A moldagem por injeção de metal é uma tecnologia de fabricação transformadora que utiliza pós metálicos combinados com aglutinantes orgânicos usando a tecnologia de moldagem por injeção para produzir componentes metálicos estruturais altamente complexos. No primeiro 10% deste guia, exploraremos por que a moldagem por injeção de metal MIM é o “casamento” entre duas tecnologias existentes: a metalurgia do pó e a moldagem por injeção de plástico.
Posteriormente, as peças são processadas e sinterizadas para produzir peças de alta resistência e com formas complexas. Como solução para a fabricação de alto volume, a moldagem por injeção de metal MIM está crescendo em um ritmo muito rápido porque a tecnologia resolve muitos problemas que não são facilmente resolvidos por outros métodos. Se o objetivo é produzir peças complexas para dispositivos médicos, montagens automotivas, defesa ou eletrônicos de consumo, entender o que é moldagem por injeção de metal MIM é o primeiro passo para aproveitar seu valor excepcional para peças que exigem geometria complexa e propriedades superiores do material.
Para os setores globais que exigem especificações exatas, é essencial trabalhar com fabricantes experientes. Outros recursos técnicos sobre fabricação de precisão podem ser explorados em plasticmold.net e plas.co.
O que é moldagem por injeção de metal MIM?
Em seus termos mais simples, a moldagem por injeção de metal MIM permite a moldagem por injeção de pós metálicos em vez de apenas prensá-los. Ao misturar pós metálicos finos com um aglutinante plástico, o material flui como um semissólido sob calor e pressão. Isso permite a criação de formas tridimensionais complexas que antes eram impossíveis com os processos convencionais de metal em pó.
A metalurgia do pó convencional, geralmente chamada de “prensa e sinterização”, pega pós metálicos e os prensa com alta pressão em uma matriz usando punções superiores e inferiores. Embora esse seja um processo excelente, ele se limita a formas bidimensionais e pode sofrer com propriedades inferiores do material. A moldagem MIM supera essas limitações ao utilizar a liberdade de design de 360 graus da moldagem por injeção.
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O ciclo de processo de quatro etapas da moldagem por injeção de metal MIM
O ciclo de produção de Serviços de moldagem por injeção de metal MIM é geralmente categorizado em quatro estágios críticos que garantem a fabricação econômica de componentes de alta precisão. Cada estágio deve ser meticulosamente controlado para garantir que o produto final atenda aos rigorosos padrões da engenharia moderna.
Etapa 1: Composição e preparação da matéria-prima
O processo de serviços de moldagem por injeção de metal MIM começa com a seleção das matérias-primas. Os pós metálicos finos, geralmente produzidos por meio de atomização a gás para garantir o formato esférico das partículas, são a base. Esse pó é misturado com aglutinantes termoplásticos e de cera em quantidades proporcionais para formar a matéria-prima do MIM.
A mistura é realizada sob calor para que o material aglutinante derreta e cubra cada partícula de metal, produzindo uma mistura homogênea. A mistura é então resfriada e convertida em pequenos pellets para facilitar o armazenamento e a transferência. A qualidade da matéria-prima determina a consistência das dimensões e da resistência da peça final.
Etapa 2: Moldagem MIM (injeção)
Os pellets de matéria-prima são alimentados em uma prensa de moldagem por injeção, onde os componentes são moldados sob alta pressão. Durante esse estágio, a matéria-prima de moldagem MIM é aquecida apenas o suficiente para derreter os aglutinantes plásticos, injetando o material semissólido em um molde de engenharia personalizada.
As peças produzidas nesse estágio são conhecidas como peças verdes. Embora possuam a geometria final do componente, elas são significativamente maiores (para levar em conta o encolhimento futuro) e consistem em aproximadamente 40% de aglutinante por volume. Como são mantidas juntas apenas por aglutinantes plásticos, são relativamente frágeis e devem ser manuseadas com cuidado para evitar danos estruturais.
Etapa 3: Desencadernação (remoção do aglutinante primário)
Essa etapa dos serviços de MIM de moldagem por injeção de metal envolve a remoção de uma parte significativa dos aglutinantes. Isso é feito por meio de extração com solvente, processamento catalítico ou evaporação térmica. Depois que os aglutinantes primários são removidos, os componentes são chamados de peças marrons.
Nesse estágio, a peça é mantida unida por um aglutinante de “espinha dorsal” e possui uma rede de porosidade interconectada. Essa porosidade é vital porque permite que os aglutinantes restantes escapem como gás durante o estágio final de aquecimento sem rachar a peça. O processamento à base de solvente é geralmente considerado o método mais econômico e eficiente para serviços de MIM de alto volume.
Etapa 4: Sinterização (densificação)
As peças marrons são movidas para fornos a vácuo em lote ou fornos de atmosfera contínua para remover os aglutinantes secundários e densificar o componente. As altas temperaturas, normalmente entre 1260°C e 1370°C (2300°F e 2500°F), permitem que as partículas de metal se fundam e se difundam umas com as outras.
