Метално леене под налягане
Метално леене под налягане (MIM) е металообработващ процес, при който фино прахообразният метал се смесва с свързващ материал, за да се създаде „изходна суровина“, която след това се оформя и втвърдява с помощта на инжекционно формоване . Процесът на формоване позволява да се оформят големи обеми сложни части в една стъпка. След формоването частта се подлага на операции за кондициониране, за да се отстрани свързващото вещество (дебандиране) и да се уплътни праховете. Готовите продукти са малки компоненти, използвани в много индустрии и приложения.
Поведението на MIM суровината се ръководи от реология , изследване на утайки, суспензии и други неньютонови течности.
Поради настоящите ограничения на оборудването, продуктите трябва да бъдат формовани, като се използват количества от 100 грама или по-малко на „изстрел“ във формата. Този кадър може да бъде разпределен в множество кухини, което прави MIM рентабилен за малки, сложни продукти с голям обем, които иначе биха били скъпи за производство. MIM суровината може да се състои от множество метали, но най-често срещаните са неръждаемите стомани, широко използвани в праховата металургия . След първоначалното формоване, свързващото вещество на суровината се отстранява и металните частици са дифузионно свързани и уплътнени, за да се постигнат желаните якостни свойства. Последната операция обикновено свива продукта с 15% във всяко измерение.
Пазарът на метално леене под налягане е нараснал от 9 милиона щатски долара през 1986 г., до 382 милиона щатски долара през 2004 г. до повече от 1,5 милиарда долара през 2015 г. Свързаната технология е леенето с керамично прахово формоване, което води до около 2 милиарда щатски долара продажби. По-голямата част от растежа през последните години е в Азия.
процес
Етапите на процеса включват комбиниране на метални прахове с полимери, като восък и полипропиленови свързващи вещества, за да се получи сместа „суровина“, която се инжектира като течност във формата с помощта на пластмасови машини за леене под налягане. Формованата или "зелената част" се охлажда и се изхвърля от формата. След това част от свързващия материал се отстранява с помощта на разтворител, термични пещи, каталитичен процес или комбинация от методи. Получената, крехка и пореста (40 обемни процента "въздушна") част, е в състояние, наречено "кафяв" етап. За да се подобри боравенето, често отстраняването и синтероването се комбинират в един процес. Синтерането нагрява праха до температури близо до точката на топене в пещ със защитна атмосфера, за да уплътни частиците, използвайки капилярни сили в процес, наречен синтероване . MIM частите често се агломерират при температури, достатъчно високи, за да предизвикат частично топене в процес, наречен синтероване в течна фаза. Например, неръждаема стомана може да се нагрее до 1350 до 1400 градуса по Целзий). Дифузията е висока, което води до високо свиване и уплътняване. Ако се извършва във вакуум, обикновено е да се достигне 96–99% плътност. Металът на крайния продукт има сравними механични и физични свойства с отгряти части, направени по класически металообработващи методи. Топлинните обработки за MIM след синтезиране са същите като при другите начини на производство, а с висока плътност компонентът MIM е съвместим с обработването на метали като обработка , пасиране , отгряване, карбуризиране, азотиране и втвърдяване при валежи.
Приложенията
Прозорецът за икономическо предимство при метални формовани части се състои в сложност и обем за части с малък размер. MIM материалите са сравними с металите, образувани по конкурентни методи, а крайните продукти се използват в широк спектър от промишлени, търговски, медицински, стоматологични, огнестрелни оръжия, аерокосмически и автомобилни приложения. Допустимите отклонения от ± 0,3% са често срещани, а за по-големи допуски се изисква обработка. MIM може да произвежда части, където е трудно или дори невъзможно да се изработи ефективно продукт с други средства за производство. В идеалния случай най-малко 75 размерни спецификации в компонент с максимален размер само 25 мм и 10 g маса е най-добре - както е необходимо за калъфи за часовник, клетъчни телефонни тапи и панти за лаптоп компютър. Увеличените разходи за традиционните производствени методи, присъщи на сложността на частите, като вътрешни / външни нишки, миниатюризация или маркиране на идентичност, обикновено не увеличават разходите при MIM операция поради гъвкавостта на леенето под налягане.
Други дизайнерски възможности, които могат да бъдат внедрени в операцията MIM, включват кодове на продукти, номера на части или печати за дата; части, произведени до нетното им тегло, намаляващи материалните отпадъци и разходите; Плътност, контролирана до 95-98%; Свързване на части и сложни 3D геометрии.
Възможността за комбиниране на няколко операции в един процес гарантира, че MIM е успешен за спестяване на срокове, както и разходи, осигурявайки значителни ползи за производителите. Процесът на леене под налягане може да бъде зелена технология поради значителното намаляване на разхода в сравнение с "традиционните" методи на производство, като например 5-осна обработка с ЦПУ. Някои от по-старите операции обаче генерират токсични емисии като формалдехид, изхвърлят хлорирани разтворители и трябва да изгорят восък или други полимери, което води до емисии на парникови газове.
Наличен е широк спектър от материали при използване на MIM процеса. Традиционните металообработващи процеси често включват значително количество материални отпадъци, което прави MIM изключително ефективен вариант за производство на сложни компоненти, състоящи се от скъпи / специални сплави ( кобалт-хром , неръждаема стомана 17-4 PH , титанови сплави и волфрамов карбид ). MIM е жизнеспособна опция, когато се изискват изключително тънки стени (т.е. 100 микрометра). Освен това изискванията за EMI екраниране ( електромагнитни смущения ) представляват уникални предизвикателства, които успешно се постигат чрез използването на специални сплави.