Литье металлов под давлением - это революционная технология производства, которая использует металлические порошки в сочетании с органическими связующими веществами с помощью технологии литья под давлением для получения очень сложных конструкционных металлических компонентов. В первой 10% части этого руководства мы рассмотрим, почему литье металлов под давлением MIM - это “брак” между двумя существующими технологиями: порошковой металлургией и литьем пластмасс под давлением.
Затем детали обрабатываются и спекаются, в результате чего получаются высокопрочные детали сложной формы. Как решение для крупносерийного производства, литье металлов под давлением MIM развивается очень быстрыми темпами, поскольку эта технология решает множество проблем, которые нелегко решить другими методами. Независимо от того, какова цель производства сложных деталей для медицинских приборов, автомобильных узлов, оборонной промышленности или бытовой электроники, понимание того, что такое литье металла под давлением MIM, является первым шагом к использованию его выдающихся преимуществ для деталей, требующих сложной геометрии и превосходных свойств материала.
Для глобальных отраслей промышленности, требующих точных спецификаций, работа с опытными производителями имеет большое значение. Дополнительные технические ресурсы по точному производству можно найти на сайте plasticmold.net и plas.co.
Что такое литье металла под давлением MIM?
Проще говоря, литье металла под давлением MIM позволяет лить металлические порошки под давлением, а не просто прессовать их. При смешивании мелких металлических порошков с пластиковым связующим материал под воздействием тепла и давления течет как полутвердое вещество. Это позволяет создавать сложные трехмерные формы, которые ранее были невозможны при использовании обычных порошковых металлических процессов.
Традиционная порошковая металлургия, часто называемая “прессованием и спеканием”, использует металлические порошки и прессует их под высоким давлением в пресс-форме с помощью верхних и нижних пуансонов. Хотя это отличный процесс, он ограничен двумерными формами и может страдать от более низких свойств материала. MIM-формование преодолевает эти ограничения, используя 360-градусную свободу проектирования при литье под давлением.
Читать далее Моделирование методом литья металлов под давлением
Четырехступенчатый технологический цикл литья металла под давлением MIM
Производственный цикл для Услуги по литью металлов под давлением MIM обычно подразделяется на четыре критических этапа, которые обеспечивают экономичное производство высокоточных компонентов. Каждый этап должен тщательно контролироваться, чтобы конечный продукт соответствовал строгим стандартам современного машиностроения.
Шаг 1: Компаундирование и подготовка сырья
Процесс литья металлов под давлением MIM начинается с выбора сырья. Основой служат мелкие металлические порошки, часто получаемые путем газового распыления для обеспечения сферической формы частиц. Этот порошок смешивается с термопластичными и восковыми связующими в пропорциональных количествах, чтобы получить сырье для MIM.
Смешивание происходит под воздействием тепла, поэтому связующий материал расплавляется и покрывает каждую металлическую частицу, создавая однородную смесь. Затем смесь охлаждается и превращается в небольшие гранулы для удобства хранения и переноса. Качество исходного сырья определяет соответствие размеров и прочности конечной детали.
Шаг 2: MIM-формовка (литье под давлением)
Сырьевые гранулы подаются в пресс для литья под давлением, где компоненты формуются под высоким давлением. На этом этапе сырье для MIM-формования нагревается настолько, что расплавляет пластиковые связующие, впрыскивая полутвердый материал в специально разработанную форму.
Детали, изготовленные на этом этапе, известны как "зеленые" детали. Хотя они обладают окончательной геометрией компонента, они значительно больше по размеру (чтобы учесть будущую усадку) и состоят из связующего примерно 40% по объему. Поскольку они удерживаются вместе только пластиковыми связующими, они относительно хрупкие, и с ними нужно обращаться осторожно, чтобы избежать повреждения конструкции.
Шаг 3: Дебиндинг (удаление первичного связующего)
На этом этапе литья металлов под давлением MIM удаляется значительная часть связующих веществ. Это достигается путем экстракции растворителем, каталитической обработки или термического испарения. После удаления первичных связующих компонентов они называются коричневыми деталями.
На этом этапе деталь удерживается “основным” связующим и имеет сеть взаимосвязанных пористостей. Эта пористость крайне важна, поскольку позволяет оставшимся связующим выходить в виде газа на этапе окончательного нагрева без растрескивания детали. Обработка на основе растворителя часто считается наиболее экономичным и эффективным методом для крупносерийного производства MIM.
Шаг 4: Спекание (уплотнение)
Коричневые детали перемещаются в вакуумные печи периодического действия или печи непрерывного действия с атмосферой для удаления вторичных связующих и придания компоненту плотности. Высокие температуры, обычно составляющие 2300-2500°F (1260-1370°C), позволяют частицам металла сплавляться и диффундировать друг с другом.
В результате получаются металлические детали 100% без остатков связующего материала и плотностью не менее 97%. На этом этапе деталь подвергается окончательной “усадке”, чтобы достичь заданных размеров чертежа.
Преимущества MIM и характеристики материалов
Одним из основных преимуществ MIM является свобода проектирования, позволяющая создавать более сложные геометрические формы с более жесткими допусками и повышенной плотностью. Поскольку в услугах MIM по литью металла под давлением используется технология, позволяющая создать более простой инструмент с меньшим количеством движущихся частей, инженеры могут добиться более высокой скорости цикла и лучшего контроля затрат.