Isso resulta em componentes metálicos 100% sem material aglutinante restante e com densidade mínima de 97%. Durante esse estágio, a peça passa por seu “encolhimento” final para atingir as dimensões especificadas no projeto.
Benefícios do MIM e desempenho do material
Um dos principais benefícios da MIM é a liberdade de design para criar geometrias mais complexas com tolerâncias mais rígidas e densidade aprimorada. Como os serviços de MIM de moldagem por injeção de metal utilizam uma tecnologia que cria uma ferramenta mais simples com menos peças móveis, os engenheiros podem obter taxas de ciclo mais altas e melhores controles de custo.
Propriedades mecânicas e físicas
Os componentes produzidos por esse método lideram o setor em propriedades mecânicas e físicas. Como o processo de sinterização de serviços MIM atinge alta densidade, os produtos finais apresentam propriedades de material muito semelhantes às dos materiais forjados correspondentes. Diferentemente dos processos convencionais de metal em pó, os materiais de moldagem MIM atingem quase 95% a 99% das propriedades do material forjado.
Os componentes sinterizados são altamente versáteis e podem ser usados:
- Trabalhou mecanicamente: Eles podem ser perfurados, rosqueados ou usinados por CNC para obter recursos de ultraprecisão.
- Tratamento térmico: Para aumentar a dureza e a resistência à tração do material de moldagem por injeção de metal MIM.
- Acabamento da superfície: Eles podem ser revestidos, soldados ou jateados para obter vários acabamentos estéticos e funcionais, como polimento espelhado ou texturas foscas.
Minha peça é adequada para os serviços MIM?
Para determinar se um componente é adequado para os serviços de MIM, os engenheiros procuram a interseção de quatro fatores: desempenho do material, custo do componente, quantidade de produção e complexidade da forma. Quanto mais próxima uma aplicação estiver da interseção dessas quatro categorias, melhor será a aplicação para os serviços de MIM de moldagem por injeção de metal.
| Critérios | Compatibilidade com MIM |
| Faixa de peso | O ponto ideal é de 0,20g a 30g; viável até 100g. |
| Espessura da parede | Melhor entre 2 mm e 4 mm; mínimo de 0,3 mm. |
| Volume de produção | Escalável de 5.000 a milhões por ano. |
| Geometria | Alta complexidade; linhas e logotipos internos/externos. |
Em geral, componentes com menos de 100 gramas são economicamente viáveis para a moldagem por injeção de metal MIM, com uma faixa de peso “ideal” entre 0,20 e 30 gramas. O processo é altamente escalável, atendendo a volumes de menos de 5.000 peças por ano a vários milhões por ano.
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Aplicações e setores comuns de MIM
Metal injection molding MIM services produce intricate components used by medical, electronics, recreation, and other industries.
- Medical and Dental: This is one of the dominant users of MIM metal injection molding. Applications include endoscopic surgical devices, sound tubes for hearing aids made from 316 stainless steel, and orthodontic appliances using 17-4 PH stainless steel.
- Firearms and Sporting Goods: MIM services are a preferred process for small, intricate steel components in handguns and rifles. A typical handgun may have up to 15 MIM molding components.
- Consumer Electronics: High-volume components, such as the lightning connector on iPhones, are produced using metal injection molding MIM services.
- Automotive: Major companies use a large number of MIM molding components in their assemblies, such as turbocharger parts and sensors.
Generally, the more complex the part is, the better the application is for metal injection molding MIM services. Large size components don’t make good MIM candidates because the powder cost becomes a primary driver.
Limitações da moldagem por injeção de metal MIM
While powerful, the process has its boundaries. It is important to remember that any metal that melts below 1000°C (1832°F) such as alumínio, zinc, or copper cannot be processed through MIM metal injection molding easily. The sintering temperatures required for densification would cause these metals to melt and lose their shape entirely.
For projects involving these lower-melting materials, alternative methods like fundição sob pressão de alumínio or sand casting aluminum are required. For a technical comparison of these technologies and to see which fits your specific alloy requirements, you can read more here
Perguntas frequentes (FAQ)
Why does the MIM metal injection molding part shrink so much after the sintering process?
As much as 15 to 20 percent shrinkage is common after the MIM services sintering process. This occurs because the component shrinks to squeeze out all the empty space left behind by the binders as the metal particles diffuse with each other. This shrinkage is mostly isotropic.
What typical binders are used in the MIM services feedstock recipe?
Typical binders are polyoxymethylene (POM), polyethylene, or polypropylene, which are synthetic or natural waxes. Stearic acids are also frequently used as binders for MIM molding.
3. What is the difference between a “green part” and a “brown part” in MIM molding?
The molded shape is called a green part; it is a consolidation of the metal powder held together by plastic binders. After the mim services debinding stage, the components are then called brown parts.
Por que escolher a fundição sob pressão para serviços MIM?
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