El moldeo por inyección de metal (MIM) es un proceso de forma casi neta que combina polvo de metal fino con un aglutinante polimérico para formar la materia prima, la inyecta en un molde para formar una pieza en verde y luego la desaglutina y la sinteriza para obtener un componente metálico denso. Las piezas típicas de MIM pesan menos de ~100 g, mantienen una tolerancia en estado sinterizado de aproximadamente ±0,3 % y alcanzan más del 97 % de la densidad teórica.
Un proceso de fabricación que mezcla polvo de metal fino con un aglutinante polimérico para formar la materia prima, inyecta la materia prima en un molde para dar forma a una pieza en verde y luego la desaglutina y la sinteriza para obtener un componente metálico denso. El MIM es adecuado para piezas pequeñas, complejas y de alto volumen, generalmente de menos de unos 100 g.
La mezcla homogénea y granulada de polvo de metal fino (típicamente de 1 a 20 µm) y un sistema aglutinante termoplástico que se alimenta a una máquina de moldeo por inyección. La materia prima suele contener alrededor del 60 % de metal en volumen.
El componente polimérico y de cera de la materia prima que le permite fluir durante el moldeo y mantiene unido el polvo hasta que se elimina. Los sistemas aglutinantes comunes son de cera-polímero, catalítico o a base de PEG.
La pieza tal como sale del molde tras la inyección, compuesta por polvo de metal unido por el aglutinante. Tiene un tamaño mayor que la pieza final porque la pieza se contrae durante la sinterización.
La pieza después de la desaglutinación, cuando se ha eliminado la mayor parte del aglutinante pero queda una pequeña estructura de soporte (aproximadamente un 2–3 %) para mantener la forma estable antes de la sinterización.
El proceso de eliminar el aglutinante de la pieza en verde mediante calor, disolvente o una reacción catalítica. La desaglutinación parcial deja una pieza en marrón que aún se puede manipular antes de la sinterización.
El calentamiento de la pieza en marrón en una atmósfera controlada a 1200–1400 °C (según la aleación) para que las partículas de metal se unan y se densifiquen en una pieza sólida. Las piezas de MIM se contraen isotrópicamente alrededor de un 15–20 % lineal durante la sinterización.
La densidad de la pieza terminada en relación con la densidad teórica de la aleación. Un MIM bien controlado suele alcanzar más del 97 % de la densidad teórica, y más con prensado isostático en caliente.
La contracción dimensional uniforme que se produce durante la sinterización. La contracción del MIM es isotrópica, por lo que el utillaje se diseña sobredimensionado según un factor predecible y específico del material.
Producir una pieza cercana a sus dimensiones finales de modo que se necesite poco o ningún mecanizado. El MIM basado en sinterización es un proceso de forma casi neta.
La matriz de acero endurecido, mecanizada por CNC y EDM, en la que se inyecta la materia prima. El costo del utillaje es fijo y se amortiza sobre el volumen de producción.
El hueco con forma dentro de un molde que da forma a la pieza. Una sola herramienta puede tener múltiples cavidades para producir varias piezas por ciclo de moldeo.
El pequeño canal por el que la materia prima entra en la cavidad del molde. Se recorta después del moldeo.
El canal de alimentación principal que transporta la materia prima fundida desde la boquilla de la máquina hasta los canales de distribución y las entradas.
La variación dimensional admisible de una pieza. La tolerancia típica del MIM en estado sinterizado es de ±0,3 %, y se pueden alcanzar tolerancias más ajustadas con mecanizado secundario.
Un acero inoxidable austenítico de bajo carbono ampliamente utilizado en MIM por su resistencia a la corrosión, común en piezas médicas, marinas y de consumo.
Un acero inoxidable martensítico endurecible por precipitación utilizado en MIM donde se requieren alta resistencia y dureza después del tratamiento térmico.
Aleaciones como Fe-Si, Fe-Ni (permalloy) y Fe-Co que se magnetizan y desmagnetizan fácilmente. El MIM produce piezas magnéticas blandas complejas para motores, sensores e inductores.
Un cermet duro y resistente al desgaste de granos de carburo de tungsteno aglomerados con cobalto. Las piezas de MIM de carburo cementado se utilizan para boquillas, herramientas de corte y componentes de desgaste.
Un proceso posterior a la sinterización que aplica alta temperatura y presión de gas isostática para cerrar la porosidad residual, elevando la densidad hacia el 100 % y mejorando la vida a la fatiga.
La ligera inclinación en las paredes verticales de un molde que permite expulsar limpiamente la pieza moldeada.
El espesor de la sección transversal de las paredes de la pieza. Las paredes uniformes de aproximadamente 1–5 mm se moldean y sinterizan de forma más fiable.
Cualquier corte, rectificado o taladrado realizado después de la sinterización para añadir características o mantener tolerancias más ajustadas que la capacidad en estado sinterizado.
El gas controlado dentro del horno durante la sinterización, a menudo hidrógeno, nitrógeno o vacío. Evita la oxidación y controla el contenido de carbono de la pieza.
Una etapa temprana de baja temperatura de la desaglutinación en la que el aglutinante polimérico se descompone térmicamente y se elimina.
La fracción volumétrica de polvo de metal en la materia prima, a menudo alrededor del 60 %. Afecta fuertemente la contracción y las tasas de defectos.
La condición de una pieza de MIM directamente después de la sinterización, antes de cualquier operación secundaria.
El MIM ofrece libertad de diseño y forma casi neta a alto volumen para piezas metálicas pequeñas y complejas, reduciendo el costo de mecanizado y el desperdicio de material.
Los materiales comunes de MIM incluyen aceros inoxidables 316L y 17-4PH, aceros de baja aleación, aleaciones de titanio, cobre, carburo de tungsteno (WC-Co) y aleaciones magnéticas blandas.
La tolerancia típica del MIM en estado sinterizado es de ±0,3 %. Se pueden lograr tolerancias más ajustadas con mecanizado secundario después de la sinterización.
El MIM es mejor para piezas pequeñas e intrincadas, generalmente de menos de unos 100 g, producidas en volúmenes de medios a altos.
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