Процесс MIM полный разбор технологии от фидстока до спекания

Процесс MIM: полный разбор технологии от фидстока до спекания

Металлическое литье под давлением, известное во всем мире как процесс MIM, сочетает серийную экономичность литья пластмасс под давлением со свободой выбора материалов порошковой металлургии. Процесс MIM подходит для небольших металлических деталей сложной формы с жесткими допусками, выпускаемых средними и крупными партиями. В этой статье технология разбирается по четырем этапам, от приготовления фидстока до спекания, чтобы конструкторы и закупщики могли оценить, подходит ли этот маршрут для их деталей. Если вы еще не знакомы с производственными возможностями компании, начните с обзора наших технологических процессов.

Четыре ключевых этапа процесса MIM

Устроен он просто: металлический порошок смешивают со связующим в пригодный для литья фидсток, формуют на литьевой машине, затем связующее удаляют, а металл спекают в плотную деталь. Этапы процесса MIM проходят именно в этой последовательности, и каждый из них влияет на плотность, размеры и механические свойства готовой детали.

Этап первый: приготовление фидстока

Фидсток это отправная точка процесса MIM. Его готовят из металлического порошка и связующей системы в контролируемой пропорции. Обычные материалы для MIM включают нержавеющую сталь 316L, дисперсионно-твердеющую нержавеющую сталь 17-4PH, низколегированную сталь 4140, титановые и вольфрамовые сплавы. Размер частиц порошка обычно составляет от 2 до 22 микрон, что значительно тоньше, чем в классической порошковой металлургии. Связующее занимает от 35 до 45% объема фидстока и обеспечивает текучесть при литье. Выбор связующего зависит от геометрии детали: для тонкостенных деталей нужна другая система, чем для массивных.

Стабильность фидстока задает верхнюю границу всего процесса MIM. Плохая сферичность порошка или колебания соотношения связующего позже проявятся как разброс размеров после спекания. Надежные поставщики контролируют загрузку порошка в каждой партии. Требования к материалам для деталей, изготовленных литьем под давлением, определены в стандарте MPIF Standard 35, который удобно использовать при выборе материала.

Этап второй: литье под давлением

Фидсток нагревают до пластичного состояния и впрыскивают в замкнутую полость формы. Охлажденная деталь, так называемый «сырец», уже имеет конечную геометрию, только увеличенную на величину усадки при спекании. Конструкция формы учитывает эту усадку, поэтому геометрия полости рассчитывается с поправочным коэффициентом, а для сложных деталей заполнение часто проверяют моделированием еще до изготовления оснастки.

Главный объект капиталовложений на этом этапе это форма. Хорошо спроектированная форма для MIM выдерживает несколько сотен тысяч деталей, поэтому затраты на оснастку быстро окупаются в серийном производстве и составляют основную часть стоимости MIM.

Допуски MIM обычно находятся в диапазоне от ±0,3 до ±0,5%, после калибровки или механообработки возможны более жесткие значения. В отличие от изготовления поштучно на CNC, литье под давлением обеспечивает одинаковую геометрию в больших партиях, в этом и состоит преимущество этой технологии при высоких объемах.

Этап третий: удаление связующего и спекание

При удалении связующего его выводят из «сырца», обычно растворителем или термическим способом. Полученная «коричневая» деталь пориста и хрупка, обращаться с ней нужно осторожно. Спекание это решающий этап процесса MIM. Деталь нагревают почти до температуры плавления сплава, частицы порошка соединяются диффузией, пористость снижается, деталь усаживается примерно от 15 до 20%. Конечная плотность обычно составляет от 95 до 99% теоретической плотности.

Атмосфера спекания и температурный профиль определяют, какие механические свойства может обеспечить процесс MIM. Спеченная сталь 316L обычно имеет предел прочности выше 480 МПа, а 17-4PH после закалки и старения превышает 1000 МПа. Партии загружают в печь на подложках из того же материала, чтобы избежать различий в усадке. Инвестиции и энергозатраты на участке удаления связующего и спекания относятся к статьям, которые нельзя пропускать при расчете цены детали.

Где процесс MIM подходит лучше всего

По опыту производства процесс MIM лучше всего подходит для деталей со следующими признаками: сложная геометрия, требующая нескольких установок на CNC, вес одной детали менее 50 граммов и годовая потребность свыше 10 000 штук. Типичные примеры это губки хирургических зажимов и компоненты сшивающих аппаратов, лотки SIM-карт и шарнирные детали смартфонов, корпуса автомобильных датчиков и небольшие стопорные детали для авиации. При выборе материала учитывают коррозионную стойкость, твердость и магнитные свойства, которые после спекания могут отличаться от свойств кованой стали той же марки.

Если ваша деталь еще на стадии чертежа и вы сравниваете процесс MIM с порошковой металлургией или литьем по выплавляемым моделям, наш сравнительный анализ MIM, порошковой металлургии и литья по выплавляемым моделям охватывает соотношение стоимости и свойств. Подробное сравнение MIM и CNC полезно, когда главная переменная это размер партии. Перечень выпускаемых деталей смотрите в каталоге продукции.

Итоги

Ценность технологии MIM в том, что она позволяет выпускать сложные мелкие детали почти готовой формы без потерь материала, характерных для механообработки, и обеспечивает стабильное качество в больших сериях. Компания Yujiaxin Tech с 1998 года эксплуатирует полную линию MIM, от фидстока и оснастки до удаления связующего и спекания, в рамках системы качества ISO 9001. Если вы оцениваете, подходит ли процесс MIM для вашей детали, пришлите нам чертеж на бесплатную техническую оценку, инженерная команда ответит предложениями по технологии и стоимости в течение 24 часов.