Metallin ruiskuvalu
Metalli-ruiskuvalu (MIM) on metallintyöstöprosessi , jossa hienojakoinen metalli sekoitetaan sideainemateriaalin kanssa "raaka-aineeksi", joka sitten muotoillaan ja jähmetetään ruiskuvalulla . Muovausprosessin avulla suuret tilavuusosat, monimutkaiset osat voidaan muotoilla yhdessä vaiheessa. Muotin suorittamisen jälkeen kappaleelle tehdään ilmastointitoimenpiteitä sideaineen poistamiseksi (debinding) ja jauheiden tiivistämiseksi. Valmiit tuotteet ovat pieniä komponentteja, joita käytetään monilla aloilla ja sovelluksissa.
MIM-raaka-aineen käyttäytymistä ohjaa reologia , lietteiden, suspensioiden ja muiden ei-Newtonin nesteiden tutkimus.
Nykyisten laitteiden rajoitusten vuoksi tuotteet on valettava käyttämällä 100 grammaa tai vähemmän määriä "laukausta" kohti muottiin. Tämä laukaus voidaan jakaa useisiin onteloihin, jolloin MIM on kustannustehokas pienille, monimutkaisille, suuren määrän tuotteille, joiden tuottaminen muuten olisi kallista. MIM-raaka-aine voi koostua monista metalleista, mutta yleisimmät ovat ruostumattomat teräkset, joita käytetään laajasti jauhemetallurgiassa . Alkuperäisen muovauksen jälkeen raaka-aineiden sideaine poistetaan, ja metallihiukkaset diffuusiosidotaan ja tiivistetään haluttujen lujuusominaisuuksien saavuttamiseksi. Jälkimmäinen toimenpide kutistuu tuotteesta tyypillisesti 15% jokaisessa mitassa.
Metallin ruiskuvalumarkkinat ovat kasvaneet 9 miljoonasta Yhdysvaltain dollarista vuonna 1986 382 miljoonaan Yhdysvaltain dollariin vuonna 2004 yli 1,5 miljardiin Yhdysvaltain dollariin vuonna 2015. Asiaan liittyvä tekniikka on keraamisen jauheen ruiskuvalu, mikä johtaa noin 2 miljardiin Yhdysvaltain dollariin. Suurin osa viime vuosien kasvusta on ollut Aasiassa.
Käsitellä asiaa
Prosessivaiheisiin sisältyy metallijauheiden yhdistäminen polymeereihin, kuten vaha ja polypropeenisideaineet, "raaka-aineseoksen" tuottamiseksi, joka ruiskutetaan nesteenä muottiin käyttämällä muovisia ruiskuvalukoneita. Valettu tai "vihreä osa" jäähdytetään ja poistetaan muotista. Seuraavaksi osa sidosaineesta poistetaan käyttämällä liuotinta, lämpöuuneja, katalyyttistä prosessia tai menetelmien yhdistelmää. Tuloksena oleva, hauras ja huokoinen (40 tilavuusprosenttia "ilmaa") osa on tilassa, jota kutsutaan "ruskeaksi" vaiheeksi. Käsittelyn parantamiseksi usein poisto ja sintraus yhdistetään yhdeksi prosessiksi. Sintraus lämmittää jauheen lämpötilaan lähellä sulamispistettä suojaavassa ilmakehässä olevassa uunissa hiukkasten tiivistämiseksi kapillaarivoimilla sintrausprosessissa . MIM-osat sintrataan usein lämpötiloissa, jotka ovat lähes riittävän korkeat indusoimaan osittaista sulamista prosessissa, jota kutsutaan nestefaasisintraamiseksi. Esimerkiksi ruostumaton teräs voidaan kuumentaa lämpötilaan 1350 - 1400 celsiusastetta). Diffuusionopeudet ovat korkeat, mikä johtaa suureen kutistukseen ja tiivistymiseen. Tyhjiössä suoritetun kiinteän aineen tiheys on tavallinen 96–99%. Lopputuotteen metalli on verrattavissa mekaanisiin ja fysikaalisiin ominaisuuksiin hehkutettujen osien kanssa, jotka on valmistettu klassisilla metallintyöstömenetelmillä. Sintrauksen jälkeiset lämpökäsittelyt MIM: lle ovat samat kuin muilla valmistusreiteillä, ja suurella tiheydellä MIM-komponentti on yhteensopiva metallisten käsittelykäsittelyjen, kuten pinnoituksen , passivoinnin , hehkutuksen, hiilen muodostamisen, nitridin ja saostumisen kovettumisen kanssa.
