MIM的工藝過程:脫脂。脫脂是將生胚中粘結(jié)劑去除的過程,脫脂后得到棕坯(brown part)。這個過程通常分幾個步驟完成,絕大部分的粘結(jié)劑是在燒結(jié)前去除的,殘留的部分能夠支撐部件進(jìn)入燒結(jié)爐。脫脂可以通過多種方法完成,較常用的是溶劑萃取法。脫脂后的部件具有半滲透性,殘留的粘結(jié)劑在燒結(jié)時很容易被揮發(fā)。燒結(jié)。經(jīng)過脫脂的棕坯被放進(jìn)高溫、高壓控制的熔爐中。棕坯在氣體的保護(hù)下被緩慢加熱,以去除殘留的的粘合劑。粘結(jié)劑被完全清理后,棕坯就會被加熱到很高的溫度,顆粒之間的空隙由于顆粒的融合而消失。棕坯定向收縮到其設(shè)計(jì)尺寸并轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€致密的固體,得到較終的成品。在燒結(jié)過程中,棕坯會發(fā)生約20%的整體尺寸收縮。MIM工藝結(jié)合了注塑和粉末冶金的優(yōu)勢,能夠制造出高質(zhì)量、高密度的金屬零件?;葜萜嚺浼﨧IM工藝流程
MIM工藝優(yōu)點(diǎn),從MIM的工藝本質(zhì)分析,是目前較適合于大批量生產(chǎn)高熔點(diǎn)材料,強(qiáng)度高、復(fù)雜形狀零件的工藝,其優(yōu)點(diǎn)可歸納如下:(1)MIM可以成型三維形狀復(fù)雜的各種金屬材料零件(只要這種材料能被制成細(xì)粉)。零件各部位的密度和性能一致,既各向同性。為零件設(shè)計(jì)提供了較大的自由度。(2)MIM能較大限度制得接近較終形狀的零件,尺寸精度較高。(3)即使是固相燒結(jié),MIM制品的相對密度可達(dá)95%以上,其性能可與鍛造材料相媲美。特別是動力學(xué)性能優(yōu)良?;葜萜嚺浼﨧IM工藝流程通過MIM技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)、一體成型,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
形狀,MIM零件適合具有外部切槽、外螺紋、錐形外表面、交叉通孔、盲孔、凹臺、鍵銷、加強(qiáng)筋板、表面滾花等復(fù)雜三維幾何形狀。如果是簡單形狀,使用鈑金沖壓、鍛造和粉末成型等工藝,可能更具經(jīng)濟(jì)價值。批量,由于MIM工藝需要通過模具成型,而模具存在成本,因此MIM工藝要求金屬零件在一定批量的前提下,才具有經(jīng)濟(jì)價值。一般來說,適合MIM工藝的年批量要求為10萬個以上。MIM的應(yīng)用,MIM普遍應(yīng)用于消費(fèi)電子、汽車零部件、醫(yī)療器械、電動工具、工業(yè)設(shè)備以及日常用品中等多個領(lǐng)域。
MIM技術(shù)并非與傳統(tǒng)加工方法競爭,而是彌補(bǔ)傳統(tǒng)加工方法在技術(shù)上的不足或無法制作的缺陷。MIM技術(shù)可以在傳統(tǒng)加工方法制作的零件領(lǐng)域上發(fā)揮其特長。產(chǎn)業(yè)鏈上游的行業(yè)主要提供產(chǎn)品原材料,包括金屬粉末、粘結(jié)劑等,分別屬于金屬和化工產(chǎn)業(yè),產(chǎn)業(yè)比較成熟,市場供應(yīng)充足,能夠充分滿足 MIM 產(chǎn)品的發(fā)展需求。MIM 下游的行業(yè)在我國的應(yīng)用主要分布在消費(fèi)電子行業(yè),逐步應(yīng)用于汽車制造和醫(yī)療器械等行業(yè)。2020 年我國 MIM 用粉總銷量約 12,000噸,國內(nèi)品牌的市場占有率約 79%;國際品牌產(chǎn)品則仍以德國 BASF 公司的喂料(注射料)為主,約占 84%。MIM工藝具有高精度、高復(fù)雜度的特點(diǎn),可以制造出精密的金屬零件,減少后續(xù)加工工序。
電動工具電動工具配件的機(jī)加工較復(fù)雜、加工成本較高、材料利用率低,對 MIM 的依賴度更高。近幾年開發(fā)的產(chǎn)品如異形銑刀、切削工具、緊固件、微型齒輪、松棉機(jī)/紡織機(jī)/卷邊機(jī)零件等。電動工具行業(yè)主要驅(qū)動力來自于制造業(yè)、建筑業(yè)、汽車業(yè)以及耐用消費(fèi)品行業(yè)?,F(xiàn)階段,中國 MIM 產(chǎn)品多以不銹鋼及鐵基合金粉末為原材料,產(chǎn)品普遍應(yīng)用于消費(fèi)電子等領(lǐng)域。MIM 行業(yè)新材料的研發(fā)主要以強(qiáng)度高和耐蝕兼顧的雙相不銹鋼、強(qiáng)度高和高導(dǎo)熱率兼顧的銅合金以及高比強(qiáng)和生物兼容性兼顧的鈦合金等材料為重點(diǎn),應(yīng)用則向著汽車、醫(yī)療、五金等檔次高領(lǐng)域方向發(fā)展。MIM工藝對零件的尺寸精度要求高,能夠滿足各種精密機(jī)械和裝備的生產(chǎn)需求?;葜萜嚺浼﨧IM工藝流程
M零件的制造過程中不需要大量切削和工,減少了廢料產(chǎn)生和能源消耗,符合可持續(xù)發(fā)展理念?;葜萜嚺浼﨧IM工藝流程
于 20 世紀(jì) 90 年代MIM開始應(yīng)用于汽車零部件市場。目前,汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)采用MIM 工藝生產(chǎn)的一些形狀復(fù)雜、雙金屬零件以及成組的微小型零件,如渦輪增壓零件、調(diào)節(jié)環(huán)、噴油嘴零件、葉片、齒輪箱、助力轉(zhuǎn)向部件等。 汽車領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)是MIM注射成形件較大的用戶,約占MIM行業(yè)60%的比例。北美、日本、歐洲粉末冶金零件單車用量分別為 18.6kg、8kg、7.2kg,我國只為 4.5kg,這也預(yù)示在下一階段,我國國產(chǎn)汽車 MIM 零件產(chǎn)品市場潛力巨大??紤]到 MIM工藝滿足汽車零部件“微型化、集成化、輕量化”的發(fā)展趨勢,預(yù)計(jì)未來 MIM工藝在汽車零部件領(lǐng)域的滲透將提高?;葜萜嚺浼﨧IM工藝流程