Inleiding tot Metaalinjectiegieten
Metaalinjectiegieten (MIM) is een poedermetallurgietechnologie voor bijna-netvormen, afgeleid van de kunststofinjectiegietindustrie. Kunststofinjectiegiettechnologie heeft een lage prijs om een verscheidenheid aan complexe vormen te produceren, maar kunststofgietproducten zijn niet hoog in sterkte. We kunnen hun prestaties verbeteren door metalen of keramische poeders aan plastics toe te voegen om producten met hogere sterkte en goede slijtvastheid te verkrijgen. In de afgelopen jaren is dit idee geëvolueerd om de inhoud van vaste deeltjes te maximaliseren, de bindmiddel te verwijderen en het vormblank te verdichten tijdens het daaropvolgende sinterproces. Deze nieuwe poedermetallurgiemethode wordt genoemd metaalinjectiegieten (MIM).
VOORDELEN VAN METAALINJECTIEGIT
Metaalinjectiegieten (MIM) proces biedt de volgende voordelen:
- Lage kosten productie van hoog-volume complexe onderdelen
- Minder productietijd vergeleken met investeringsgieten.
- Net-vormige productie met minimaal materiaalverlies.
- Gietstukken tot Uitstekende mechanische eigenschappen en onderdelen die de deeltjesgrootte en de sinterdichtheid verhogen.
- Eigenschappen gelijk aan bewerkte legeringen
- Verscheidene voorlegeringen en hoofdlagen zijn beschikbaar.
- Neem minder tijd bij het voltooien van operaties
Voel je vrij om Neem contact op met onze professionele machinisten om uw aangepaste kunststofvormingsvereisten te bespreken.
Metaalinjectievorming (MIM) is een metaalvormingsproces waarbij het metaal in poedervorm wordt gevormd en fijn poedermetaal wordt geïntegreerd met bindermateriaal om een grondstof te maken. De grondstof wordt vervolgens gehard en gevormd om het eindproduct te maken.
Metaalinjectievorming is een ideaal proces voor het faciliteren van de productie van producten met ingewikkelde vormen en producten in grote oplage.
Neem contact met ons op voor het verkrijgen van kunststofvormgietdiensten
Zakelijk veld bediend door MS Machining
Metaalinjectievorming (MIM) wordt gebruikt in een breed scala aan industrieën zoals automobiel, medische, elektronische, industriële en consumentengoederen voor producten zoals automobielonderdelen, ruimtevaartapparatuur, mobiele telefoons, tandheelkundige instrumenten, elektronische warmteafvoeren en afdichtingspakketten, elektronische connectorhardware, industriële gereedschappen, glasvezelaansluitingen, sproeisystemen, schijfstations, medische apparaten, handgereedschappen, chirurgische instrumenten en sportuitrusting.
Metaalinjectievormingsproces
De basisstappen van het metaalinjectievormingsproces omvatten, allereerst, dat het metaalpoeder en bindermateriaal worden geselecteerd om aan de eisen van MIM te voldoen. Het poeder en bindermateriaal worden gemengd tot een homogene grondstof bij een specifieke temperatuur met behulp van geschikte methoden; na granulatie in aangepaste spuitgietvormen wordt de gevormde blank gesinterd en gehard na vetverwijderingsbehandeling om het eindproduct te maken.
1: MIM-poeder en poederproductietechnologie
De eisen aan MIM-grondstofpoeder zijn hoog, en de keuze van poeder om het mengen, spuitgieten, ontvetten en sinteren te vergemakkelijken, is vaak tegenstrijdig. De studie van MIM-grondstofpoeder omvat de vorm van het poeder, de deeltjesgrootte, deeltjesgrootteverdeling, specifiek oppervlak, enz.; tabel 1 geeft de meest geschikte eigenschappen van het grondstofpoeder voor MIM weer.
Aangezien de eisen aan MIM-grondstofpoeder uitzonderlijk hoog zijn, zijn de prijzen van MIM-grondstofpoeder over het algemeen hoger; sommige bereiken zelfs 10 keer de prijs van traditioneel PM-poeder, wat een cruciale factor is die het brede gebruik van MIM-technologie beperkt. De kernmethoden om het poeder met grondstof te maken, zijn drukwater-atomisatie, hogedrukgas-atomisatie en carbonyl.