Sovellukset
Metalli ruiskuvalettujen osien taloudellisen edun ikkuna on pienikokoisten osien monimutkaisuus ja tilavuus. MIM-materiaalit ovat verrattavissa kilpailevien menetelmien avulla muodostettuun metalliin, ja lopputuotteita käytetään monissa teollisuus-, kaupallisissa, lääketieteellisissä, hammaslääketieteellisissä, ampuma-aseissa, ilmailu- ja autosovelluksissa . Mittatoleranssit ± 0,3% ovat yleisiä ja lähempien toleranssien saavuttamiseksi tarvitaan koneistus. MIM voi tuottaa osia, joissa on vaikeaa tai jopa mahdotonta valmistaa tuotetta tehokkaasti muilla valmistuskeinoilla. Ihannetapauksessa on parasta parhaiten asettaa vähintään 75 mittaeritelmää komponentista, jonka enimmäiskoko on vain 25 mm ja paino 10 g - kuten esimerkiksi kellolaatikoille, matkapuhelinpistokkeille ja kannettavan tietokoneen saranoille. Korkeammat kustannukset perinteisille valmistusmenetelmille, jotka ovat ominaisia osien monimutkaisuudelle, kuten sisäiset / ulkoiset kierteet, pienentäminen tai tunnistusmerkinnät, eivät yleensä lisää MIM-toiminnan kustannuksia ruiskuvalun joustavuuden vuoksi.
Muita suunnitteluominaisuuksia, jotka voidaan toteuttaa MIM-operaatioon, ovat tuotekoodit, osanumerot tai päiväysleimat; osat, jotka on valmistettu niiden nettopainoon vähentäen materiaalijätettä ja kustannuksia; Tiheys säädettiin 95–98%: iin; Osien yhdistäminen ja monimutkaiset 3D- geometriat.
Kyky yhdistää useita toimintoja yhdeksi prosessiksi varmistaa, että MIM onnistuu säästämään toimitusaikoja ja kustannuksia tarjoamalla merkittäviä etuja valmistajille. Metallin ruiskuvaluprosessi voi olla vihreä tekniikka, koska hukka vähenee merkittävästi verrattuna "perinteisiin" valmistusmenetelmiin, kuten 5-akselinen CNC-työstö. Jotkut vanhemmista toiminnoista aiheuttavat kuitenkin myrkyllisiä päästöjä, kuten formaldehydi, hävittävät klooratut liuottimet, ja niiden on poltettava vaha tai muut polymeerit, mikä johtaa kasvihuonekaasupäästöihin.
MIM-prosessia hyödyntäen on saatavana laaja valikoima materiaaleja. Perinteisiin metallintyöstöprosesseihin liittyy usein huomattava määrä materiaalijätettä, mikä tekee MIM: stä erittäin tehokkaan vaihtoehdon valmistaa monimutkaisia komponentteja, jotka koostuvat kalliista / erikoiseoksista ( koboltti-kromi , 17-4 PH ruostumaton teräs , titaaniseokset ja volframikarbidit ). MIM on käyttökelpoinen vaihtoehto, kun vaaditaan erittäin ohut seinämääritys (eli 100 mikrometriä). Lisäksi EMI-suojausvaatimukset ( sähkömagneettiset häiriöt ) ovat esittäneet ainutlaatuisia haasteita, jotka saavutetaan menestyksekkäästi erikoislejeerinkien avulla.