قالب تزریق فلزی
قالب تزریق فلز (MIM) یک فرآیند ساخت فلز است که در آن فلز پودر ریز با مواد چسباننده مخلوط می شود تا "مواد اولیه" را ایجاد کند که سپس با استفاده از قالب تزریق شکل و جامد می شود . فرآیند قالب ریزی اجازه می دهد تا قطعات پیچیده با حجم زیاد و گسترده در یک مرحله شکل بگیرد. پس از قالب گیری ، این قسمت برای خارج کردن چسب (دفع) و متراکم تر کردن پودرها ، تحت عملیات تهویه قرار می گیرد. محصولات نهایی اجزای کوچکی هستند که در بسیاری از صنایع و کاربردها مورد استفاده قرار می گیرند.
رفتار مواد اولیه MIM توسط رئولوژی ، مطالعه لجن ، تعلیق و سایر مایعات غیر نیوتونی اداره می شود.
با توجه به محدودیت تجهیزات فعلی ، محصولات باید با استفاده از مقادیر 100 گرم یا کمتر از هر ضربه به داخل قالب قالب ریزی شوند. این شات را می توان در حفره های مختلف توزیع کرد و باعث می شود MIM برای محصولات کوچک ، پیچیده و با حجم بالا مقرون به صرفه باشد ، که در غیر این صورت تولید آن گران خواهد بود. مواد اولیه MIM می تواند از یک فلز تشکیل شود ، اما متداول ترین آنها فولادهای ضد زنگ هستند که به طور گسترده در متالورژی پودر مورد استفاده قرار می گیرند . پس از قالب گیری اولیه ، چسب مواد اولیه برداشته می شود و ذرات فلزی به هم چسبیده و متراکم می شوند تا به خواص مقاومت مطلوب برسند. عملکرد دوم به طور معمول محصول را در هر بعد 15٪ خرد می کند.
بازار قالب ریزی و سازه تزریق فلز از 9 میلیون دلار در سال 1986 ، به 382 میلیون دلار در سال 2004 به بیش از 1.5 میلیارد دلار در سال 2015 رسیده است. یک فناوری مرتبط با قالب تزریق پودر سرامیک است که منجر به فروش حدود 2 میلیارد دلار در کل می شود. بیشترین رشد در سالهای اخیر در آسیا بوده است.
روند
مراحل انجام فرآیند شامل ترکیب پودرهای فلزی با پلیمرهایی مانند موم و چسب پلی پروپیلن برای تولید مخلوط "مواد اولیه" است که به عنوان مایع در قالب با استفاده از دستگاه های قالب گیری تزریق پلاستیک تزریق می شود. قالب یا "قسمت سبز" سرد شده و از قالب خارج می شود. در مرحله بعد ، بخشی از مواد چسباننده با استفاده از حلال ، کوره های حرارتی ، فرآیند کاتالیزوری یا ترکیبی از روش ها برداشته می شود. قسمت حاصل ، شکننده و متخلخل (40 درصد درصد "هوا") در شرایطی قرار دارد که مرحله "قهوه ای" نامیده می شود. برای بهبود عملکرد ، غالباً سنگ زنی و پالایش در یک فرآیند واحد ترکیب می شوند. پخت پودر ، پودر را تا دمای نزدیک به نقطه ذوب در یک کوره اتمسفر محافظت می کند تا ذرات را با استفاده از نیروهای مویرگی در فرایندی به نام ذوب شدن متراکم کند . قطعات MIM معمولاً در دماهای تقریباً زیاد بالا ساخته می شوند تا القاء ذوب جزئی در فرآیند مخلوط شدن فاز مایع شوند. به عنوان مثال ، یک فولاد ضد زنگ ممکن است تا 1350 تا 1400 درجه سانتیگراد گرم شود). میزان انتشار زیاد است که منجر به کوچک شدن و تراکم بالا می شود. اگر در خلاء انجام شود ، رسیدن به چگالی جامد 96-99٪ معمول است. فلز محصول نهایی دارای خواص مکانیکی و فیزیکی قابل مقایسه با قطعات آنیل شده با استفاده از روش های کلاسیک فلزکاری است. عملیات حرارتی ارسال پخت برای MIM همانند سایر مسیرهای ساختمانی است و با چگالی بالا ، جزء MIM با تیمارهای تهویه فلزی مانند آبکاری ، منفعل شدن ، پخت و پز ، آبرسان سازی ، نیتریدن و سخت شدن بارش سازگار است .
