הזרקת מתכת (MIM) היא טכנולוגיית ייצור מתקדמת כמעט-מוכנה, המשלבת באופן עמוק מטלורגיה אבקה והזרקת פלסטיק. הודות ליתרון המרכזי שלה ביכולת להשיג ייצור בקנה מידה גדול ובדיוק גבוה של חלקי מתכת מורכבים, היא הפכה לבחירה חשובה להחליף תהליכי חיתוך, יציקה וחישול מסורתיים בייצור מודרני.

טכנולוגיה זו יוצרת ישירות מוצרי מתכת בדיוק מימדי גבוה ומבנים מורכבים על ידי ערבוב אבקת מתכת עם חומרי קשירה ליצירת חומר מזין, ולאחר מכן באמצעות הזרקה, הסרת זיגוג, סינטור ותהליכים אחרים.

 

מהי הזרקת מתכת

הליבה של תהליך הזרקת מתכת (MIM) היא ערבוב אבקת מתכת דקה במיוחד עם חומר מקשר תרמופלסטי ביחס מסוים, ולאחר מכן, באמצעות ערבוב וגרנולציה, לייצר חומר מזין בעל נזילות ופלסטיות טובות. החומר מזין מוזרק לחלל של תבנית מדויקת תחת לחץ גבוה ליצירת גוף ירוק על ידי הדמיית תהליך הזרקת פלסטיק, ולאחר מכן החומר המקשר בגוף הירוק מוסר באמצעות תהליך דה-גלאז'.

לבסוף, באמצעות סינטור בטמפרטורה גבוהה, חלקיקי אבקת המתכת עוברים קשר וצפיפות מטלורגית, ובסופו של דבר מקבלים רכיבי מתכת בדיוק גבוה וצורות מורכבות הקרובות לצפיפות התאורטית.

מהות תהליך ה-MIM היא להשיג ייצור המוני של מוצרי מתכת באמצעות טכנולוגיית יציקה מפלסטיק, המשלבת את תכונות החומר המתכתי של מטלורגיה אבקתית עם גמישות התהליך של יציקה בהזרקה מפלסטיק. מאפייני הליבה שלו משתקפים בשלושה היבטים:

1. חופש גיבוש גבוההוא יכול ליצור מבנים תלת-ממדיים מורכבים עם חורים צדדיים, הברגות פנימיות, חורים צולבים ודפנות דקות (> 0.3 מ"מ), ויכול להשיג עיצוב משולב רב-רכיבי, תוך הפחתת התהליכים הבאים. הרכבה תהליכים.
2. דיוק מימדים גבוהניתן לשלוט בסבילות המימדית של המוצר המוגמר בטווח של ±0.3%, וחספוס פני השטח Ra הוא ≤1.6 מיקרומטר. זה שייך לתהליך עיצוב צורה כמעט נטו, מה שמפחית משמעותית את עלות העיבוד העדין.
3. תאימות חומרים חזקהבתגובה לדרישות הייצור ההמוני התעשייתי, חומרי מתכת בסיסיים כגון נירוסטה, פלדת פחמן, נחושת וסגסוגות נחושת יכולים כולם להשיג תאימות בוגרת לתהליך MIM, והתכונות המכניות של המוצרים המוגמרים יכולות להיות דומות לאלו של חישולים.

עקרון העבודה של תהליך MIM

תהליך הייצור כולו של MIM כולל חמישה שלבים עיקריים: הכנת החומר, הזרקה, הסרת שומנים, סינטור וטיפול לאחר מכן. שליטה טובה בהגדרות התהליך קובעת את הגודל, האיכות וגימור פני השטח של המוצר הסופי.

ההיגיון המרכזי של התהליך כולו הוא "יצירת אבקת מתכת באמצעות חומר מקשר, ולאחר מכן דפיזת אבקת המתכת באמצעות הסרת גלזורה וסינטור". עבור חומרים נפוצים כגון נירוסטה, פלדת פחמן ונחושת, פרמטרי התהליך של כל שלב תוקנו. עקרון העבודה הספציפי והפעולות המרכזיות הם כדלקמן:

(1) הכנת האכלה

הכנת הזנה מורכבת בעיקר מתערובת של אבקות מתכת קטנות מאוד (נירוסטה, פלדת פחמן, נחושת) וחומרי קשירה. אנו יוצרים אותן לגרגירים קטנים. גרגירים אלה יציבים, קלים לעיצוב ואחידים. הם מספקים חומרים מתאימים ליציקה בהזרקה.

1. אחוז חומרי גלם:

אבקת מתכת היא 75%-85% לפי נפח. חומר מקשר הוא 15%-25%.

החומר המקשר מורכב בדרך כלל מחומרים בסיסיים כגון פוליאתילן (PE) ופוליפרופילן (PP), פלסטיקים פתלטים וחומרי סיכה חומצה סטארית. היחס מותאם בהתאם למאפייני אבקת המתכת.

