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金属成型新工艺必知:MIM
 

发布日期:[2017-10-25]
 

1.MIM是一种金属加工成型工艺

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。它是先将所选粉末与粘结剂进行混合,然后将混合料进行制粒再注射成形所需要的形状。

2、MIM工艺流程步骤

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行表面处理.

混合

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。

成型

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

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。

烧结

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。

表面处理

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。

过程视频展示:

3、MIM产品通常具有以下特性

复杂性

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。

精密性

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。

重量和尺寸

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。

薄型化

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

产量

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。

原料

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。

4、MIM设计指导

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等。

 

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