Механические и физические свойства
Компоненты, изготовленные этим методом, лидируют в отрасли по механическим и физическим свойствам. Поскольку в процессе спекания MIM-услуг достигается высокая плотность, конечные продукты демонстрируют свойства, очень похожие на свойства соответствующих кованых материалов. В отличие от традиционных процессов производства порошковых металлов, формовочные материалы MIM достигают почти 95% - 99% свойств деформируемого материала.
Спеченные компоненты очень универсальны и могут быть:
- Механическая работа: Они могут быть просверлены, нарезаны или обработаны на станках с ЧПУ для получения сверхточных характеристик.
- Термическая обработка: Для повышения твердости и прочности на разрыв металлического материала для литья под давлением MIM.
- Поверхность с отделкой: Их можно покрывать, сваривать или подвергать дробеструйной обработке для получения различных эстетических и функциональных отделок, например, зеркальной полировки или матовой текстуры.
Подходит ли моя часть для услуг MIM?
Чтобы определить, подходит ли компонент для услуг MIM, инженеры ищут пересечение четырех факторов: характеристики материала, стоимость компонента, количество продукции и сложность формы. Чем ближе приложение к пересечению этих четырех категорий, тем лучше оно подходит для MIM-услуг литья металлов под давлением.
| Критерии | Совместимость с MIM |
| Диапазон веса | Сладкое место - от 0,20 до 30 г; жизнеспособно до 100 г. |
| Толщина стенок | Лучше всего от 2 мм до 4 мм; минимум 0,3 мм. |
| Объем производства | Масштабируемость от 5 000 до миллионов в год. |
| Геометрия | Высокая сложность; внутренние/внешние нити и логотипы. |
Как правило, для литья металлов под давлением методом MIM экономически целесообразно использовать компоненты весом менее 100 граммов, при этом весовой диапазон “приятного пятна” составляет от 0,20 до 30 граммов. Этот процесс хорошо масштабируется, обеспечивая объемы от менее 5 000 изделий в год до нескольких миллионов в год.
Читать далее: Аппаратное литье под давлением: Полное руководство
Общие области применения MIM и отрасли промышленности
Услуги MIM по литью металла под давлением позволяют производить сложные компоненты, используемые в медицине, электронике, индустрии отдыха и других отраслях.
- Медицина и стоматология: это один из основных видов применения литья металлов под давлением. Сферы применения включают эндоскопические хирургические устройства, звуковые трубки для слуховых аппаратов, изготовленные из нержавеющей стали 316, и ортодонтические приборы из нержавеющей стали 17-4 PH.
- Огнестрельное оружие и спортивные товары: Услуги MIM являются предпочтительным процессом для небольших, сложных стальных компонентов в пистолетах и винтовках. В типичном ручном оружии может быть до 15 компонентов, изготовленных методом литья MIM.
- Потребительская электроника: Высокосерийные компоненты, такие как разъем Lightning для iPhone, производятся с помощью услуг MIM по литью металла под давлением.
- Автомобильная промышленность: Крупнейшие компании используют большое количество компонентов MIM-формовки в своих узлах, таких как детали турбокомпрессоров и датчики.
Как правило, чем сложнее деталь, тем лучше для нее подходят услуги MIM по литью металла под давлением. Компоненты большого размера не являются хорошими кандидатами для MIM, поскольку стоимость порошка становится основным фактором.
Ограничения литья металла под давлением MIM
Несмотря на свою мощь, этот процесс имеет свои границы. Важно помнить, что любой металл, плавящийся при температуре ниже 1000°C (1832°F), такой как алюминий, цинк или медь не могут быть обработаны с помощью литья металлов под давлением MIMg легко. Температура спекания, необходимая для плотности, приведет к тому, что эти металлы расплавятся и полностью потеряют свою форму.
Для проектов с использованием таких низкоплавких материалов можно использовать альтернативные методы, например литьё алюминия под давлением или литье алюминия в песчаные формы. Для технического сравнения этих технологий и определения того, какая из них соответствует вашим конкретным требованиям к сплавам, вы можете прочитать следующее здесь
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Почему металлическая деталь для литья под давлением MIM сильно уменьшается в размерах после процесса спекания?
После спекания в MIM-системах обычно происходит 15-20-процентная усадка. Это происходит потому, что компонент сжимается, чтобы вытеснить все пустое пространство, оставшееся после связующих веществ, когда частицы металла диффундируют друг с другом. Эта усадка в основном изотропна.
Какие типичные связующие используются в рецептуре сырья для MIM-услуг?
Типичными связующими являются полиоксиметилен (POM), полиэтилен или полипропилен, которые представляют собой синтетические или натуральные воски. Стеариновые кислоты также часто используются в качестве связующих для MIM-формования.
3. В чем разница между “зеленой деталью” и “коричневой деталью” при MIM-формовке?
Отформованная форма называется зеленой деталью; она представляет собой соединение металлического порошка, скрепленного пластиковыми связующими. После этапа дебридинга компоненты называются коричневыми деталями.
Почему стоит выбрать литье под давлением для услуг MIM?
Нам очень нравится использовать наш опыт и талант, чтобы стать еще одним ресурсом, помогающим нашим клиентам достичь их целей. Если вы хотите интегрировать многокомпонентную сборку или переделать деталь из пластика в нержавеющую сталь, мы предлагаем технический опыт для ваших потребностей в литье металлов под давлением MIM.
При правильном применении услуги MIM могут сэкономить до 80% стоимости компонента. Мы рекомендуем вам связаться с нами и узнать об услугах MIM от The Die Casting. Просто пришлите нам отпечаток или модель CAD, и наши инженеры вместе с вами решат ваши проблемы, используя нашу технологию MIM-услуг для литья металлов под давлением.
