Metal Tozu Enjeksiyon Kalıplama Teknolojisi (MIM), modern plastik enjeksiyon kalıplama teknolojisinin toz metalurjisi alanına getirilmesiyle oluşturulan yeni bir toz metalurjisi yakın-net kalıplama teknolojisidir.
Teknik giriş
Metal tozu enjeksiyon kalıplama teknolojisi, plastik kalıplama teknolojisi, polimer kimyası, toz metalurjisi teknolojisi ve metal malzeme bilimi gibi çok disiplinli teknolojileri birleştirir. Boşlukları enjeksiyonla kalıplamak için kalıplar kullanır ve sinterleme yoluyla hızlı bir şekilde yüksek yoğunluklu, yüksek hassasiyetli, üç boyutlu karmaşık şekiller üretir. Yapısal parçalar. Öncelikle katı toz ve organik bağlayıcı homojen bir şekilde yoğrulur ve granülasyondan sonra katılaşma için ısıtılmış ve plastikleştirilmiş halde (~150°C) enjeksiyonlu kalıplama makinesi ile kalıp boşluğuna enjekte edilir ve daha sonra kimyasal veya termal ayrışma ile parison oluşturulur. Üründeki bağlayıcı uzaklaştırılır ve son olarak sinterleme ve yoğunlaştırma işlemleriyle nihai ürün elde edilir.
Bu işlem teknolojisi, yalnızca daha az adım, hiç kesme olmaması veya daha az kesme ve yüksek ekonomik faydalar gibi geleneksel toz metalurjisi işlemlerinin avantajlarına sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda geleneksel toz metalurjisi ürünlerinin düzgün olmayan malzemeler, düşük mekanik özellikler ve ince duvarlar ve karmaşık yapılar oluşturma zorluğu gibi eksikliklerinin de üstesinden gelir. Özellikle küçük, karmaşık ve özel ihtiyaç duyulan metal parçaların seri üretimi için uygundur. Yüksek hassasiyet, düzgün yapı, mükemmel performans ve düşük üretim maliyeti özelliklerine sahiptir.
Süreç akışı
Süreç akışı: bağlayıcı → karıştırma → enjeksiyonlu kalıplama → yağdan arındırma → sinterleme → son işlem.
Mineral tozu
MIM işleminde kullanılan metal tozunun parçacık boyutu genellikle 0,5~20μm'dir; teorik olarak parçacıklar ne kadar ince olursa spesifik yüzey alanı da o kadar büyük olur ve bu da şekillendirmeyi ve sinterlemeyi kolaylaştırır. Geleneksel toz metalurjisi prosesinde 40μm’den daha büyük iri tozlar kullanılır.
Organik yapıştırıcı
Organik yapıştırıcının işlevi, karışımın enjeksiyon makinesinin haznesinde ısıtıldığında reolojiye ve kayganlığa sahip olması için metal tozu parçacıklarını bağlamaktır, yani tozun akmasını sağlayan bir taşıyıcıdır. Bu nedenle bağlayıcı, tozun tamamı için taşıyıcı olacak şekilde seçilir. Bu nedenle, yapışkan çekme seçimi tüm toz enjeksiyonlu kalıplamanın anahtarıdır.
Organik yapıştırıcılar için gereksinimler:
1.Daha az yapıştırıcı kullanılması karışımın daha iyi reolojisini sağlayabilir;
2. Yapışkan çıkarma işlemi sırasında reaksiyon yok, metal tozu ile kimyasal reaksiyon yok;
3. Çıkarılması kolaydır, üründe karbon kalmaz.
Karıştırma
Metal tozu ve organik bağlayıcı, çeşitli hammaddelerin enjeksiyonlu kalıplama için bir karışım haline getirilmesi amacıyla eşit şekilde karıştırılır. Karışımın homojenliği akışkanlığını doğrudan etkiler, dolayısıyla enjeksiyon kalıplama prosesi parametrelerinin yanı sıra son malzemenin yoğunluğunu ve diğer özelliklerini de etkiler. Enjeksiyon kalıplama işleminin bu adımı prensipte plastik enjeksiyon kalıplama işlemiyle tutarlıdır ve ekipman koşulları da temelde aynıdır. Enjeksiyon kalıplama işlemi sırasında, karıştırılan malzeme enjeksiyon makinesinin tamburunda ısıtılarak reolojik özelliklere sahip plastik bir malzeme haline getirilir ve bir boşluk oluşturmak üzere uygun enjeksiyon basıncı altında kalıba enjekte edilir. Enjeksiyonla kalıplanmış işlenmemiş parça, ürünün sinterleme işlemi sırasında eşit şekilde büzülmesi için mikroskobik olarak tekdüze olmalıdır.
Ekstraksiyon
Kalıplanmış işlenmemiş parçanın içerdiği organik bağlayıcı, sinterlemeden önce çıkarılmalıdır. Bu işleme ekstraksiyon denir. Ekstraksiyon işlemi, işlenmemiş malzemenin mukavemetini azaltmadan, parçacıklar arasındaki küçük kanallar boyunca yapıştırıcının işlenmemiş malzemenin farklı kısımlarından kademeli olarak boşaltılmasını sağlamalıdır. Bağlayıcının uzaklaştırılma hızı genellikle difüzyon denklemini takip eder. Sinterleme, gözenekli yağdan arındırılmış işlenmemiş malzemeyi belirli yapı ve özelliklere sahip ürünler halinde daraltabilir ve yoğunlaştırabilir. Ürünlerin performansı, sinterleme öncesi birçok proses faktörüyle ilişkili olmasına rağmen, birçok durumda sinterleme prosesinin, nihai ürünün metalografik yapısı ve özellikleri üzerinde büyük ve hatta belirleyici bir etkisi vardır.