2: Bindermateriaal
MIM-bindermateriaaltechnologie wordt gebruikt om de vloeibaarheid te verbeteren zodat het geschikt is voor spuitgieten en het vormen van de blank behouden blijft. De twee meest basale functies; daarnaast moet het ook gemakkelijk te verwijderen, niet-polluerend, niet-toxisch, betaalbaar en andere kenmerken hebben. Om deze reden worden verschillende bindermaterialen de afgelopen jaren geleidelijk geselecteerd op basis van ervaring en het ontvettingsproces, en de eisen aan het bindermateriaal richten zich op de ontwerprichting van het bindersysteem.
Het bindermateriaal bestaat meestal uit componenten met lage en hoge moleculaire gewichten plus enkele noodzakelijke additieven. Laagmoleculaire componenten hebben een lage viscositeit, goede vloeibaarheid en zijn gemakkelijk te verwijderen; hoogmoleculaire componenten bieden hoge sterkte om de sterkte van de vormblank te behouden. De juiste verhouding van de twee samen zorgt voor een hoge vulcapaciteit van het poeder en uiteindelijk voor een product met hoge precisie en hoge uniformiteit.
3: Mengen
Mengen is het mengen van metaalpoeder met een bindmiddel om uniforme voermaterialen te verkrijgen. Aangezien de aard van het voermateriaal de prestaties van de uiteindelijke injectiegelaste onderdelen bepaalt, is de stap van het mengproces zeer belangrijk. Het omvat verschillende factoren zoals de wijze en volgorde van toevoeging van bindmiddel en poeder, mengtemperatuur en de kenmerken van het mengapparaat. Deze processtap is tot nu toe gebaseerd op ervaring, en uiteindelijk is een belangrijke indicator voor het evalueren van het mengproces de uniformiteit en consistentie van het resulterende voermateriaal.
Het mengen van het MIM-voermateriaal gebeurt onder invloed van warmte en shear. De mengtemperatuur mag niet te hoog zijn; anders kan het bindmiddel ontleden doordat de viscositeit te laag wordt en de scheiding van de twee fasen van poeder en bindmiddel optreedt, aangezien de grootte van de shear kracht varieert afhankelijk van de mengmethode. Veelgebruikte mengapparaten voor MIM zijn een dubbele schroefextruder, Z-vormige impeller mixer, enkele schroefextruder, zuigerextruder, dubbele planetaire mixer en dubbele cam mixer. Deze mengapparaten zijn geschikt voor het bereiden van viscositeit in het bereik van 1-1000Pa-s.
De methode van mengen is over het algemeen het toevoegen van componenten met een hoog smeltpunt om eerst te smelten, daarna afkoelen, het toevoegen van componenten met een laag smeltpunt, en vervolgens het in batches toevoegen van het metaalpoeder. Dit kan verdamping of ontleding van het laag smeltpunt element voorkomen. Het in batches toevoegen van metaalpoeder kan de torque-stijging voorkomen die wordt veroorzaakt door te snel afkoelen en vermindert het verlies van apparatuur.
Voor de manier van toevoegen van verschillende deeltjesgrootte poeder bij het matchen, introduceert het Japanse patent: het toevoegen van watergeatomiseerde poeder van 15-40um aan het bindmiddel, daarna het toevoegen van 5-15um poeder, en uiteindelijk het toevoegen van poeder ≤5um, zodat het eindproduct weinig krimpverschil vertoont.
Om een gelijkmatige laag bindmiddel rondom het poeder te coaten, wordt het metaalpoeder rechtstreeks toegevoegd aan de component met hoog smeltpunt, daarna aan de component met laag smeltpunt, en uiteindelijk wordt het uit de lucht gehaald. Bijvoorbeeld, Anwar PMMA-suspensie direct in het roestvrijstalen poedermengsel, PEG-waterige oplossing toevoegen, drogen, en vervolgens de lucht verwijderen terwijl wordt geroerd. O’Connor gebruikt oplosmiddelmenging. Eerst wordt SA en droog poeder gemengd, daarna wordt tetrahydrofuran-oplosmiddel toegevoegd, en vervolgens wordt het polymeer toegevoegd, waarbij tetrahydrofuran wordt laten ontsnappen door verwarming, en daarna wordt het poedermengsel toegevoegd voor een uniforme voedering.
