Fasi e regole di progettazione del processo di stampaggio ad iniezione di metalli

Fasi e regole di progettazione del processo di stampaggio ad iniezione di metalli

Stampaggio ad iniezione di metalliè il tradizionale stampaggio ad iniezione, che cambia la produzione di parti metalliche piene utilizzando la tecnologia dello stampaggio ad iniezione. In questo processo, la materia prima è una miscela di polvere di metallo e polimero. Per questo motivo, il MIM è talvolta chiamato stampaggio a iniezione di polvere (PIM). Utilizzando una macchina per lo stampaggio a iniezione standard, la polvere viene fusa e iniettata nello stampo, dove viene raffreddata e solidificata nella forma della parte desiderata. Il successivo processo di riscaldamento rimuove il polimero indesiderato e produce una parte metallica ad alta densità. Lo stampaggio a iniezione di metalli è adatto alla produzione di piccole parti metalliche in grandi quantità. A differenza dello stampaggio a iniezione, queste parti possono essere geometricamente complesse e avere pareti e dettagli sottili. L'uso della polvere metallica consente l'uso di una varietà di leghe ferrose e non ferrose e le proprietà del materiale (resistenza, durezza, resistenza all'usura, resistenza alla corrosione, ecc.) sono vicine a quelle del metallo forgiato. Inoltre, poiché il metallo non viene fuso nel processo MIM (incluso il processo di fusione del metallo), la superlega può essere utilizzata per la durata dell'utensile senza alcun impatto negativo. I metalli comunemente usati nel MIM includono quanto segue:

Acciaio debolmente legato;

acciaio inossidabile;

Acciaio rapido;

palo di ferro;

lega di cobalto;

Lega di rame;

lega di nichel;

lega di tungsteno;

Lega di titanio.

Le parti metalliche prodotte con il processo MIM si trovano in molti settori, tra cui aerospaziale, automobilistico, beni di consumo, odontoiatria medica e telecomunicazioni. I componenti MIM possono essere trovati in accessori per telefoni cellulari, articoli sportivi, utensili elettrici, strumenti chirurgici e vari dispositivi elettronici e ottici.

Gli accessori elettronici per lo stampaggio a iniezione di metallo includono i seguenti passaggi:

Preparazione della materia prima MIM

Preparazione delle materie prime: il primo passo è la miscela di polvere di metallo e polimero. La polvere metallica utilizzata qui è più fine (di solito 20 micron) rispetto a quelle utilizzate nei tradizionali metodi di metallurgia delle polveri. La polvere metallica viene miscelata con un legante termoplastico caldo, raffreddata e quindi granulata per formare una materia prima uniforme. Le materie prime ottenute sono tipicamente il 60% di metallo e il 40% di polimero (volume).

Stampaggio ad iniezione MIM

Stampaggio a iniezione - La polvere grezza utilizza le stesse attrezzature e gli stessi strumenti utilizzati per lo stampaggio a iniezione della plastica. Pertanto, il design della parte di sinterizzazione della cavità dello stampo è più grande di circa il 20%, tenendo conto del restringimento. Nel ciclo di stampaggio a iniezione, le materie prime vengono fuse e iniettate nella cavità dello stampo, dove vengono raffreddate e solidificate nella forma delle parti. Una parte del "verde" stampato viene espulsa e quindi pulita per rimuovere tutta la memoria flash.

MIM sgrassare

Sgrassaggio - In questa fase viene rimosso l'adesivo polimero metallico. In alcuni casi, la parte "verde" del primo solvente sgrassato viene posta in un bagno d'acqua o chimico per sciogliere la maggior parte dell'adesivo. Dopo (invece di 1) in questa fase, viene eseguito lo sgrassaggio termico o il presinterizzazione. Una parte di "verde" viene riscaldata in un forno a bassa temperatura per rimuovere l'adesivo polimerico per evaporazione. Di conseguenza, la restante parte metallica "marrone" conterrà circa il 40 percento dello spazio vuoto attraverso il volume.

Sinterizzazione MIM

La fase successiva alla sinterizzazione è la sinterizzazione per ridurre lo spazio vuoto di circa il 1-5 percento , in modo da produrre una parte metallica ad alta densità nella parte "marrone" (95-99 percento ) del forno ad alta temperatura ( fino a 2500 gradi F). Il forno utilizza un'atmosfera di gas inerte e mostra una temperatura vicina all'85% del punto di fusione del metallo. Questo foro di processo viene rimosso dal materiale, con conseguente riduzione della parte al 75-85 percento della sua dimensione di stampaggio. Tuttavia, questo restringimento è uniforme e può essere previsto con precisione. La parte ottenuta mantiene l'elevata tolleranza della forma stampata originale, ma la densità è ora molto più elevata.

Dopo il completamento del processo di sinterizzazione, l'operazione secondaria richiesta può migliorare la tolleranza o la finitura superficiale. Tuttavia, come una parte di un metallo fuso, è possibile eseguire alcuni processi secondari per aggiungere nuove funzioni, migliorare le proprietà del materiale o altri componenti. Ad esempio, la parte MIM può essere lavorata, trattata termicamente o saldata.

Regole di progettazione per lo stampaggio a iniezione di metalli (MIM):

Quando la parte di progettazione viene realizzata con MIM, si applicano ancora la maggior parte delle regole di progettazione per lo stampaggio a iniezione. Tuttavia, ci sono alcune eccezioni o supplementi, come i seguenti:

Spessore della parete: proprio come lo stampaggio a iniezione di materie plastiche, lo spessore della parete non deve essere ridotto al minimo e mantenere l'intera parte uniforme. Vale la pena notare che nel processo MIM, la riduzione dello spessore della parete non solo riduce la quantità di materiale e il tempo di ciclo, ma riduce anche il tempo di sgrassaggio e sinterizzazione.

Bozza - C'è lo stampaggio a iniezione di plastica e molte aziende di MIM non hanno bisogno di bozze. Nella versione in materiale in polvere, è più facile utilizzare adesivi polimerici da stampi rispetto alla maggior parte dei polimeri per stampaggio a iniezione. Inoltre, le parti MIM si raffreddano completamente e si restringono attorno all'elemento di stampaggio prima di essere spruzzate, perché la miscela di polvere metallica richiede più tempo per raffreddarsi.

Supporto per la sinterizzazione - Durante la sinterizzazione, i componenti MIM devono essere adeguatamente supportati o attorcigliati in quanto potrebbero restringersi. Progettando la superficie piana delle parti sullo stesso piano, è possibile utilizzare il vassoio di supporto piano standard. In caso contrario, potrebbero essere necessarie staffe personalizzate più costose.