İşlem sonrası
Daha hassas boyut gereksinimleri olan parçalar için gerekli son işlemler gereklidir. Bu işlem konvansiyonel metal ürünlerin ısıl işlem işlemiyle aynıdır.
Proses avantajları
MIM, yüksek yoğunluklu, iyi mekanik özelliklere ve yüzey kalitesine sahip mekanik parçaları sinterlemek için toz metalurjisi teknolojisinin özelliklerini kullanır; aynı zamanda karmaşık şekilli parçaları büyük miktarlarda ve verimli bir şekilde üretmek için plastik enjeksiyon kalıplamanın özelliklerini kullanır.
1. Oldukça karmaşık yapılara sahip yapısal parçalar oluşturulabilir.
Geleneksel metal işleme genellikle metal plakaların tornalama, frezeleme, planyalama, taşlama, delme, delme vb. yöntemlerle ürünlere dönüştürülmesini içerir. Teknik maliyet ve zaman maliyeti sorunları nedeniyle bu tür ürünlerin karmaşık yapılara sahip olması zordur. MIM, malzemenin kalıp boşluğunu tamamen doldurmasını sağlamak amacıyla ham ürünü enjekte etmek için bir enjeksiyon makinesi kullanır, böylece parçanın son derece karmaşık yapısının gerçekleştirilmesi sağlanır.
2. Ürün tek tip mikro yapıya, yüksek yoğunluğa ve iyi performansa sahiptir.
Normal şartlarda preslenmiş ürünlerin yoğunluğu teorik yoğunluğun yalnızca maksimum %85'ine ulaşabilir; MIM teknolojisi ile elde edilen ürünlerin yoğunluğu %96'nın üzerine çıkabilmektedir.
3. Yüksek verimlilik, seri ve büyük ölçekli üretime ulaşmak kolaydır.
MIM teknolojisinde kullanılan metal kalıp, mühendislik plastik enjeksiyon kalıplama kalıplarının ömrüne eşdeğer bir kullanım ömrüne sahiptir. Metal kalıpların kullanılması nedeniyle MIM, parçaların seri üretimine uygundur.
4.Geniş uygulanabilir malzeme ve geniş uygulama alanları.
MIM neredeyse çoğu metal malzemeyi kullanabilir ve ekonomi göz önüne alındığında ana uygulama malzemeleri arasında demir bazlı, nikel bazlı, düşük alaşımlı, bakır bazlı, yüksek hız çeliği, paslanmaz çelik, gram valf alaşımı, semente karbür ve titanyum bazlı metaller bulunur.
5. Hammaddelerden önemli ölçüde tasarruf edin
Genel olarak metal işleme ve şekillendirmede metalin kullanım oranı nispeten düşüktür. MIM, teorik olarak %100 kullanım anlamına gelen ham madde kullanım oranını büyük ölçüde artırabilir.
6.MIM işleminde mikron düzeyinde ince toz kullanılır.
Sadece sinterleme büzülmesini hızlandırmakla kalmaz, malzemelerin mekanik özelliklerini iyileştirmeye, malzemelerin yorulma ömrünü uzatmaya yardımcı olmaz, aynı zamanda stres korozyonuna ve manyetik özelliklere karşı direnci de artırır.
Uygulama alanları
Ürünleri elektronik bilgi mühendisliği, biyomedikal ekipmanlar, ofis ekipmanları, otomobil, makine, donanım, spor ekipmanları, saat endüstrisi, silahlar ve havacılık gibi endüstriyel alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
1.Bilgisayarlar ve yardımcı tesisleri: yazıcı parçaları, manyetik çekirdekler, karşılık pimleri ve tahrik parçaları gibi;
2.Araçlar: matkap uçları, kesici uçlar, nozullar, tabanca matkapları, spiral frezeler, zımbalar, lokmalar, anahtarlar, elektrikli aletler, el aletleri vb.;
3.Ev aletleri: saat kılıfları, saat zincirleri, elektrikli diş fırçaları, makaslar, vantilatörler, golf kafaları, mücevher bağlantıları, tükenmez kalem kelepçeleri, kesici alet kafaları ve diğer parçalar gibi;
4. Tıbbi makine parçaları: ortodontik çerçeveler, makas ve cımbız gibi;
5.Askeri parçalar: füze kuyrukları, silah parçaları, savaş başlıkları, barut örtüleri ve tapa parçaları;
6.Elektrikli parçalar: elektronik ambalaj, mikro motorlar, elektronik parçalar, sensör cihazları;
7.Mekanik parçalar: pamuk gevşetme makineleri, tekstil makineleri, kıvırma makineleri, ofis makineleri vb. gibi;
8.Otomobil ve deniz parçaları: Debriyaj iç halkası, çatal manşonu, distribütör manşonu, valf kılavuzu, senkronizasyon göbeği, hava yastığı parçaları vb.