2. חימום וערבוב:

הכניסו את אבקת המתכת והחומר המקשר למיקסר. חממו וערבבו בטמפרטורה של 150-200 מעלות צלזיוס. החומר המקשר יימס לחלוטין ויכסה את האבקה באופן שווה. כך נוצרת תערובת אחידה ומונעת מהאבקה להתקבץ.

3. גרנולציה וסינון:

קררו את החומר המותך המעורב. לאחר מכן כתשו אותו וסננו אותו. בצעו הזנות גרגירים של 2-5 מ"מ. זה מבטיח שמכונת ההזרקה תפעל כראוי.

(2) הזרקת דפוס

ליבת תהליך ההזרקה היא הפיכת חומר הזנה לפלסטי באמצעות טמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה ומילוי חלל התבנית. לאחר קירור והתמצקות, התבנית מוסרת כדי לקבל את הגוף הירוק, המתאים לחומרים כמו נירוסטה, פלדת פחמן ונחושת.

1. הזנת פלסטליזציה:

הוסיפו את חומר ההזנה הגרגירי למכונת ההזרקה. חממו אותו בין 160 מעלות צלזיוס ל-220 מעלות צלזיוס. הוא יימס ויזרום בקלות.

2. הזרקה בלחץ גבוה:

החומר הנוזלי מוזרק לתבנית תחת לחץ גבוה של 50-200 מגה פסקל. יש לתכנן את התבנית מראש בהתבסס על קצב הצטמקות הסינטור של חומר המתכת, עם תוספת הצטמקות שמורה.

3. קירור ופירוק עובש:

החומר המותך מתקרר לטמפרטורת החדר. החומר המקשר מתקשה ויוצר את הצורה. קירור אורך לפחות 3 דקות. קירור מהיר עלול לגרום לסדקים.

(3) הסרת שומנים

הסרת שומנים היא תהליך של הסרת חומר הקשר מהגוף הירוק כדי לקבל גוף ירוק נקבובי, נטול שומנים ובעל חוזק מסוים, כהכנה לסינטור שלאחר מכן.

הקושי העיקרי של הסרת גלזורה טמון בשליטה על קצב האידוי של החומר המקשר. אם הוא נעלם מהר מדי, ייווצר לחץ בתוך הגוף הירוק. זה מוביל לסדקים ובועות. לכן עלינו להסירו לאט. בתעשייה, משתמשים בדרך כלל בפלדת אל-חלד, פלדת פחמן ונחושת עם שילוב של הסרת שומנים באמצעות ממס והסרת שומנים תרמית.

1. הסרת שומנים באמצעות ממס:

יש להשרות את הגוף הירוק באתנול או באצטון. פעולה זו מסירה את החלקים המסיסים של החומר המקשר. היא יוצרת נקבוביות קטנות. נקבוביות אלו משמשות כתעלות להסרת שומנים בחום. כמות החומר המקשר הנותרת חייבת להיות מתחת ל-10%.

2. הסרת שומנים בחום:

הניחו את הגוף הירוק שעבר טיפול מראש בכבשן. חממו אותו באיטיות ל-200-400 מעלות צלזיוס. מהירות החימום חייבת להיות 5 מעלות צלזיוס לדקה או פחות. החומר המכרז שנותר יהפוך לגז וייעלם. התהליך כולו משתמש באטמוספירת חנקן. זה מגן על פלדת פחמן ונחושת מפני חמצון.

3. בדיקה לאחר הסרת שומנים:

בדקו את כמות החומר המכרז שנותר. אסור שכמותה תעלה על 0.5%. בדקו שהחלק במצב תקין. הסירו מוצרים שאינם מתאימים. הם יפגעו בתוצאת הסינטרציה.

(4) סינטור

ליבת תהליך הסינטור היא הצבת החלקיקים לאחר הסרת השומן בכבשן סינטור בטמפרטורה גבוהה וחימומו ל-85%-90% מנקודת ההיתוך של חומר המתכת, מה שגורם לחלקיקי אבקת המתכת לעבור דיפוזיה אטומית, קשר מתכות והתגבשות מחדש, תוך סגירה הדרגתית של הנקבוביות כדי להשיג צפיפות, ובסופו של דבר קבלת מוצר מתכת בעל צפיפות קרובה לרמה התיאורטית.

עבור שלושת החומרים הנפוצים - פלדת אל-חלד, פלדת פחמן ונחושת - גובשו סטנדרטים ברורים לפרמטרים של תהליך הסינטור. הפעולות המרכזיות הספציפיות הן כדלקמן:

1. אטמוספרת סינטור:

עבור פלדת אל-חלד, משתמשים באטמוספרת מימן או אמוניה מפורקת (נוגד חמצון); עבור פלדת פחמן, משתמשים באטמוספרה מעורבת של חנקן ומימן; עבור נחושת, משתמשים באטמוספרת חנקן טהורה כדי למנוע חמצון חומר או היווצרות תרכובות שבירות בטמפרטורות גבוהות.