4: Injectie Gieten
Het doel van injectiegieten is het verkrijgen van de gewenste vorm van een defectvrij, uniform deeltjesrij door middel van MIM-vormingsblanks. Eerst wordt het granulair voermateriaal verhit tot een bepaalde hoge temperatuur om het vloeibaar te maken. Vervolgens wordt het in de malholte geïnjecteerd en afgekoeld om de gewenste vorm te krijgen met een bepaalde stijfheid van het blank, waarna het uit de mal wordt gehaald om het MIM-vormingsblank te verkrijgen. Dit proces is hetzelfde als het traditionele kunststofinjectieproces. Maar vanwege het hoge poedergehalte van het MIM-voermateriaal, verschillen de procesparameters en andere aspecten van het injectieproces sterk, en onjuiste controle kan leiden tot diverse defecten.
5: Ontvetten
Sinds de opkomst van MIM-technologie, met de verschillende bindmiddelensystemen, variëren ook de vormen van verschillende MIM-procesroutes en ontvetmethoden. De ontvettingstijd is verkort van enkele dagen in het begin tot enkele uren. Alle ontvetmethoden kunnen grofweg worden onderverdeeld in twee categorieën qua ontvetstappen: één is de twee-staps ontvetmethode.
De twee-staps methode omvat oplosmiddelontvetting + thermisch ontvetten, siphonontvetting – thermisch ontvetten, enzovoort. De één-staps methode is voornamelijk een één-staps thermisch ontvettingsproces, en de meest geavanceerde is een meta-mal. Hieronder volgen enkele representatieve MIM-ontvetmethoden.
6: Sinteren
Sinteren is de laatste stap in het MIM-proces; sinteren elimineert de porositeit tussen de poederdeeltjes. MIM-producten worden volledig dicht of bijna volledig dicht. Vanwege de grote hoeveelheid bindmiddel die wordt gebruikt in metaalinjectie-giettechnologie, is de krimp tijdens het sinteren zeer groot, en de lineaire krimp bereikt meestal 13-25%, waardoor er problemen ontstaan met vervormingscontrole en maatnauwkeurigheid. Vooral omdat de meeste MIM-producten complexe gevormde onderdelen zijn, wordt dit probleem steeds prominenter, en een uniforme voedering is een sleutel tot de maatnauwkeurigheid en vervormingscontrole van de uiteindelijke gesinterde producten.
Hoge poederdichtheid kan de sinterkrimp verminderen en het sinterproces en de maatnauwkeurigheid vergemakkelijken. Voor ijzer- en roestvrijstalen producten is er ook een probleem van potentiële koolstofcontrole tijdens het sinteren. Vanwege de hoge prijs van fijn poeder is het bestuderen van verbeterde sintertechnologie voor grof poeder een belangrijke manier om de productiekosten van metaalinjectie-gietwerk te verlagen. Deze technologie is een belangrijk onderzoeksgebied binnen metaalpoederinjectie.
Vanwege de complexe vorm van MIM-producten en de grote sinterkrimp, hebben de meeste producten na het sinteren nog een post-sinterbehandeling nodig, waaronder vormen, warmtebehandeling (carbureren, nitreren, carbonitreren, enz.), oppervlaktebehandeling (fijn slijpen, ionnitreren, elektroforese, schotharding, enz.), enz.
Nauwkeurigheid
De referentiedesign van MIM-netvorming nauwkeurigheid is meestal ± 0,5% van de maat. Bepaalde kenmerken van netvorming kunnen ± 0,3% bereiken. Zoals bij andere technologieën geldt: hoe hoger de nauwkeurigheidsvereiste, hoe hoger de kosten, dus matige ontspanning van toleranties wordt aangemoedigd waar de kwaliteit het toelaat. Toleranties die niet haalbaar zijn met primaire MIM-vormgeving, kunnen worden bereikt met oppervlaktevoorbereiding.
Dunwandig
Wanddiktes van minder dan 6 mm zijn optimaal voor MIM. Dikkere buitenwanden zijn ook mogelijk, maar de kosten zullen toenemen door langere verwerkingstijden en de toevoeging van extra materiaal. Ook zijn zeer dunne wanden onder de 0,5 mm haalbaar voor MIM, maar vereisen ze hoge ontwerpeisen.
Capaciteit
MIM is een zeer flexibel proces en kan zeer economisch worden gerealiseerd met een jaarlijkse vraag van enkele duizenden tot enkele miljoenen. Net als bij gegoten en geïnjecteerde onderdelen vereist MIM investeringen van de klant in gereedschappen en gereedschapskosten, dus voor kleine hoeveelheden beïnvloedt dit meestal de kostenramingen.
