Introduzione alla stampaggio a iniezione di metallo
Stampaggio a iniezione di metallo (MIM) è una tecnologia di formatura a secco di metallurgia delle polveri derivata dall'industria dello stampaggio a iniezione di plastica. Tecnologia di stampaggio a iniezione di plastica ha un costo basso per produrre una varietà di prodotti di forme complesse, ma i prodotti in plastica non hanno alta resistenza. Possiamo migliorare le loro prestazioni aggiungendo polveri di metallo o ceramica alle plastiche per ottenere prodotti con maggiore resistenza e buona resistenza all'usura. Negli ultimi anni, questa idea si è evoluta per massimizzare il contenuto di particelle solide, rimuovere il legante e densificare il blocco di formatura durante il successivo processo di sinterizzazione. Questo nuovo metodo di metallurgia delle polveri è chiamato stampaggio a iniezione di metallo (MIM).
VANTAGGI DELLO STAMPAGGIO A INIEZIONE DI METALLO (MIM)
Il processo di stampaggio a iniezione di metallo (MIM) offre i seguenti vantaggi:
- Produzione a basso costo di parti complesse ad alto volume
- Meno tempo di produzione rispetto alla colata in investimento.
- Produzione di forma quasi netta con minimo spreco di materiale.
- Getti in Eccellenti proprietà meccaniche e parti riflettono la dimensione delle particelle e l'aumento della densità sinterizzata.
- Proprietà pari alle leghe lavorate a caldo
- Sono disponibili diversi pre-leghe e leghe master.
- Richiedi meno tempo per completare le operazioni
Sentiti libero di Contatta i nostri professionisti macchinisti per discutere le tue esigenze di stampaggio plastico personalizzato.
Lo stampaggio a iniezione di metallo (MIM) è un processo di stampaggio del metallo che modella il metallo in forma di polvere e il metallo finemente polverizzato viene integrato con un materiale legante per creare un materiale di alimentazione. Il materiale di alimentazione viene quindi indurito e modellato per realizzare il prodotto finale.
Lo stampaggio a iniezione di metallo è un processo ideale per facilitare la produzione di prodotti con forme complesse e prodotti ad alto volume.
Contattaci per ottenere servizi di produzione di stampi plastici
capace di
Stampaggio a iniezione di metallo (MIM) viene utilizzato in una vasta gamma di industrie automobilistiche, mediche, elettroniche, industriali e di consumo per prodotti come parti automobilistiche, attrezzature aerospaziali, telefoni cellulari, strumenti dentali, dissipatori di calore elettronici e confezioni di sigillatura, hardware di connettori elettronici, utensili industriali, connettori in fibra ottica, sistemi di spruzzo, unità disco, dispositivi medici, utensili elettrici portatili, strumenti chirurgici e attrezzature sportive.
Processo di stampaggio a iniezione di metallo
I passaggi di base del processo di stampaggio a iniezione di metallo includono, innanzitutto, la selezione della polvere di metallo e del legante per soddisfare i requisiti del MIM. La polvere e il legante vengono mescolati in un flusso omogeneo a una temperatura specifica utilizzando metodi appropriati; dopo la granulazione nello stampaggio personalizzato, il blocco di stampaggio risultante viene sinterizzato e temperato dopo il trattamento di rimozione del grasso per realizzare il prodotto finale.
1: Tecnologia di produzione della polvere di MIM e polverizzazione
I requisiti di polvere di materia prima per il MIM sono elevati, e la scelta della polvere per facilitare la miscelazione, lo stampaggio a iniezione, la degreasing e la sinterizzazione è spesso contraddittoria. Lo studio della polvere di materia prima per il MIM include forma della polvere, dimensione delle particelle, composizione delle dimensioni delle particelle, superficie specifica, ecc.; la tabella 1 elenca le proprietà più adatte per il MIM con le caratteristiche della polvere di materia prima.
Poiché i requisiti di polvere di materia prima per il MIM sono eccezionali, i prezzi delle polveri di materia prima per il MIM sono generalmente più alti; alcuni raggiungono anche 10 volte il prezzo della polvere tradizionale PM, il che rappresenta un fattore cruciale che limita l'uso diffuso della tecnologia MIM. I metodi principali per produrre la polvere con materia prima sono atomizzazione ad acqua sotto pressione, atomizzazione con gas ad alta pressione e carbonilazione.
