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高溫、高壓控制的熔爐中。棕坯在氣體的保護下被緩慢加熱,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,從MIM的工藝本質(zhì)分析,是目前較適合于大批量生產(chǎn)高熔點材料,強度高、復(fù)雜形狀零件的工藝,其優(yōu)點可歸納如下:(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,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/紡織機/卷邊機零件等。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)以及耐用消費品行業(yè)。現(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)用于消費電子等領(lǐng)域。MIM 行業(yè)新材料的研發(fā)主要以強度高和耐蝕兼顧的雙相不銹鋼、強度高和高導(dǎo)熱率兼顧的銅合金以及高比強和生物兼容性兼顧的鈦合金等材料為重點,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