금속 사출 성형은 금속 원소로 만든 도구를 제작하는 제조 기술입니다. 금속 사출 성형 과정은 흔히 MIM(금속 사출 성형)이라고 불립니다. MIM 제조 기술의 기본 아이디어는 사출 성형의 형상화와 금속의 강한 기계적 효과를 결합하는 것입니다.

전통적인 주조 기술은 금속이 주조 과정 동안 액체 상태여야 하는 반면, 금속 분말 사출 성형(Metal Injection Molding, MIM)에 사용되는 금속 분말은 훨씬 낮은 온도에서 성형 작업을 가능하게 합니다. 재료의 차이, MIM 원료와 성형 공정의 잠열 이하 온도를 포함하여, 완성품을 제조하려면 추가 단계가 필요합니다. 이는 소량의 금속 부품을 대량 생산하는 데 가장 적합한 방법입니다. 성형 단계는 매우 간단한 과정입니다.

금속 분말 사출 성형의 생산 단계

 금속 분말 사출 성형의 생산 단계는 네 가지 간단한 단계로 나뉩니다. 많은 절차 간의 차이점이 존재하지만, 아래는 그들의 일반적인 개요입니다:

• 교차 수분 교환

첫 번째 단계는 원료 혼합물 [바인더와 분말]의 혼합입니다. 이 혼합물은 분말과 폴리머 바인더의 혼합물로서 '사료 원료(feedstock)'라고 불립니다.

전체 MIM 공정은 본질적으로 사료 원료의 효과와 상태에 기반을 두고 있습니다. 사료 원료 자체가 MIM 모드에서 매우 중요한 역할을 하기 때문에, 사료 원료의 세부 사항은 시작부터 끝까지 모든 단계에 영향을 미칩니다.

• 사출 

형상 부품을 만드는 두 번째 단계는 “사출'이라고 합니다.

이 단계는 사료 원료의 온도를 바인더의 용융 온도보다 높게 올려서 시작하며, 프레스로 사료 원료를 금형 내부로 밀어 넣습니다.

T입구 지점인 게이트는 잘라지고, 금형이 열려서 녹색 부품을 꺼내게 됩니다. 사료 원료의 점도는 희석되어서 충전 시 하중 압력을 줄입니다. 또한 온도와 구체적인 사료 원료의 적재량에 의존합니다. 

• 탈바인딩 

생산 단계의 세 번째 단계는 탈바인딩입니다. 금속 사출 성형 이 단계는 바인더를 제거하고 부품에 에너지를 공급하여 밀도를 높이고 취급을 용이하게 하는 과정을 포함합니다. 자주 사용되는 방법은 용매 추출, 모세관 현상, 열 분해입니다.

탈바인딩 과정은 MIM 생산에서 중요한 판단 단계입니다. 성공 여부는 바인더를 얼마나 신중하게 제거하느냐에 달려 있습니다. 탈바인딩 동안, 성형된 덩어리는 내부에서 잘린 바인더로 인해 발생하는 응력을 견뎌야 하며, 동시에 형태를 유지해야 합니다. 

• 소결 

소결은 마지막 단계로, 부품이 최종 밀도에 도달하는 과정입니다. 부품은 가열로에 배치된 세터에 놓이고, 환원 또는 대기 환경에 노출됩니다. 대기 환경은 재료의 용융점 바로 아래에서 형성되며, 특정 프로파일을 따릅니다.

소결 사이클은 일반적인 소결 과정과 유사합니다. 외부 에너지의 차단이 주요 추진력입니다. 그 결과, 원자 크기가 작은 부품은 더 적은 힘으로 밀도를 높일 수 있습니다. 

MIM과 가공의 차이점

비교 가능성에 있어, MIM은 가공된 도구와 비교했을 때 완성된 요소에 대해 잘 맞을 가능성이 높습니다. 일반적으로, MIM 부품은 가공 부품, 의료, 항공우주 분야에서 동일하게 사용할 수 있으며, 경우에 따라 MIM 도구는 가공 부품과 더 비슷하게 보입니다. 그러나 결국, MIM은 가공이 해결하지 못하는 정밀 부품에 대해 많은 이점을 제공합니다.