2: Legante
La tecnologia del legante MIM viene utilizzata per migliorare la fluidità per adattarsi allo stampaggio a iniezione e mantenere la forma del blocco. Le due funzioni più basilari; inoltre, dovrebbe anche essere facile da rimuovere, non inquinante, non tossico, a costi ragionevoli e altre caratteristiche. Per questa ragione, negli ultimi anni, vari leganti sono stati selezionati gradualmente dall'esperienza diretta al metodo di degreasing, e le esigenze della funzione del legante hanno orientato la progettazione del sistema di leganti.
Il legante generalmente comprende componenti a basso e alto peso molecolare più alcuni additivi necessari. La viscosità dei componenti a basso peso molecolare, buona fluidità, facile da rimuovere; la viscosità dei componenti ad alto peso molecolare, alta resistenza, aiuta a mantenere la resistenza del blocco di formatura. La proporzione appropriata dei due insieme permette di ottenere un'alta capacità di carico di polvere e infine un prodotto di alta precisione e alta uniformità.
3: Miscelazione
La miscelazione consiste nel mescolare la polvere di metallo con un legante per ottenere un materiale di alimentazione uniforme. Poiché la natura del materiale di alimentazione determina le prestazioni delle parti finali stampate a iniezione, il passaggio di miscelazione è molto importante. Include vari fattori come il modo e la sequenza di aggiunta del legante e della polvere, la temperatura di miscelazione e le caratteristiche del dispositivo di miscelazione. Questo passaggio è rimasto a livello di esperienza, e infine, un indicatore importante per valutare il processo di miscelazione è l'uniformità e la coerenza del materiale di alimentazione risultante.
La miscelazione del materiale di alimentazione MIM avviene sotto l'effetto combinato di calore e shear. La temperatura di miscelazione non può essere troppo alta; altrimenti, il legante potrebbe decomporsi a causa della viscosità troppo bassa e della separazione delle due fasi di polvere e legante, poiché la dimensione della forza di shear varia a seconda del metodo di miscelazione. I dispositivi di miscelazione comunemente usati nel MIM sono estrusori a doppio filamento, miscelatori a impeller a forma di Z, estrusori a vite singola, estrusori a pistone, miscelatori planetari doppi e miscelatori a cam doppio. Questi dispositivi di miscelazione sono adatti per la preparazione di viscosità nella gamma di 1-1000Pa-s.
Il metodo di miscelazione consiste generalmente nell'aggiungere componenti con punto di fusione elevato da fondere per primi, quindi raffreddare, aggiungere componenti con punto di fusione basso e infine aggiungere la polvere di metallo a lotti. Ciò può prevenire la vaporizzazione o decomposizione dell'elemento del gruppo a punto di fusione basso. L'aggiunta di polvere di metallo a lotti può prevenire l'impennata di coppia causata dal raffreddamento troppo rapido e ridurre le perdite dell'attrezzatura.
Per il metodo di aggiunta di polveri di diverse dimensioni durante l'abbinamento, il brevetto giapponese introduce: la polvere atomizzata in acqua da 15-40um viene aggiunta prima al legante, poi la polvere da 5-15um, e infine la polvere ≤5um, in modo che il prodotto finale ottenuto abbia poca variazione nel restringimento.
Per rivestire uniformemente uno strato di legante attorno alla polvere, aggiungere direttamente la polvere di metallo al componente con punto di fusione elevato, poi al componente con punto di fusione basso e infine rimuoverlo dall'aria. Come ad esempio la sospensione PMMA di Anwar direttamente nel mix di polveri in acciaio inossidabile, aggiungere la soluzione acquosa di PEG, asciugare e poi rimuovere l'aria mentre si mescola. O’Connor utilizza la miscelazione con solvente. Prima, mescolare SA e polvere secca, poi aggiungere il solvente tetraidrofuran, e infine aggiungere il polimero, facendo evaporare il tetraidrofuran con il calore, e poi aggiungere il mix di polveri, ottenendo un'alimentazione uniforme.