برنامه ها
پنجره مزیت اقتصادی در قطعات قالب تزریق فلز در پیچیدگی و حجم قطعات قطعات کوچک قرار دارد. مواد MIM با فلزی که با روشهای رقابتی شکل گرفته قابل مقایسه است و محصولات نهایی در طیف گسترده ای از کاربردهای صنعتی ، تجاری ، پزشکی ، دندانپزشکی ، سلاح گرم ، هوافضا و خودرو مورد استفاده قرار می گیرد. تحمل ابعادی 0.3 are 0.3 are رایج است و برای تحمل نزدیک تر ماشینکاری لازم است. MIM می تواند قطعاتی را تولید کند که در آن کار دشوار و حتی غیرممکن است ، از طریق سایر روش های ساخت. در حالت ایده آل ، حداقل 75 مشخصات بعدی در یک جزء با حداکثر 25 میلی متر اندازه و 10 گرم جرم بهترین حالت ممکن است - به عنوان مثال برای موارد ساعت ، پلاگین تلفن همراه و لولا لپ تاپ مورد نیاز است. افزایش هزینه ها برای روش های تولید سنتی ذاتی برای پیچیدگی بخشی ، مانند موضوعات داخلی / خارجی ، مینیاتوراسیون یا علامت گذاری هویت ، معمولاً به دلیل انعطاف پذیری قالب تزریق ، هزینه را در یک عمل MIM افزایش نمی دهد.
سایر قابلیت های طراحی که می تواند در عملکرد MIM قابل اجرا باشد شامل کد محصول ، شماره قطعات یا تمبرهای تاریخ است. قطعات ساخته شده به وزن خالص خود را برای کاهش ضایعات و هزینه مواد. تراکم به درون 95-98 controlled کنترل می شود. ادغام قطعات و هندسه های پیچیده سه بعدی .
امکان ترکیب چندین عملیات در یک فرآیند تضمین می کند که MIM در صرفه جویی در زمان سرب و همچنین هزینه ها ، مزایای قابل توجهی را برای تولید کنندگان فراهم می کند. فرآیند قالب گیری تزریق فلز ممکن است به دلیل کاهش قابل توجه ضایعات در مقایسه با روشهای تولید "سنتی" مانند ماشینکاری 5 محوره CNC ، یک فناوری سبز باشد. با این حال ، برخی از عملیات قدیمی تولید گازهای گلخانه ای سمی مانند فرمالدئید ، دفع حلال های کلر و دفع موم یا پلیمرهای دیگر می انجامد و منجر به انتشار گازهای گلخانه ای می شود.
طیف گسترده ای از مواد در هنگام استفاده از فرایند MIM در دسترس است. فرآیندهای فلزکاری سنتی اغلب مقادیر قابل توجهی از مواد زائد مواد را شامل می شوند ، که باعث می شود MIM گزینه ای بسیار کارآمد برای ساخت قطعات پیچیده متشکل از آلیاژهای گران قیمت / ویژه ( کبالت-کروم ، فولاد ضد زنگ PH 17-4 PH ، آلیاژهای تیتانیوم و کاربیدهای تنگستن ) باشد. MIM در صورت نیاز به مشخصات دیوارهای بسیار نازک (یعنی 100 میکرومتر) یک گزینه مناسب است. علاوه بر این ، الزامات محافظ EMI ( تداخل الکترومغناطیسی ) چالش های منحصر به فردی را ارائه داده است ، که با استفاده از آلیاژهای ویژه با موفقیت به دست می آیند.