Анализ технологии металлического литья под давлением (MIM): эффективное решение для производства сложных металлических деталей

Резюме:

Металлическое литьё под давлением (MIM) Это производственный процесс близкой к чистой форме, сочетающий технологию литья пластмасс под давлением с порошковой металлургией. Он специально разработан для изготовления металлических деталей малого и среднего размера со сложной геометрической формой, однородной структурой и превосходными механическими свойствами, что обеспечивает значительные преимущества по стоимости и эффективности в условиях массового производства. Данная статья призвана систематически представить принципы технологии MIM, её особенности, а также сравнить её с традиционными методами производства.

1. Технический принцип: технологический процесс MIM

Суть металлоинъекционного литья (MIM) заключается в преобразовании точных металлических порошков в окончательные детали высокой плотности и прочности. Технологический процесс включает, в основном, четыре ключевых этапа:

1. Смешивание и гранулирование: микронные (обычно менее 20 мкм) металлические порошки равномерно смешиваются со специально разработанной связующей системой с целью получения зернистого питательного материала, обладающего хорошей текучестью.

2. Литьё под давлением: загрузочный материал нагревается и пластифицируется в литьевой машине, после чего с высокой скоростью впрыскивается в полость формы, образуя «сырое» изделие. На этом этапе можно изготовить заготовки чрезвычайно сложной формы.

3. Каталитическая депарафинизация: с помощью нагрева или каталитического воздействия растворителями удаляется подавляющая часть связующего компонента из сырой заготовки, в результате чего получается «коричневая заготовка» с рыхлой структурой. Этот этап является ключевым для обеспечения качества последующей спекания.

4. Высокотемпературное спекание: обезжиренные коричневые заготовки подвергаются спеканию в высокотемпературной печи в защитной атмосфере (например, водород, вакуум). При температуре ниже точки плавления происходит атомная диффузия и уплотнение металлических частиц, что приводит к равномерной усадке детали в целом (линейная степень усадки обычно составляет 15–25%), в результате чего получается металлическая деталь, близкая по плотности к полностью компактной (плотность может достигать 96–99,5%).

2. Сравнение технологий: техническая позиция и преимущества MIM

Технология MIM не предназначена для замены всех традиционных процессов, а скорее обеспечивает оптимальный баланс между сложностью, производительностью, стоимостью и эксплуатационными характеристиками. Её основные преимущества проявляются в следующем сравнении:

1. Заменил многоэтапную механическую обработку

Традиционный способ: с помощью таких устройств, как токарные, фрезерные, сверлильные и шлифовальные станки, удаляется излишек материала с металлического прутка или заготовки для изготовления детали.

Альтернативные преимущества MIM:

Высокий коэффициент использования материалов: механическая обработка относится к «вычитающему производству» и приводит к образованию большого количества отходов (стружки). MIM — это технология близкой к нейтральной формовки, позволяющая достигать коэффициента использования материалов более 95%, что особенно важно для драгоценных металлов (таких как титановые сплавы, нержавеющая сталь).

Сложные геометрические формы: механическая обработка затруднена при эффективном изготовлении внутренних полостей, сложных криволинейных поверхностей, тонкостенных или подрезанных (с обратным выступом) структур. MIM, как и литьё под давлением, позволяет одновременно формовать чрезвычайно сложные формы.

Производительность: деталь MIM формуется за считанные секунды, тогда как сложные механически обработанные детали могут требовать нескольких станков, множества зажимов и значительного времени.

Альтернативный сценарий: когда детали слишком сложны, что приводит к чрезмерно долгому времени механической обработки, высоким затратам или большому количеству отходов, MIM является идеальным решением.

2. Заменило часть точного литья

Традиционный способ: например, литьё по выплавляемым моделям (технология «утраченной восковой модели») позволяет изготавливать металлические детали сложной формы.

Альтернативные преимущества MIM:

Более высокая точность и улучшенная шероховатость поверхности: размерные допуски изделий MIM обычно лучше, чем у прецизионного литья, а шероховатость поверхности ниже, что часто позволяет обходиться без вторичной обработки.

Более маленькие и сложные детали: MIM отлично подходит для производства небольших (обычно менее 100 граммов) деталей с тонкими особенностями (например, мелкими зубцами, микропорами), которые трудно получить методом литья.

Более высокая согласованность: благодаря высокой степени автоматизации, серийное производство деталей MIM обладает очень высокой стабильностью.

