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金属注射成型工艺流程

发布时间:2018/02/12 点击量:

金属注射成型是传统塑料注射成型的一个变体,可以使用注塑技术制造固体金属零件。在该方法中,被称为原料的原料是金属和聚合物的粉末混合物。为此,金属注射成型有时被称为粉末注射成型。使用标准注射成型机,将粉末熔化并注入模具,其中它冷却并固化成所需部分的形状。随后的加热过程除去不需要的聚合物并产生高密度金属部分。

金属注射成型最适合大批量生产小型金属零件。与注射成型一样,这些部件可能几何复杂,具有薄壁和细节。使用金属粉末可以使用各种含铁和非铁合金,并且材料性能(强度,硬度,耐磨性,耐腐蚀性等)接近于锻造金属。另外,由于金属在金属注射成型工艺中不熔化(与金属铸造工艺不同),可以使用高温合金,而不会对刀具寿命产生任何负面影响。

通常用于金属注射成型部件的金属包括:低合金钢、不锈钢、高速钢、铁杆、钴合金、铜合金、镍合金、钨合金、钛合金。由金属注射成型工艺制造的金属零件可以在许多行业中得到应用,包括航空航天,汽车,消费品,医疗/牙科和电讯业。 MIM组件可以在手机,运动用品,电动工具,手术器械以及各种电子和光学装置中找到。

金属注射成型工艺包括以下步骤:

原料制备:第一步是制备金属和聚合物的粉末混合物。这里使用的粉末金属比传统粉末冶金工艺中使用的粉末金属要好很多(通常低于20微米)。将粉末金属与热的热塑性粘合剂混合,冷却,然后造粒成颗粒形式的均质原料。所得原料通常为60%金属和40体积%聚合物。

金属注射成型原料制备

注射成型:使用与塑料注射成型相同的设备和模具来成型粉末原料。然而,模具腔被设计成大约20%以上以解决烧结期间的部件收缩。在注射成型循环中,原料被熔化并注入到模腔中,其中它冷却并固化成部件的形状。模制的“绿色”部分被弹出,然后清洁以除去所有的闪光。

金属注射成型

溶剂脱脂:该步骤从金属中除去聚合物粘合剂。在一些情况下,首先进行溶剂脱脂,其中将“绿色”部分放置在水或化学浴中以溶解大部分粘合剂。之后(代替)该步骤,进行热脱脂或预烧结。将“绿色”部分在低温烘箱中加热,通过蒸发除去聚合物粘合剂。结果,剩余的“棕色”金属部分将包含约40%的空间空间。

金属注射成型脱脂

烧结:最后一步是在高温炉(高达2500°F)下烧结“棕色”部分,以将空白空间减少到约1-5%,导致高密度(95-99% )金属部分。炉子使用惰性气体,温度接近金属熔点的85%。该方法从材料中除去细孔,使部件收缩至其模制尺寸的75-85%。然而,这种收缩均匀地发生并且可以被准确地预测。所得部件保持原始模制形状具有高公差,但现在密度更高。

金属注射成型烧结

在烧结过程之后,不需要二次操作来改善公差或表面光洁度。然而,就像铸造金属部件一样,可以执行多个二次加工以增加特征,改善材料性能或组装其他部件。例如,金属注射成型部件可以被加工,热处理或焊接。

在设计使用金属注射成型制造零件时,大多数注塑成型设计规则仍然适用。但是,有一些例外或补充,例如:

壁厚:与塑料注塑一样,壁厚应尽量减少,并保持整体的均匀。值得注意的是,在金属注射成型工艺中,最小化壁厚不仅减少了材料体积和循环时间,而且减少了脱胶和烧结时间。

与塑料注塑不同,许多金属注射成型零件用于粉末材料的聚合物粘合剂比模具更容易脱模。此外,金属注射成型部件在它们完全冷却和收缩模具特征之前被排出,因为混合物中的金属粉末需要更长的时间来冷却。

烧结支撑:在烧结过程中,金属注射成型部件必须被正确地支撑,或者它们在收缩时会发生扭曲。通过在同一平面上设计具有平坦表面的零件,可以使用标准的平板托盘。否则,可能需要更昂贵的定制支持。

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