4: Stampaggio a Iniezione
Lo scopo dello stampaggio a iniezione è ottenere la forma desiderata di un pezzo privo di difetti, con fila di particelle uniforme, tramite i preforme di formatura MIM. Prima, il materiale granulare viene riscaldato a una certa temperatura elevata per renderlo fluido. Poi viene iniettato nella cavità dello stampo e raffreddato per ottenere la forma desiderata di un preforme con una certa rigidità, quindi rimosso dallo stampo per ottenere il preforme di stampaggio MIM. Questo processo è simile a quello dello stampaggio plastico tradizionale. Ma, a causa dell'alto contenuto di polvere nel materiale di alimentazione MIM, il processo di iniezione presenta differenze significative nei parametri di processo e in altri aspetti, e un controllo inappropriato può portare a vari difetti.
5: Degreasing
Dalla nascita della tecnologia MIM, con i diversi sistemi di legante, la formazione di vari percorsi di processo MIM e i metodi di degreasing sono anche variati. Il tempo di degreasing è stato ridotto da alcuni giorni all'inizio a poche ore. Tutti i metodi di degreasing possono essere grossolanamente divisi in due categorie in termini di passaggi di degreasing: uno è il metodo di degreasing in due fasi.
Il metodo in due fasi include degreasing con solvente + degreasing termico, degreasing con sifone – degreasing termico, ecc. Il metodo in una fase è principalmente un metodo di degreasing termico in una fase, e il più avanzato è uno stampo meta. Di seguito sono riportati alcuni metodi rappresentativi di degreasing MIM.
6: Sinternizzazione
La sinternizzazione è l'ultimo passaggio nel processo MIM; la sinternizzazione elimina la porosità tra le particelle di polvere. I prodotti MIM raggiungono una densità piena o quasi piena. A causa dell'alto contenuto di legante utilizzato nella tecnologia di stampaggio a iniezione di metallo, il restringimento durante la sinternizzazione è molto grande, e il restringimento lineare generalmente raggiunge il 13-25%, quindi ci sono problemi di controllo della deformazione e della precisione dimensionale. Soprattutto perché la maggior parte dei prodotti MIM sono parti di forma complessa, questo problema diventa sempre più evidente, e un'alimentazione uniforme è un fattore chiave per la precisione dimensionale e il controllo della deformazione dei prodotti sinterizzati finali.
Un'alta densità di agitazione della polvere può ridurre il restringimento durante la sinternizzazione e facilitare il processo di sinternizzazione e il controllo della precisione dimensionale. Per i prodotti a base di ferro e acciaio inossidabile, esiste anche un problema di potenziale controllo del carbonio durante la sinternizzazione. A causa dell'alto costo di una polvere fine, studiare tecnologie di sinternizzazione migliorate per blocchi di polvere grossa è un modo importante per ridurre i costi di produzione del stampaggio a iniezione di polvere. Questa tecnologia rappresenta un importante aspetto di ricerca nel campo del stampaggio a iniezione di polvere di metallo.
A causa della forma complessa dei prodotti MIM e del grande restringimento durante la sinternizzazione, la maggior parte dei prodotti necessita ancora di trattamenti post-sinterizzazione, tra cui modellatura, trattamento termico (carburizzazione, nitrurazione, carbonitrurazione, ecc.), trattamento superficiale (molatura fine, nitrurazione ionica, elettroplaccatura, indurimento a spruzzo, ecc.), ecc.
Precisione
Il progetto di riferimento per la precisione di stampaggio netto MIM è di solito ± 0,5% della dimensione. Alcune caratteristiche dello stampaggio netto possono raggiungere ± 0,3%. Come con altre tecnologie, maggiore è il requisito di precisione, più alto è il costo, quindi si incoraggia una tolleranza moderata quando la qualità lo consente. Tolleranze che non possono essere raggiunte con la formatura primaria MIM possono essere ottenute con preparazione superficiale.
Ridurzione dello spessore
Spessori di parete inferiori a 6 mm sono ottimali per il MIM. È possibile anche spessori più spessi, ma i costi aumenteranno a causa di tempi di lavorazione più lunghi e dell'aggiunta di materiale supplementare. Inoltre, pareti molto sottili inferiori a 0,5 mm sono realizzabili con il MIM, ma richiedono requisiti di progettazione elevati.
Capacità
Il MIM è un processo altamente flessibile e può essere realizzato in modo molto economico con una domanda annua di alcune migliaia fino a diversi milioni. Come per i pezzi fusi e stampati a iniezione, il MIM richiede investimenti del cliente in attrezzature e costi di attrezzature, quindi per piccole quantità ciò influisce generalmente sulle stime di costo.