2. פרמטרים מרכזיים:

טמפרטורת סינטור לפלדת אל-חלד: 1300-1350℃, החזקה למשך 2-3 שעות; טמפרטורת סינטור לפלדת פחמן: 1250-1300℃, החזקה למשך 1.5-2.5 שעות; טמפרטורת סינטור לנחושת: 850-950℃, החזקה למשך 1-2 שעות. קצב החימום נשלט על 2-5℃/דקה.

3. אפקט הצפיפות:

לאחר סינטור, הצפיפות של מוצרי נירוסטה, פלדת פחמן ונחושת יכולה להגיע ל-95%-98% (קרוב לצפיפות התיאורטית), עם מיקרו-מבנה אחיד ותכונות מכניות דומות לאלה של חישולים.

(5) לאחר עיבוד

ליבת הטיפול לאחר העיבוד היא ביצוע תיקוני דיוק ושיפורי ביצועים של מוצרים מוגמרים מסונטרים בהתבסס על דרישות היישום של המוצרים, כדי לעמוד בדרישות השימוש הסופיות. עבור מוצרי נירוסטה, פלדת פחמן ונחושת, שיטות הטיפול לאחר העיבוד כוללות בעיקר טיפול בחום, טיפול פני שטח ועיבוד שבבי מדויק, ויכולת ההסתגלות לתהליך חזקה.

1. טיפול בחום:

אנו מחממים ומעבדים פלדת פחמן באמצעות חישול וריפוי. זה מגביר את קשיותה ואת עמידותה בפני שחיקה. אנו מטפלים בפלדת אל-חלד באמצעות הזדקנות בתמיסה. זה מגביר את עמידותה בפני קורוזיה ואת חוזקה. אנו מחשלים נחושת כדי להפוך אותה לפלסטית יותר ולשפר את המוליכות החשמלית שלה.

2. טיפול שטח:

אנו מבצעים טיפולי שטח שונים בהתאם לצרכים. אלה כוללים ליטוש (Ra≤0.8μm), התזת חול וציפוי אבץ או ניקל להתנגדות לקורוזיה. אנו משתמשים בטיפול חמצון כדי להגן על מוצרי נחושת.

3. עיבוד שבבי מדויק:

אנו מבצעים חיתוך קל על חלקים בעלי דיוק גבוה כמו חורי הברגה וחורי מיקום. אנו שולטים בסבילות הגודל בטווח של ±0.01 מ"מ. זה עונה על צרכי ההרכבה.

4. עיצוב:

אנו משתמשים בעיצוב קר על מוצרים שמשנים מעט צורה לאחר סינטור. זה מחזיר את הגודל הנכון שלהם.

חומר הליבה עבור MIM

• הזרקת מתכת משתמשת בחומרים הבאים:
• פלדת אל-חלד (SS): בעלת עמידות גבוהה בפני קורוזיה וחוזק מכני. היא נמצאת בשימוש נרחב בתעשיות הרכב, הרפואה והחלל. תעשיות אלו זקוקות למוצרים עמידים שיתאימו לסביבות קשות.
• פלדת פחמן (CS): משמשת לחלקים הדורשים חוזק וקשיחות גבוהים. היא זולה ושימושית. היא משמשת בתעשיות רבות, כמו גלגלי שיניים, מחברים וחלקי רכב.
• קובלט-כרום (Co-Cr): הוא חזק, עמיד בפני שחיקה וקורוזיה. הוא נמצא בשימוש נרחב בשתלים רפואיים ובכלים כירורגיים. תחומים אלה דורשים מוצרים בעלי אמינות גבוהה מאוד.
• פלדת כלים M2: פלדת כלים M2 מתאימה היטב ל-MIM לייצור כלים ותבניות חזקות. יש לה קשיות גבוהה, קשיחות טובה ועמידות מעולה בפני שחיקה. היא נמצאת בשימוש נרחב לחיתוך כלים וחלקים תעשייתיים הנמצאים תחת עומס גבוה.
• טיטניום (Ti): טיטניום פופולרי ב-MIM בזכות משקלו הקל, חוזקו הגבוה ועמידותו בפני קורוזיה. יש לשלוט בקפידה על הסרת הקישור והסינטור כדי להגן על תכונותיהם. הוא נמצא בשימוש נרחב בתעשיות התעופה והחלל, הרפואה ומוצרי הספורט.
• נחושת: ניתן לעבד נחושת בטכנולוגיית MIM. אך היא דורשת בקרה מדויקת מאוד של אטמוספירת הסינטר. לכן היישום שלה מוגבל יותר מסגסוגות פלדה וניקל.
• סגסוגות ניקל (אינקונל): סגסוגות ניקל עמידות בטמפרטורות גבוהות ובעלות חוזק גבוה. הן נמצאות בשימוש נרחב בתחומי התעופה והחלל, החשמל והכימיה. תעשיות אלו פועלות לעתים קרובות בתנאים קיצוניים.
• סגסוגת אלומיניום 6061: ניתן להשתמש באלומיניום 6061 עם MIM בטכנולוגיה מיוחדת. אך שיטה זו אינה נפוצה. אלומיניום דורש תנאי סינטור מיוחדים.
• סגסוגת אלומיניום 7075: ניתן לייצר אלומיניום 7075 באמצעות MIM בתנאים מיוחדים. אך הוא אינו בשימוש נרחב. הוא דורש הגדרות סינטור לא סטנדרטיות.
• סגסוגות ברזל-פחמן: סגסוגות ברזל-פחמן מייצרות חלקים בעלי חוזק גבוה ויכולת עיבוד טובה. הן משמשות בתעשיות הרכב והתעשייה הכללית. הן מייצרות חלקים כמו שסתומים וגלגלי שיניים.

