Metalo liejimas
Metalo įpurškimo liejimas (MIM) yra metalo apdirbimo procesas, kurio metu susmulkintas metalas sumaišomas su rišamąja medžiaga, kad būtų gautas „žaliava“, kuri vėliau formuojama ir sukietinama naudojant liejimo formą . Formavimo procesas leidžia formuoti didelės apimties sudėtingas dalis vienu žingsniu. Po liejimo, dalis yra apdorojama, kad būtų pašalintas rišiklis (nušlifavimas) ir milteliai būtų tankinami. Pagaminta produkcija yra maži komponentai, naudojami daugelyje pramonės sričių ir programų.
MIM žaliavos elgseną reglamentuoja reologija , dumblo, suspensijų ir kitų ne Niutono skysčių tyrimas.
Dėl dabartinių įrangos apribojimų produktai turi būti liejami naudojant ne daugiau kaip 100 gramų „šūvio“ į pelėsį. Šis kadras gali būti paskirstomas į keletą ertmių, todėl MIM yra ekonomiškai efektyvus mažiems, sudėtingiems, didelio tūrio gaminiams, kuriuos gaminti būtų brangu. MIM žaliavą gali sudaryti gausybė metalų, tačiau dažniausiai tai yra nerūdijantis plienas, plačiai naudojamas miltelių metalurgijoje . Po pirminio formavimo pradinių medžiagų rišiklis pašalinamas, o metalo dalelės difuzijos būdu surišamos ir tankinamos, kad būtų pasiektos norimos stiprumo savybės. Pastaroji operacija paprastai sumažina produktą 15% kiekviename matmenyje.
Metalo įpurškimo liejimo rinka išaugo nuo 9 milijonų JAV dolerių 1986 m. Iki 382 milijonų JAV dolerių 2004 m. Iki daugiau nei 1,5 milijardo JAV dolerių 2015 m. Susijusi technologija yra keramikinių miltelių liejimo formavimas, o tai sudaro apie 2 milijardus JAV dolerių. Pastaraisiais metais daugiausia augo Azijoje.
Procesas
Proceso etapai apima metalo miltelių sujungimą su polimerais, tokiais kaip vaškas ir polipropileno rišikliai , gaunant „žaliavos“ mišinį, kuris kaip skystis įpurškiamas į formą naudojant plastikines įpurškimo formavimo mašinas. Forma arba „žalia dalis“ atvėsinama ir išstumiama iš formos. Tada dalis rišamosios medžiagos pašalinama naudojant tirpiklį, termines krosnis, katalizinį procesą arba metodų derinį. Gauta trapi ir porėta (40 tūrio proc. „Oro“) dalis yra tokios būklės, kuri vadinama „ruda“ stadija. Norėdami pagerinti tvarkymą, dažnai nušalinimas ir sukepinimas yra sujungiami į vieną procesą. Sukepinimas miltelius kaitina iki lygios temperatūros temperatūros apsauginės atmosferos krosnyje, kad dalelės būtų tankios, naudojant kapiliarines jėgas procese, vadinamame sukepime . MIM dalys dažnai sukepinamos beveik pakankamai aukštoje temperatūroje, kad būtų galima iš dalies ištirpti, vadinamoje skystosios fazės sukepinimo procese. Pvz., Nerūdijantis plienas gali būti įkaitintas iki 1350–1400 laipsnių Celsijaus). Didelės difuzijos normos sukelia didelį susitraukimą ir tankinimą. Jei tirpalas atliekamas vakuume, kietų dalelių tankis yra 96–99%. Galutinio produkto metalas turi panašias mechanines ir fizines savybes kaip atkaitintos dalys, pagamintos naudojant klasikinius metalo apdirbimo metodus. Šiluminės MIM apdorojimas po sukepinimo yra toks pat kaip ir kitų gamybos būdų, o esant dideliam tankiui, MIM komponentas yra suderinamas su metalo apdorojimo procedūromis, tokiomis kaip dengimas , pasyvavimas , atkaitinimas, deginimas, nitrifikavimas ir kritulių kietinimas.
Programos
Metalų įpurškimo formų dalių ekonominio pranašumo pagrindas yra mažų dalių sudėtingumas ir apimtis. MIM medžiagos yra panašios į metalą, suformuotą konkuruojančiais metodais, o galutiniai produktai naudojami daugelyje pramonės, prekybos, medicinos, stomatologijos, šaunamųjų ginklų, aviacijos ir automobilių pramonės srityse. Dažniausiai pasitaikantys matmenų nuokrypiai yra ± 0,3%, o artimesniems nuokrypiams reikalingas apdirbimas. MIM gali gaminti detales ten, kur sunku ar net neįmanoma efektyviai gaminti daiktą kitomis gamybos priemonėmis. Idealiu atveju geriausia būtų ne mažiau kaip 75 matmenų, kai komponentas yra ne didesnis kaip 25 mm, o masė - 10 g. Tai, pavyzdžiui, reikalinga laikrodžių dėklams, mobiliųjų telefonų kištukams ir nešiojamųjų kompiuterių vyriams. Padidėjusios tradicinių gamybos metodų, neatsiejamų nuo dalių sudėtingumo, tokios kaip vidiniai / išoriniai sriegiai, miniatiūrizacija ar tapatybės žymėjimas, išlaidos paprastai nepadidina MIM operacijos išlaidų dėl liejimo lankstumo.
Kitos projektavimo galimybės, kurias galima įgyvendinti MIM operacijose, yra produktų kodai, dalių numeriai arba datos antspaudai; dalys, pagamintos pagal jų grynąjį svorį, sumažinančios medžiagų atliekas ir sąnaudas; Tankis kontroliuojamas iki 95–98%; Dalių suderinimas ir sudėtinga 3D geometrija.
Galimybė sujungti kelias operacijas į vieną procesą garantuoja, kad MIM sėkmingai taupo pristatymo laiką ir išlaidas, teikdamas didelę naudą gamintojams. Metalo įpurškimo liejimo procesas gali būti ekologiška technologija, nes žymiai sumažėja atliekos, palyginti su „tradiciniais“ gamybos būdais, tokiais kaip 5 ašių CNC apdirbimas. Tačiau kai kurios senesnės operacijos išskiria toksines medžiagas, tokias kaip formaldehidas, išmeta chloruotus tirpiklius ir turi sudeginti vašką ar kitus polimerus, sukeldamos šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą.
Naudojant MIM procesą, yra daugybė medžiagų. Tradiciniai metalo apdirbimo procesai dažnai reikalauja daug medžiagų atliekų, todėl MIM yra labai efektyvus variantas gaminant sudėtingus komponentus, kuriuos sudaro brangūs / specialūs lydiniai ( kobalto chromas , 17–4 PH nerūdijantis plienas , titano lydiniai ir volframo karbidai ). MIM yra perspektyvus pasirinkimas, kai reikia ypač plonų sienų specifikacijų (ty 100 mikrometrų). Be to, EMI ekrano ( elektromagnetinių trukdžių ) reikalavimai pateikė unikalių iššūkių, kurie sėkmingai įveikiami naudojant specialius lydinius.