Fém fröccsöntés
A fém fröccsöntés (MIM) egy olyan fémmegmunkálási folyamat, amelyben a finoman porított fém összekeveredik a kötőanyaggal, hogy létrejöjjön egy "alapanyag", amelyet azután fröccsöntéssel formáznak és megszilárdítanak . Az öntési folyamat lehetővé teszi a nagy mennyiségű, összetett alkatrészek egy lépésben történő alakítását. Az öntés után az alkatrészt kondicionáló műveleteknek vetik alá, hogy eltávolítsák a kötőanyagot (szennyeződést) és tömörítsék a porokat. A késztermékek kis alkatrészek, amelyeket sok iparágban és alkalmazásban használnak.
A MIM alapanyag viselkedését a reológia , az iszapok, szuszpenziók és más nem Newtoni folyadékok vizsgálata szabályozza.
A jelenlegi felszerelési korlátozások miatt a termékeket a formába öntött "lövés" -enként legfeljebb 100 g mennyiségben kell öntni. Ez a felvétel több üregbe osztható, így a MIM költséghatékony lehet a kicsi, bonyolult, nagy mennyiségű termékek számára, amelyek előállítása egyébként költséges lenne. A MIM alapanyag rengeteg fémből állhat, de a leggyakoribb a rozsdamentes acél, amelyet széles körben használnak a porkohászatban . A kezdeti formázás után az alapanyag-kötőanyagot eltávolítják, és a fémrészecskéket diffúziós kötéssel rögzítik és sűrítik, hogy elérjék a kívánt szilárdsági tulajdonságokat. Ez utóbbi művelet jellemzően 15% -kal csökkenti a terméket minden méretben.
A fém fröccsöntési piaca az 1986-os 9 millió USD-ről 382 millió USD-re nőtt 2004-ben, több mint 1,5 milliárd USD-re 2015-ben. A kapcsolódó technológia a kerámia por fröccsöntés, ami körülbelül 2 milliárd USD teljes eladást eredményez. Az elmúlt évek növekedésének legnagyobb része Ázsia volt.
Folyamat
Az eljárás lépései során a fémporokat olyan polimerekkel kombinálják, mint például viasz és polipropilén kötőanyagok, hogy előállítsák a "alapanyag" keveréket, amelyet folyadék formájában fecskendeznek be öntőformába műanyag fröccsöntő gépek segítségével. Az öntött vagy "zöld részt" lehűtjük, és kiszedjük a formaből. Ezután a kötőanyag egy részét oldószerrel, hőkemencékkel, katalitikus eljárással vagy módszerek kombinációjával távolítják el. A kapott, törékeny és porózus (40 térfogat% "levegő") rész "barna" állapotú állapotban van. A kezelhetőség javítása érdekében a sorompítást és a szinterezést egyetlen folyamatban kombinálják. A szinterezés hevíti a port olvadáspont közelében lévő hőmérsékleten egy védő atmoszférájú kemencében, hogy a részecskéket kapilláris erők felhasználásával tömörítsék egy szinterezésnek nevezett eljárás során . A MIM alkatrészeket gyakran szinterelik olyan hőmérsékleten, amely elég magas ahhoz, hogy folyékony fázisú szinterelésnek nevezett eljárásban részleges olvadást indukáljon. Például egy rozsdamentes acél melegíthető 1350–1400 Celsius fokon). A diffúziós sebesség magas, ami zsugorodáshoz és sűrűséghez vezet. Vákuumban történő végrehajtás esetén a szilárd anyag sűrűsége általában 96–99%. A végtermék összehasonlítható mechanikai és fizikai tulajdonságokkal rendelkezik a lágyított alkatrészekkel, amelyek klasszikus fémmegmunkálási módszerekkel készültek. A szinterezés utáni hőkezelés a MIM számára megegyezik a többi gyártási módszerrel, és nagy sűrűséggel a MIM komponens kompatibilis a fémkondicionáló kezelésekkel, például bevonással , passziválással , lágyítással, karbonizálással, nitridálással és csapadékkeményítéssel.
Az alkalmazások
A fém fröccsöntött alkatrészek gazdasági előnyeinek alapja a kis méretű alkatrészek összetettsége és mennyisége. A MIM anyagok összehasonlíthatók a versengő módszerekkel előállított fémekkel, és a végtermékeket ipari, kereskedelmi, orvosi, fogászati, lőfegyverek, repülőgépipar és autóipar széles körében használják. A ± 0,3% -os mérettűrés gyakori, és a szorosabb tűrésekhez megmunkálás szükséges. A MIM olyan alkatrészeket állíthat elő, ahol nehéz vagy akár lehetetlen hatékonyan előállítani az elemet más gyártási eszközökkel. Ideális esetben a legfeljebb 25 mm méretű és 10 g tömegű alkatrészben legalább 75 méretmeghatározás a legjobb - amint például az órákhoz, a mobiltelefon-csatlakozókhoz és a laptop számítógép csuklópántjaihoz szükséges. A hagyományos gyártási módszerek megnövekedett költségei, amelyek az alkatrészek bonyolultságához vezetnek, mint például a belső / külső menetek, a miniatürizálás vagy az azonosító jelölés, a fröccsöntés rugalmassága miatt általában nem növelik a MIM művelet költségeit.
A MIM műveletbe beépíthető egyéb tervezési lehetőségek a termékkódok, cikkszámok vagy dátumbélyegzők; a nettó súlyuk szerint gyártott alkatrészek csökkentik az anyaghulladékot és a költségeket; A sűrűség 95–98% -on belül szabályozható; Alkatrészek összeillesztése és komplex 3D geometriák.
A több művelet egy folyamatba történő kombinálásának képessége biztosítja, hogy a MIM sikeres legyen az átfutási idők és a költségek megtakarításában, ami jelentős előnyt jelent a gyártók számára. A fém fröccsöntési eljárás zöld technológia lehet, mivel a hulladék mennyisége jelentősen csökkent a "hagyományos" gyártási módszerekhez képest, például az 5 tengelyes CNC megmunkáláshoz képest. Néhány régebbi művelet során azonban mérgező kibocsátások keletkeznek, például formaldehid, megsemmisítik a klórozott oldószereket, és el kell égetniük a viaszt vagy más polimereket, ami üvegházhatású gázok kibocsátását idézheti elő.
A MIM-eljárás felhasználása széles anyagválasztékot kínál. A hagyományos fémmegmunkálási folyamatok gyakran jelentős mennyiségű anyaghulladékot vonnak maguk után, ami a MIM számára rendkívül hatékony megoldást jelent drága / speciális ötvözetekből ( kobalt-króm , 17-4 PH rozsdamentes acél , titánötvözetek és volfrám-karbidok ) álló összetett alkatrészek gyártásához . A MIM életképes opció, amikor rendkívül vékony falak specifikációjára (azaz 100 mikrométerre) van szükség. Ezenkívül az EMI árnyékolás ( elektromágneses interferencia ) követelményei egyedülálló kihívásokat jelentettek, amelyeket speciális ötvözetek felhasználásával lehet sikeresen elérni.