimetal parçalar ve gruplandırılmış mikro-küçük parçalar yapmak için MIM teknolojisini kullanıyor.

Tıbbi Cihazlar

Tıbbi cihaz alanında, MIM süreci tarafından tüketilen tıbbi aksesuarlar yüksek hassasiyete sahiptir ve küçük boyut, yüksek karmaşıklık, yüksek mekanik özellikler ve çoğu ince tıbbi cihazın gerektirdiği aksesuarların diğer gereksinimlerini karşılayabilir.

Son yıllarda, cerrahi saplar, makaslar, cımbızlar, diş parçaları, ortopedik eklem parçaları vb. gibi MIM teknolojisinin uygulaması giderek daha kapsamlı hale gelmiştir.

Elektrikli El Aletleri

Elektrikli alet parçalarının işlenmesi çok karmaşıktır, işleme maliyeti yüksektir, malzeme kullanım oranı düşüktür ve MIM'e bağımlılık yüksektir. Tipik ürünler arasında özel şekilli frezeler, kesici takımlar, bağlantı elemanları, mikro dişliler, son yıllarda geliştirilen gevşetme makineleri / tekstil makineleri / sıkma makinesi parçaları vb. yer almaktadır.

Sonuç

Metal enjeksiyon kalıplama (MIM) bir şeyler yapmanın süslü bir yoludur. Toz metalurjisi ve plastiğin bir karışımı gibidir. enjeksiyon kalıplama. Metal tozu ve diğer bazı şeyleri karıştırarak bir macun yaparsınız. Sonra bunu bir kalıba döküyorsunuz. Daha sonra diğer malzemelerden kurtulup ısıtıyorsunuz.

İşiniz bittiğinde, gerçekten iyi bir metal parçaya sahip olursunuz. İnsanlar MIM'i her türlü şeyi yapmak için kullanıyor. Tıpta, dişçilikte, uzayda ve arabalarda kullanıyorlar. MIM'i yapılması zor olan şeyleri yapmak için de kullanabilirsiniz. Bir şeyler yapmanın iyi bir yolu.