Альтернативный сценарий: для небольших отливок, требующих высокой точности и мелких деталей, MIM является лучшим выбором.

3. Заменило традиционную порошковую металлургию

Традиционный способ: металлический порошок спрессовывается, а затем спекается. Однако традиционная порошковая металлургия предполагает одностороннее прессование, из-за чего плотность и сложность формы ограничены.

Альтернативные преимущества MIM:

Сложность геометрических форм: традиционная порошковая металлургия позволяет производить только трёхмерные простые детали в форме, похожей на «печенье» (с небольшими изменениями сечения вдоль направления прессования).

MIM может производить любые сложные трёхмерные формы, аналогично литью пластмасс.

Более высокие свойства материалов: плотность деталей MIM (>96%) обычно выше, чем у традиционных порошковых металлокерамических изделий, а значит, их механические характеристики (прочность, вязкость) также лучше.

Альтернативный сценарий: когда традиционная порошковая металлургия не позволяет реализовать сложную структуру деталей, MIM становится усовершенствованным решением.

4. Заменил комбинированный процесс штамповки и сварки

Традиционный способ: разбить сложную деталь на несколько простых штампованных элементов, а затем соединить их с помощью сварки или клёпки.

Альтернативные преимущества MIM:

Интегрированное формование: MIM позволяет интегрировать несколько деталей в единое изделие, сокращая количество компонентов и исключая этапы сборки, что повышает целостность и надежность конструкции продукта. Снижение затрат: уменьшается количество пресс-форм, сборочных приспособлений и трудозатрат.

Альтернативная ситуация: для небольших компонентов, собранных из нескольких простых штампованных деталей, интегрированное производство MIM обладает большими преимуществами с точки зрения стоимости и качества.

Точное позиционирование MIM;

MIM не устранил эти традиционные технологии, а скорее компенсировал их недостатки. При выборе технологии необходимо взвешивать сложность деталей, объем производства, размеры, свойства материалов и стоимость.

3. Сферы применения

Технология MIM благодаря своим уникальным преимуществам широко применяется в отраслях, где предъявляются высокие требования к эксплуатационным характеристикам и сложности деталей:

* Бытовая электроника: петли для смартфонов/ноутбуков, конструкционные элементы камер, корпуса умных часов и т.д.

* Медицинское оборудование: хирургические инструменты, ортодонтические брекеты, компоненты имплантатов и т.д. (необходимо использование биосовместимых металлических материалов).

* Автомобильная промышленность: детали датчиков двигателей, запчасти для турбонагнетателей, ключевые компоненты систем замков и т.д.

* Промышленная сфера: детали огнестрельного оружия, точные шестерни, приспособления для режущих инструментов и т. д.

4. Оценка применимости проекта

При принятии решения о том, использовать ли технологию MIM, рекомендуется провести комплексную оценку по следующим аспектам. Если ваш проект отвечает большинству из перечисленных ниже условий, то MIM может стать идеальным выбором:

* Сложная структура деталей: традиционные методы механической обработки трудно реализовать экономично и эффективно.

* Серийное производство: годовой объём производства обычно должен достигать не менее 100 тысяч единиц, чтобы распределить относительно высокие затраты на разработку пресс-форм и технологий.

* Высокие требования к свойствам материалов: детали должны обладать превосходной прочностью, твёрдостью, износостойкостью и коррозионной стойкостью.

* Стремление к высокой материалоемкости: особенно при использовании таких относительно дорогих металлических материалов, как нержавеющая сталь и титановые сплавы.

* Необходимость монолитного формования: желание объединить несколько компонентов в единое целое, чтобы упростить сборку и повысить надежность продукции.

Заключение;

Металлическое литьё под давлением (MIM) Это зрелая и эффективная технология производства, которая предоставляет ключевые решения для проектирования и изготовления сложных металлических деталей. Она успешно преодолевает ограничения традиционных методов производства и в определённых сценариях применения позволяет добиться оптимизации затрат на продукцию, а также повышения её эксплуатационных характеристик и надёжности.

Чанша Тяньцзюу Металлические Материалы Ко., Ltd. в Порошок MIM Область обладает глубокими технологическими наработками и богатым опытом производства. У нас есть совершенная производственная линия азотной распылки и строгая система контроля качества, что позволяет предоставлять клиентам услуги, начиная от технических консультаций, Высококачественный порошок для MIM А также металлическая подача и т. д.

Если у вас есть Порошок MIM, подача сырья Потребности, обращайтесь к нашей технической команде для подробной оценки и технического обмена.