【知識(shí)分享】MIM金屬注射成型工藝介紹

發(fā)布時(shí)間：2023-04-28

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MIM，金屬注射成型技術(shù)，已成為粉末冶金領(lǐng)域中發(fā)展迅速、**發(fā)展前景的新型近凈成形技術(shù)，被譽(yù)為“世界上***的金屬零件成形技術(shù)”之一。

本文將介紹MIM工藝的基本概念、工藝流程、優(yōu)點(diǎn)、與其它工藝的比較、適合的零件類型及MIM應(yīng)用。

對(duì)于工程師來說，要想做好產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就需要主動(dòng)學(xué)習(xí)和了解MIM工藝。也許我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，我們可以通過使用MIM工藝降低成本。

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MIM基本概念

金屬注射成型，簡稱MIM（金屬注射成型）這是一種混合金屬粉末和粘合劑用于注射成型的方法。

首先將選定的粉末與粘結(jié)劑混合，然后將混合物造粒并注射成型為所需的形狀，通過脫脂和燒結(jié)除去粘結(jié)劑，從而獲得所需的金屬產(chǎn)品，或者在隨后的成型之后、表面處理、熱處理、機(jī)械加工等方式使產(chǎn)品更加完美。

MIM = 粉末冶金 + 注塑成型

MIM是典型的學(xué)科跨界產(chǎn)物事情，兩種完全不同的處理技術(shù)（粉末冶金和塑料注射成型）融為一體，使工程師可以擺脫傳統(tǒng)的束縛，通過塑料注射成型獲得低廉的價(jià)格、異型的不銹鋼、鎳、鐵、銅、鈦和其他金屬部件，因此比許多其他生產(chǎn)工藝具有更大的設(shè)計(jì)自由度。

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MIM的工藝過程

MIM工藝主要分為四個(gè)階段，包括制粒、注射、脫脂和燒結(jié)，以及隨后的機(jī)械加工或拉絲，如果需要的話、電鍍等二次加工技術(shù)。

2.1 造粒

細(xì)金屬粉末和石蠟粘合劑、熱塑性塑料以精確的比例混合?；旌线^程是在一個(gè)特殊的混合設(shè)備中進(jìn)行的，該設(shè)備被加熱到一定的溫度以熔化粘合劑。

在大多數(shù)情況下，使用機(jī)械混合，直到金屬粉末顆粒被粘合劑均勻包覆并冷卻形成顆粒（稱為原料）這些顆?？梢宰⑸涞侥Ｇ恢小?/span>

2.2 注射

將顆粒狀原料送入機(jī)器加熱，并在高壓下注射到模具型腔中，注射成型得到坯體該過程非常類似于塑料注射成型。模具可設(shè)計(jì)成多型腔以提高生產(chǎn)率，在設(shè)計(jì)模具型腔尺寸時(shí)應(yīng)考慮金屬零件燒結(jié)時(shí)的收縮。

2.3 脫脂

脫脂是將生胚中的粘結(jié)劑去除的過程，脫脂后得到褐色坯體這個(gè)過程通常分幾個(gè)步驟完成燒結(jié)前除去大部分粘結(jié)劑，剩下的部分可以支撐零件進(jìn)入燒結(jié)爐。

脫脂可以通過許多方法完成，*常用的方法是溶劑萃取。脫脂后的零件是半透性的，燒結(jié)時(shí)殘留的粘結(jié)劑很容易揮發(fā)。

2.4 燒結(jié)

脫脂后的棕坯放入高溫中、在高壓可控爐中。在氣體保護(hù)下緩慢加熱褐色坯體，以去除殘留的粘合劑。粘結(jié)劑完全去除后，褐色坯體會(huì)被加熱到非常高的溫度，由于顆粒的融合，顆粒之間的空隙會(huì)消失。棕色坯料定向收縮至其設(shè)計(jì)尺寸，并轉(zhuǎn)變成致密固體，從而獲得*終產(chǎn)品。

在燒結(jié)過程中，約有20會(huì)出現(xiàn)褐色坯體%的整體尺寸收縮。

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MIM的優(yōu)勢(shì)

