Литье металла под давлением (MIM) — это процесс придания окончательной формы, который объединяет мелкий металлический порошок с полимерным связующим для получения сырья, формует его литьем под давлением в заготовку, затем удаляет связующее и спекает в плотный металлический компонент. Типичные детали MIM весят менее ~100 г, выдерживают допуск около ±0,3% после спекания и достигают более 97% теоретической плотности.
Производственный процесс, при котором мелкий металлический порошок смешивается с полимерным связующим для получения сырья, сырье формуется литьем под давлением в профилированную заготовку, затем удаляется связующее и проводится спекание в плотный металлический компонент. MIM подходит для небольших, сложных деталей, выпускаемых большими объемами, обычно весом менее примерно 100 г.
Однородная гранулированная смесь мелкого металлического порошка (обычно 1–20 мкм) и термопластичной связующей системы, которая подается в машину для литья под давлением. Сырье обычно содержит около 60% металла по объему.
Полимерный и восковой компонент сырья, который обеспечивает его текучесть при формовании и удерживает порошок вместе до его удаления. Распространенные связующие системы — воск-полимер, каталитические или на основе ПЭГ.
Отформованная деталь после литья, состоящая из металлического порошка, удерживаемого связующим. Она имеет увеличенные размеры относительно конечной детали, поскольку деталь усаживается во время спекания.
Деталь после удаления связующего, когда большая часть связующего удалена, но остается небольшой каркас (около 2–3%) для поддержания стабильности формы перед спеканием.
Процесс удаления связующего из зеленой заготовки с помощью тепла, растворителя или каталитической реакции. Частичное удаление связующего оставляет коричневую заготовку, с которой еще можно обращаться перед спеканием.
Нагрев коричневой заготовки в контролируемой атмосфере при 1200–1400 °C (в зависимости от сплава), чтобы частицы металла соединились и уплотнились в твердую деталь. Детали MIM изотропно усаживаются примерно на 15–20% линейно во время спекания.
Плотность готовой детали относительно теоретической плотности сплава. Хорошо контролируемый MIM обычно достигает более 97% теоретической плотности, а с горячим изостатическим прессованием — выше.
Равномерное размерное сокращение, происходящее во время спекания. Усадка MIM изотропна, поэтому оснастка проектируется с увеличенными размерами на предсказуемый, зависящий от материала коэффициент.
Изготовление детали близко к ее конечным размерам, так что требуется минимальная механическая обработка или она не требуется вовсе. MIM на основе спекания — это процесс придания формы, близкой к окончательной.
Закаленная стальная матрица, обработанная на станках с ЧПУ и электроэрозионным способом, в которую впрыскивается сырье. Стоимость оснастки фиксирована и амортизируется за счет объема производства.
Профилированная полость внутри пресс-формы, которая формирует деталь. Одна пресс-форма может иметь несколько полостей для производства нескольких деталей за один цикл формования.
Небольшой канал, через который сырье поступает в полость пресс-формы. Он обрезается после формования.
Основной питающий канал, который переносит расплавленное сырье от сопла машины к распределительным каналам и впускным литникам.
Допустимое размерное отклонение детали. Типичный допуск MIM после спекания составляет ±0,3%, а более жесткие допуски могут быть достигнуты с помощью вторичной механической обработки.
Низкоуглеродистая аустенитная нержавеющая сталь, широко используемая в MIM благодаря своей коррозионной стойкости, распространена в медицинских, морских и потребительских деталях.
Дисперсионно-твердеющая мартенситная нержавеющая сталь, используемая в MIM там, где требуется высокая прочность и твердость после термообработки.
Сплавы, такие как Fe-Si, Fe-Ni (пермаллой) и Fe-Co, которые легко намагничиваются и размагничиваются. MIM производит сложные мягкомагнитные детали для двигателей, датчиков и индукторов.
Твердый, износостойкий кермет из зерен карбида вольфрама, связанных кобальтом. Детали MIM из твердого сплава используются для сопел, режущих инструментов и износостойких компонентов.
Процесс после спекания, который применяет высокую температуру и изостатическое давление газа для закрытия остаточной пористости, повышая плотность до 100% и улучшая усталостную долговечность.
Небольшой конус на вертикальных стенках пресс-формы, который позволяет чисто извлечь отформованную деталь.
Толщина поперечного сечения стенок детали. Равномерные стенки толщиной примерно 1–5 мм формуются и спекаются наиболее надежно.
Любая резка, шлифовка или сверление, выполняемые после спекания для добавления элементов или выдерживания допусков более жестких, чем возможности после спекания.
Контролируемый газ внутри печи во время спекания, часто водород, азот или вакуум. Он предотвращает окисление и контролирует содержание углерода в детали.
Ранняя низкотемпературная стадия удаления связующего, на которой полимерное связующее термически разлагается и удаляется.
Объемная доля металлического порошка в сырье, часто около 60%. Она сильно влияет на усадку и частоту дефектов.
Состояние детали MIM непосредственно после спекания, до любых вторичных операций.
MIM дает свободу проектирования и близкую к окончательной форму при больших объемах для небольших, сложных металлических деталей, снижая стоимость механической обработки и отходы материала.
Обычные материалы MIM включают нержавеющие стали 316L и 17-4PH, низколегированные стали, титановые сплавы, медь, карбид вольфрама (WC-Co) и мягкие магнитные сплавы.
Типичный допуск MIM после спекания составляет ±0,3%. Более жесткие допуски могут быть достигнуты с помощью вторичной механической обработки после спекания.
MIM лучше всего подходит для небольших, сложных деталей, обычно весом менее примерно 100 г, производимых в средних и больших объемах.
English
Español
Deutsch
日本語