金属注射成型

主题

背景

这个过程

应用程序

原料的影响欧洲杯足球竞彩

控制碳含量

后烧结操作

设计注意事项

形状限制

尺寸公差

MIM和大规模生产

MIM经济学

概括

背景

金属注射成型(MIM)是一种相对较新的用于高完整性、多功能金属零件大规模净形成形的制造工艺。它将注塑塑料的几何复杂性与高性能金属合金的力学性能相结合。MIM采用了注射成型和粉末冶金的最佳实践，由于减少或消除了机械加工操作，因此具有实际的相关经济优势。部件可以用各种各样的金属生产——低合金钢、不锈钢、耐磨或耐热钢以及软磁铁——并且可以进行二次处理。

这个过程

在MIM工艺中，金属粉末如羰基铁或全合金、惰性气体雾化粉末与热塑性粘合剂和增塑剂混合，以获得均匀的原料。球形粉末颗粒的平均直径约为5 ~ 15 μ m。此时，粉末金属占混合物总体积的50-70%。这种原料可以作为热塑性材料注入内联注射成型机，工作温度在100°C和250°C之间。成型零件展示了成品的所有几何特征，除了他们有一个扩大的体积。这些放大的“绿色”车身具有足够的刚性，可以由自动“拾取放置”设备进行处理。2020欧洲杯下注官网在随后的脱脂阶段，粘结剂和增塑剂大部分被除去——随后的烧结操作除去最后的痕迹。粘结剂的去除通常通过热分解和蒸发、化学分解或用液体化学品提取来完成。

烧结在真空炉中或在保护气氛下的连续工作炉中进行。在烧结期间，发生线性收缩，从而影响MIM部分的所有尺寸。然后，根据其最终规范，可以将部件组装或经历诸如表面硬化或电镀的二级操作。

应用程序

通过金属注射成型，可以生产各种形状复杂、功能齐全的高标准钢材零件。MIM零件已成功应用于汽车工业、电动手动工具、家用机械、锁紧系统、测量和控制技术、精密机械等领域。

原料的影响欧洲杯足球竞彩

粉末的性能，如硬度，不影响MIM过程-进料的流变性是唯一的限制因素。元素粉末可以使用，也可以使用完全合金粉末。由于细晶粉末具有较高的烧结活性，金属注射成形技术在微观结构工程方面具有巨大的潜力。烧结产生非常稳定的显微组织，这使得几乎所有的二次操作都可以在常规钢上进行。

控制碳含量

烧结过程中的碳控制是一个挑战，因为粘结剂系统会导致碳供应过剩。对于含碳量很低或很高的钢，可以分别采用反应气氛或中性气氛来克服这个问题。在加工中碳钢时，如含碳量控制在0.1-0.5%时，需要密切注意。

后锡切尔g操作

广泛的二次操作可用于优化材料性能，以适应零件的使用条件。典型的操作是:

•热处理-通过硬化或表面硬化

•表面涂料

•热等静压压力全密度。

Schunk Sintermetalltechnik GmbH开发了一系列MIM钢，表1。根据热处理条件，抗拉强度可达1600mnm^－2可以到达。通过低合金钢可以实现在较低的抗拉强度水平下的断裂伸长率高达14％。由于封闭的孔，当基础碳含量控制在窄公差带内的低水平时，可以进行壳体硬化。在碳含量为0.2±0.05％的材料MP5-0012上，已经观察到750 HV0.1的表面硬度和400 HV0.1的体积硬度。在高合金奥氏体不锈钢AISI 316L上，拉伸强度约为500mnm^－2在烧结状态下，断裂伸长率约为50%。MIM钢的力学性能不能通过热处理来改变，因此与锻钢相比优于模压(传统粉末冶金)钢。

表1。MIM生产的钢的化学成分，

设计注意事项

为了制造高质量的小尺寸公差带的金属注射成形零件，在设计中应用一些基本的作用是很重要的。注射成型过程允许大量的自由相对于几何。特别是，充型过程中的准流体静力条件允许使用复杂的模具。两个或多个方向的脱模可能是可能的，这允许建设的底边，以及非圆形突破。如果不要求高精度，螺纹也是可能的。

形状限制

形状限制是由模具填充条件以及脱模力引起的。为了避免在脱脂和烧结期间扭曲，部分是使它们能够在烧结板上放置在烧结板上的形状的理想情况下，尽管可以在陶瓷粉末中完全支持复杂形状的部分。由于原料价格相对较高，生产成本可能限制零件的重量。MIM零件的壁厚应在0.3-5mm的范围内。部件的重量通常在0.1-100g的范围内。MIM零件的一些设计规则如图1所示。一般来说，在概念阶段的早期阶段联系MIM零件的生产者是一个好主意，以优化关于部分功能的设计以及MIM过程。

尺寸公差

金属注射成形中一个经常被讨论的问题是金属注射成形零件尺寸公差带的必要宽度。在大规模工业生产过程中，各种影响因素都会影响公差带的大小，因此在生产的每一步都必须对MIM工艺进行仔细的控制。最关键的工艺参数是原料的成分和流变学，注射成型参数，以及脱脂和烧结的热处理条件。必须记住在脱脂和烧结过程中可能出现的变形。生产过程中的质量保证提供了MIM所需尺寸公差带的信息。测量一周内生产的1000个零件，得出软磁合金MP-S-0018执行器的总长度和高度的值接近正态分布。计算表明，相对于公称尺寸需要±0.5%的公差带。在奥氏体不锈钢MP-S-0004的微齿轮中发现了一个可比值。设计金属注射成形零件时，标称尺寸的±0.5%的公差带是一个很好的指导原则。

MIM和大规模生产

MIM工艺具有特殊的特征，使其适用于大规模生产：

•在大批的捏合机中，原料生产是可能的。

•模塑过程使用与塑料行业中使用的内注塑机相似的内注塑机。

•注塑机的工艺参数由微型计算机完全控制。

•根据零件的设计，可以使用多腔工具——已知有多达20个腔的工具。

•成型过程和绿色零件的后续处理可以使用搬运机器人实现自动化。

•Deminding和烧结可以用批量型炉子进行 - 每批最多50,000份，用于较小的零件，或在连续的工作炉中。

•使用热流道系统或回收浇口可以几乎完全避免原材料的损失。

设计自由度与典型大规模生产的特点相结合，说明了MIM零件的成功应用领域，特别是经济条件方面。图2显示了与生产数量和几何复杂度相关的典型应用领域。

MIM经济学

从经济角度来看，只有当零件的几何形状不复杂时，加工才是一种有竞争力的技术。如果零件变得更加复杂，锻件，压铸件，特别是压铸PM零件将更加经济。但是，由于模具成本的原因，这些技术对生产数量有一定的要求。精密铸造是一项非常有竞争力的技术，非常复杂的零件在中小批量。然而，由于过程自动化的限制，对于大量的数据也有一些限制。上面的讨论强调了MIM如何能够在非常好的经济条件下，以优异的材料性能生产更小、形状非常复杂、多功能的零件。

概括

金属注入模塑（MIM）零件在越来越多的行业中，从办公设备到工业机器，从医疗设备到家用物品的工业机械。2020欧洲杯下注官网欧洲的年增长率预计为20-30％ - 一个似乎可能被出现的数字，因为行业更加了解MIM。

主要作者:Henri Cohrt

资料来源:《材料欧洲杯足球竞彩世界》第七卷第7期。4页201-03,1999年4月

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