金属成型新工艺:MIM(金属粉末注射成型)工艺详细介绍
发布时间:2022-07-08 15:21:34 来源:RAYBET官网下载 作者:雷竞技入口官网

  MIM (Metal injection Molding )是金属注射成形的简称。是将金属粉末与其粘结剂的增塑混合料注射于模型中的成形方法。它是先 将所选金属粉末与粘结剂进行混炼,然后将混合料进行制粒再注射成形所需要的形状胚料,然后通过高温烧结,得到具有强度的金属零 件。

  MIM 流程结合了注塑成型设计的灵活性和精密金属的高强度和整体性,来实现极度复杂几何部件的低成本解决方案。 MIM 流程分为四 个独特加工步骤(混合、成型、脱脂和烧结)来实现零部件的生产,针对产品特性决定是否需要进一步的机械加工或进行表面处理.

  精细金属粉末和热塑性塑料、石蜡粘结剂按照精确比例进行混合。混合过程在一个专门的混合设备中进行,加热到一定的温度使粘结剂 熔化。大部分情况使用机械进行混合,直到金属粉末颗粒均匀地涂上粘结剂冷却后,形成颗粒状(称为原料),这些颗粒能够被注入模 腔。 CNPIM 备注:混炼是 MIM 工艺中非常重要的一道工序。目前混炼有几种体系,不同的添加剂,后面对应需要不同的脱脂方法将添加剂 去除。最常用的蜡基和塑基,分别对应热脱脂和催化脱脂。

  注射成型的设备和技术与注塑成型是相似的。颗粒状的原料被送入机器加热并在高压下注入模腔 。这个环节形成(green part)冷却后 脱模,只有在大约 200°c 的条件下使粘结剂熔化 (与金属粉末充分融合),上述整个过程才能进行,模具可以设计为多腔以提高生产率。 模腔尺寸设计要考虑金属部件烧结过程中产生的收缩。 每种材料的收缩变化是精确的、已知的。

  脱脂是将成型部件中粘结剂去除的过程。这个过程通常分几个步骤完成。绝大部分的粘结剂是在烧结前去除的,残留的部分能够支撑部 件进入烧结炉。 脱脂可以通过多种方法完成,最常用的是溶剂萃取法。脱脂后的部件具有半渗透性,残留的粘结剂在烧结时很容易被挥发。

  CNPIM 备注:目前最常用的脱脂方法是 BASF 推出的 Catamold 催化脱脂方法,需要用到专用的催化脱脂炉(欲了解详情,请关注本 公众号,回复数字 19,了解催化脱脂工艺,回复数字 20,了解催化脱脂炉的结构和工作原理)

  经过脱脂的部件被放进高温、高压控制的熔炉中。该部件在气体的保护下被缓慢加热,以去除残留的的粘合剂。粘结剂被完全清除后, 该部件就会被加热到很高的温度,颗粒之间的空隙由于颗粒的融合而消失。该部件定向收缩到其设计尺寸并转变为一个致密的固体。对 于大多数的材料,典型的烧结密度理论上大于 97%。高烧结密度使得产品性能与锻造材料相似。

  CNPIM 备注:对于常见的金属注射成型材料,目前常用的是真空烧结炉。关注本公众号回复数字 21,可查看真空烧结炉的工作原理介 绍。

  CNPIM 备注:这一段是小编补充加入进来的。对于外观件或表面要求高、精度要求高的产品,或有些结构没有办法在注塑模具上一次成 型的特征,会需要进行二次加工。最常见的是 CNC 加工,钻孔攻牙。这在手机数码产品零件上体现的比较明显。有兴趣的了解一下苹果 手机里面的金属部件的加工工艺。

  根据具体需求,有些部件烧结后可能需要进行表面处理。热处理可以提高金属物理性能。电镀、涂装可以应用于高密度材料。提供焊接 或冷却处理技术。 CNPIM 备注:还是补充说外观件。绝缘性能,不同的颜色,不同的质感,防指纹……等等,通过表面处理工艺,产品更加多姿多彩~~~~~ 对于外观件,PVD 最常见,有兴趣可回复数字 07 了解 PVD 相关工艺简介。

  MIM 和注塑成型一样,形状设计没有限制。由于 MIM 是一个成型过程,附加的产品特性不会增加成本,这使得 MIM 成为将独立零件 组合成多功能的产品的理想途径。MIM 设计规则同注塑成型非常接近,从而适用于几乎所有产品。

  MIM 净成型精度的参考设计通常是尺寸的± 0.5%。 某些特性净成型能达到±0.3%。如同其它技术一样,精度要求越高成本越高, 因 此在质量允许情况下鼓励适度放宽公差要求。 MIM 一次成型无法达到的公差可以借助表面处理实现。

  MIM 特别适合重量小于 100 克的零部件,少于 50 克是最经济的。然而,重量达 250 克的零部件也可以处理。MIM 工艺的主要成本是 原材料,因此 MIM 通过新技术来尽可能减少零部件的重量。同塑料产品一样,可以在不影响产品完整性的条件下,通过内核和支架来减 少零部件的重量。MIM 在极小和微型零部件方面表现突出,重量小于 0.1 克也是可行的。重量不是限制因素,长度超过 250mm 的产品 也能被处理。

  小于 6 毫米的壁厚对于 MIM 是最适合的。较厚的外壁也可以,但是成本会由于处理时间长和增加额外材料而增加。另外,低于 0.5 mm 的极薄壁对 MIM 也是能实现,但对设计有很高的要求

  MIM 是弹性较大的工艺,年需求量几千到几百万的产量能够非常经济地实现。和铸造件、注塑件一样,MIM 需要客户投资模具和工具 费用,所以对小批量的产品而言,通常会影响到成本估算。

  MIM 能处理很多材料,包括铁合金、超级合金、钛合金、铜合金、耐火金属、硬质合金、陶瓷和金属基复合材料。虽然有色合金铝和铜 在技术上是可行的,但是通常由其他更经济的方式进行处理,如压铸或机加工。

  MIM 被广泛运用到各个汽车、医疗、电子、工业、消费等各行业,产品涉及包括汽车配件、航空航天器材、移动电话、牙科仪器、电子 散热器和密封包装、电子连接器硬件、工业工具、光纤连接器、喷雾系统、盘驱动器、医疗设备、手持电动工具、手术器械和运动器材