MIM結(jié)合了粉末冶金和塑料注射成型的優(yōu)點(diǎn)，突破了傳統(tǒng)金屬粉末成型工藝在產(chǎn)品形狀上的限制，將塑料注射成型技術(shù)用于批量生產(chǎn)、復(fù)雜形狀零件高效成形的特點(diǎn)，成為現(xiàn)代制造高質(zhì)量精密零件的近凈成形技術(shù)，具有常規(guī)粉末冶金、機(jī)械加工和精密鑄造無可比擬的優(yōu)勢(shì)。

3.1 可成型高度復(fù)雜的零件

與其它金屬成形工藝如金屬板沖壓相比，、粉末成型、鍛造和機(jī)加工等MIM能夠構(gòu)成具有高度復(fù)雜幾何外形的零件。

普通來說，MIM也能夠完成塑料注射成型所能完成的復(fù)雜零件構(gòu)造。

應(yīng)用這一特性，運(yùn)用MIM有時(shí)機(jī)把本來由其它金屬成型加工的多個(gè)零件兼并為一個(gè)零件，簡化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，減少零部件數(shù)量，從而減少產(chǎn)品的裝配本錢。

3.2 材料利用率高

MIM成型是一種近凈成型的工藝，其零件其外形已接近*終產(chǎn)品形態(tài)，資料應(yīng)用率高，這一點(diǎn)關(guān)于貴重金屬的加工損失特別具有重要意義。

3.3 零件微觀組織均勻、密度高、性能好

MIM是一種流體成型工藝，粘接劑的存在保證了粉末的平均排布，從而可消弭毛坯微觀組織上的不平均，進(jìn)而使燒結(jié)制品密度可到達(dá)其資料的理論密度。

普通來說，MIM能夠到達(dá)理論密度的95%~99%，高致密性可使MIM零件強(qiáng)度增加、韌性增強(qiáng)、延展性和導(dǎo)電導(dǎo)熱性得到改善，磁性能進(jìn)步。

而傳統(tǒng)粉末成型壓制的零件，其密度**只能到達(dá)理論密度的85%，這主要是由于模壁與粉末以及粉末與粉末之間的摩擦力，使得壓制壓力散布不平均，也就招致了壓制毛坯在微觀組織上不平均，這樣就會(huì)形成壓制粉末冶金件在燒結(jié)過程中收縮不平均，因而不得不降低燒結(jié)溫度以減少這種效應(yīng)，從而使制品孔隙度大、資料致密性差、密度低，嚴(yán)重影響零件的機(jī)械性能。

3.4 效率高，易于實(shí)現(xiàn)大批量和規(guī)模化生產(chǎn)

MIM運(yùn)用注射機(jī)成型產(chǎn)品生坯，消費(fèi)效率大幅度進(jìn)步，合適大批量消費(fèi)；同時(shí)注射成型產(chǎn)品的分歧性、反復(fù)性好，從而為大批量和范圍化工業(yè)消費(fèi)提供了保證。

3.5 適用材料范圍寬，應(yīng)用領(lǐng)域廣闊

適用于MIM的金屬資料十分普遍，準(zhǔn)繩上任何可高溫澆結(jié)的粉末資料均可由MIM工藝制形成成零件，包括傳統(tǒng)制造工藝中的難加工資料和高熔點(diǎn)資料。

MIM能加工的金屬資料包括低合金鋼、不銹鋼、工具鋼、鎳基合金、鎢合金、硬質(zhì)合金、鈦合金、磁性資料、Kovar合金、精密陶瓷等。

此外，MIM也能夠依據(jù)用戶請(qǐng)求停止資料配方研討，制造恣意組合的合金資料，將復(fù)合資料成型為零件。

MIM成型有色合金鋁和銅在技術(shù)上是可行的，但是通常由其它更經(jīng)濟(jì)的方式進(jìn)行處理，如壓鑄或機(jī)加工。

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MIM與其它工藝的對(duì)比

MIM與其它工藝的對(duì)比，如下所示：