Metal Enjeksiyon Kalıplama
Metal enjeksiyon kalıplama (MIM), ince toz haline getirilmiş metalin, daha sonra enjeksiyon kalıplama kullanılarak şekillendirilip katılaşan bir "besleme stoğu" oluşturmak için bağlayıcı malzeme ile karıştırıldığı bir metal işleme işlemidir . Kalıplama işlemi, yüksek hacimli, karmaşık parçaların tek bir adımda şekillendirilmesine izin verir. Kalıplama işleminden sonra parça, bağlayıcıyı (debinding) çıkarmak ve tozları yoğunlaştırmak için kondisyonlama işlemlerine tabi tutulur. Bitmiş ürünler, birçok endüstride ve uygulamada kullanılan küçük bileşenlerdir.
MIM hammaddesinin davranışı reoloji , çamurlar, süspansiyonlar ve diğer Newton dışı akışkanların incelenmesi ile yönetilir .
Mevcut ekipman sınırlamaları nedeniyle, ürünler kalıba "atış" başına 100 gram veya daha az miktarlarda kalıplanmalıdır. Bu atış, birden fazla boşluğa dağıtılabilir, bu da MIM'i, aksi takdirde üretilmesi pahalı olacak küçük, karmaşık, yüksek hacimli ürünler için uygun maliyetli hale getirir. MIM besleme stoğu, çok sayıda metalden oluşabilir, ancak en yaygın olanı, toz metalurjisinde yaygın olarak kullanılan paslanmaz çeliklerdir . İlk kalıplama işleminden sonra, besleme stoğu bağlayıcısı çıkarılır ve metal parçacıklar difüzyonla bağlanır ve istenen mukavemet özelliklerini elde etmek üzere yoğunlaştırılır. İkinci işlem tipik olarak ürünü her boyutta% 15 küçültür.
Metal enjeksiyon kalıplama pazarı 1986'da 9 milyon dolardan 2004'te 382 milyon dolara, 2015'te 1,5 milyar dolardan fazla büyümüştür. İlgili bir teknoloji, seramik toz enjeksiyon kalıplamadır ve toplamda yaklaşık 2 milyar dolara ulaşmaktadır. Son yıllardaki büyümenin çoğu Asya'da olmuştur.
süreç
İşlem aşamaları, plastik enjeksiyon kalıplama makineleri kullanılarak bir kalıba sıvı olarak enjekte edilen "besleme stoğu" karışımını üretmek için metal tozlarının balmumu ve polipropilen bağlayıcılar gibi polimerlerle birleştirilmesini içerir . Kalıplanmış veya "yeşil kısım" soğutulur ve kalıptan çıkarılır. Daha sonra, bağlayıcı malzemenin bir kısmı çözücü, termal fırınlar, katalitik işlem veya yöntemlerin bir kombinasyonu kullanılarak çıkarılır. Ortaya çıkan kırılgan ve gözenekli (hacimce yüzde 40 "hava") kısmı, "kahverengi" aşama olarak adlandırılan bir durumdadır. Elleçlemeyi geliştirmek için sık sık bağlama ve sinterleme tek bir işlemde birleştirilir. Sinterleme, tozları, sinterleme adı verilen bir işlemde kılcal kuvvetler kullanarak yoğunlaştırmak için koruyucu bir atmosfer fırınındaki erime noktasına yakın sıcaklıklara ısıtır . MIM parçaları genellikle sıvı faz sinterleme olarak adlandırılan bir işlemde kısmi erime için yeterince yüksek sıcaklıklarda sinterlenir. Örneğin, bir paslanmaz çelik 1350 ila 1400 santigrat dereceye kadar ısıtılabilir). Difüzyon oranları yüksektir ve yüksek büzülme ve yoğunlaşmaya yol açar. Vakumda gerçekleştirilirse,% 96-99 katı yoğunluğa ulaşmak yaygındır. Son ürün metali, klasik metal işleme yöntemleri kullanılarak yapılan tavlanmış parçalarla karşılaştırılabilir mekanik ve fiziksel özelliklere sahiptir. MIM için sinterleme sonrası ısıl işlemler diğer imalat yollarıyla aynıdır ve yüksek yoğunlukta MIM bileşeni kaplama , pasifleştirme , tavlama, karbürleme, nitrürleme ve çökeltme sertleştirme gibi metal koşullandırma işlemleriyle uyumludur .
Uygulamalar
Metal enjeksiyonla kalıplanmış parçalarda ekonomik avantaj penceresi küçük boyutlu parçalar için karmaşıklık ve hacimdedir. MIM malzemeleri rakip yöntemlerle oluşturulan metalle karşılaştırılabilir ve nihai ürünler çok çeşitli endüstriyel, ticari, tıbbi, diş, ateşli silahlar, havacılık ve otomotiv uygulamalarında kullanılır. ±% 0,3'lük boyut toleransları yaygındır ve daha yakın toleranslar için işleme gereklidir. MIM, bir ürünü diğer imalat araçlarıyla verimli bir şekilde üretmenin zor, hatta imkansız olduğu yerlerde parçalar üretebilir. İdeal olarak, sadece 25 mm maksimum boyut ve 10 g kütleli bir bileşende en az 75 boyutlu özellikler en iyisidir - örneğin saat kasaları, cep telefonu fişleri ve dizüstü bilgisayar menteşeleri için gerektiği gibi. İç / dış dişler, minyatürleştirme veya kimlik işaretleme gibi parça karmaşıklığına özgü geleneksel üretim yöntemleri için artan maliyetler, tipik olarak enjeksiyon kalıplama esnekliği nedeniyle bir MIM işlemindeki maliyeti artırmaz.
MIM işleminde uygulanabilecek diğer tasarım özellikleri arasında ürün kodları, parça numaraları veya tarih damgaları; net ağırlıklarına göre üretilen parçalar malzeme israfını ve maliyetini azaltır; Yoğunluk% 95-98 arasında kontrol edilir; Parçaların birleşmesi ve Karmaşık 3D Geometriler.
Birkaç işlemi tek bir işlemde birleştirme yeteneği, MIM'in üreticilere önemli faydalar sağlayarak teslimat sürelerinin yanı sıra maliyetlerde de başarılı olmasını sağlar. Metal enjeksiyon kalıplama işlemi, 5 eksenli CNC işleme gibi "geleneksel" üretim yöntemlerine kıyasla israftaki önemli azalma nedeniyle yeşil bir teknoloji olabilir. Bununla birlikte, bazı eski işlemler formaldehit gibi toksik emisyonlar üretir, klorlu çözücüleri imha eder ve balmumu veya diğer polimerleri yakarak sera gazı emisyonlarına yol açmalıdır.
MIM işlemi kullanılırken çok çeşitli malzemeler mevcuttur. Geleneksel metal işleme süreçleri genellikle MIM'i pahalı / özel alaşımlardan ( kobalt-krom , 17-4 PH paslanmaz çelik , titanyum alaşımları ve tungsten karbürler ) oluşan karmaşık bileşenlerin üretimi için oldukça verimli bir seçenek haline getiren önemli miktarda malzeme atığını içerir . MIM, çok ince duvar özellikleri (yani 100 mikrometre) gerektiğinde uygun bir seçenektir. Buna ek olarak, EMI koruma ( Elektromanyetik Girişim ) gereksinimleri, özel alaşımların kullanılmasıyla başarılı bir şekilde elde edilen benzersiz zorluklar ortaya koymuştur.