고립된 형상

MIM은 개별 형상과 복잡성 능력을 제공합니다. 가공은 제한된 복잡성, 가공 용이성, 설계 특권을 제공하며, 다중 요소를 가공하는 것은 종종 더 어렵습니다. 세부 사항이 더 복합적일수록, MIM은 더 비용 효율적이 되는데, 도구가 더 복잡할수록 더 많은 기계 시간이 필요하기 때문입니다.

력과 생산 

두 공정 모두 견고한 도구를 제작하는 데 성공했지만, MIM 요소는 기계 작동 응력이나 중간 힘을 경험하지 않으며, 이는 시간이 지남에 따라 변형이나 잠재적인 도구 실수로 이어질 수 있습니다. MIM 도구는 전통적인 성형 기계로 성형된 후, 왁스가 요소에서 용해되는 가마에 넣어져 견고하고 단단한 조각이 남게 됩니다.

금형 기여도 

MIM 요소를 생산할 때, 도구의 관여는 일반적으로 금형 기여도에 제한됩니다. 이는 금형 또는 도구가 복잡하다는 의미로, 요소의 난이도에 따라 하나의 추가 비용이 발생한다는 의미입니다. 가공의 경우, 복잡성을 더하면 도구 비용과 작업 시간이 추가됩니다.

소재 절단 조각

소재 절단 조각은 MIM 공정에서 소멸하지 않습니다. 이는 고객이 가공된 도구에 대해 비용을 지불하는 것과 관련이 있기 때문에 중요합니다. MIM 공정을 통해, 다른 곳에서 사용할 수 있는 비용을 절약할 수 있습니다.

치수 

MIM은 치수 확장에 더 능숙합니다. 가공은 복합 도구를 제작하는 데 시간이 많이 걸리므로, 주당 1만에서 2만 개의 장치로 진행하려면 더 많은 CNC 기계를 구매해야 치수 확장이 가능합니다.

이유: 금속 사출 성형을 선택해야 하는 이유 

금속 사출 성형 공정을 채택하는 데는 여러 이유가 있습니다. 그 중 일부는:

1- 이 공정은 가공이 어려운 재료로 부품을 제작할 수 있는데, 복합 형상 각도를 적절한 비율로 성형할 수 있기 때문에 가공이 필요 없습니다. 

2- MIM은 높은 생산 속도를 갖추고 있어, 금형이 제작되고 공정 매개변수가 품질 조정되면 부품 생산의 리드 타임을 줄일 수 있습니다. 

3- 이 공정은 낮은 대체 작업 수와 높은 제조 속도 덕분에 재료 비용을 낮출 수 있습니다.

4- 금속 사출 성형으로 제작된 부품은 주조보다 높은 인장 강도와 더 나은 자유도를 가지며, 분말 사출 성형에서 더 예측 가능하며, 인입 크기에서도 주조 재료보다 훨씬 작습니다.

금속 사출 성형의 몇 가지 장점은 무엇입니까?

금속 사출 성형은 다른 제조 기술에 비해 다양한 이점이 있습니다. 금속 사출 성형 기술은 지난 25년 동안 크게 발전했으며, 기술의 성숙도는 제공되는 부품, 화합물, 치수, 복잡성의 증가를 나타냅니다.

금속 사출 성형 공정은 다음과 같은 이점을 가지고 있습니다:

• 가격-구조적 생산이 대량 복합 도구를 만듭니다.
• 비용 주조에 비해 낮은 제조 시간
• 기계적 효과는 주조 및 기타 PM 도구 사용에 더 능숙하다
•  프라임 원자의 치수와 높은 소결 강도
• 가공된 화합물과 평행한 재료
• 대규모 사전 화합물 및 마스터 화합물 확보 가능
• 가장 적은 마감 작업 
• 사출 성형은 높은 일관성과 화합물 도구를 허용한다. 그러나 유입구와 장벽 위치, 접합선, 전환부 밀폐, 벽 두께, 헤드 스케치 등에 주의를 기울여 배출을 용이하게 하고 정확한 도구를 얻어야 한다.

결과 

금속 사출 성형 공정을 최적화하는 것은 매우 노동 집약적이고 오래 걸리는 작업이다. 간단하고 짧은 계산으로 최적의 매개변수를 도출할 수 없으며, 이는 정책 역할을 한다. 최적 매개변수 찾기는 자체 절차이다.

최적화의 임무는 가장 사실적이며 전적으로 스캔과 결함 식별에 달려 있다. 분석은 MIM 매개변수 최적화가 확실한 작업 흐름을 따른다는 결론에 이른다.