היתרונות והחסרונות של MIM

תהליך MIM, עם יתרונותיו של טכנולוגיה בוגרת, יכולת הסתגלות רחבה ויעילות ייצור המוני גבוהה, הפך לטכנולוגיה המרכזית לייצור חלקי מתכת קטנים ומורכבים. עם זאת, עקב מגבלות מאפייני חומרי הגלם, קשרי התהליך ודרישות הציוד, עדיין יש לו מגבלות מסוימות.

יתרונותיו וחסרונותיו כאחד קשורים מאוד לתרחישי ייצור של כמויות גדולות, גדלים קטנים ומבנים מורכבים. בתרחישים כאלה, יתרונותיו משמעותיים, בעוד שניתן להתגבר בהדרגה על מגבלותיו באמצעות אופטימיזציה של תהליכים ובקרה סטנדרטית, כדלקמן:

(1) יתרונות

1. יש לו רמה גבוהה של חופש עיצוב ויכול להשיג ייצור המוני משולב של מבנים מורכבים

זהו היתרון המרכזי של תהליך MIM. הוא יכול ליצור מבנים מורכבים שקשה לעבד באמצעות חיתוך, יציקה וחישול מסורתיים, כולל חלקי מתכת קטנים עם חורים צדדיים, הברגות פנימיות, חורים צולבים ודפנות דקות (> 0.3 מ"מ), ויכול להשיג עיצוב משולב רב-רכיבי, תוך צמצום תהליכי ההרכבה הבאים.

לדוגמה, מבנה ההרכבה המורכב של מחברים אלקטרוניים מפלדת אל-חלד נוצר בבת אחת באמצעות תהליך MIM, מה שמגדיל את יעילות הייצור ביותר מ-50% בהשוואה לתהליך ההרכבה המסורתי.

2. יש לו שיעור ניצול חומרים גבוה ויתרון משמעותי בעלויות בייצור המוני.

שיעור ניצול החומרים בתהליך MIM יכול להגיע ליותר מ-98%, נתון גבוה בהרבה מזה של עיבוד חיתוך מסורתי (30%-50%). במיוחד עבור חומרים המיוצרים בייצור המוני כמו פלדת פחמן, נירוסטה ונחושת, הוא מפחית משמעותית את בזבוז חומרי הגלם.

בינתיים, תהליך זה יכול להשיג ייצור המוני אוטומטי. יישום תבניות מרובות חללים מפחית משמעותית את העלות ליחידה ככל שהתפוקה עולה. עבור מוצרים עם תפוקה שנתית של מעל 100,000 יחידות, העלות נמוכה ב-30% עד 50% מזו של עיבוד חיתוך מדויק.

3. טכנולוגיית חומרי הליבה בוגרת, וביצועי המוצר המוגמר יציבים וניתנים להתאמה.

תהליך ה-MIM עבור שלושת חומרי הליבה של פלדת אל-חלד, פלדת פחמן ונחושת עבר סטנדרטיזציה מלאה. הפרמטרים של כל חוליה, כגון הכנת אבקה, הזנה וערבוב, הסרת גלזורה וסינטור, ברורים, ותפוקת המוצרים המוגמרים יכולה להגיע ליותר מ-95%.

יתר על כן, ניתן לווסת את ביצועי המוצרים המוגמרים באמצעות טיפול בחום. לדוגמה, קשיות פלדת הפחמן משתפרת משמעותית לאחר חישול וקיבוע, עמידות הקורוזיה של פלדת אל-חלד משתפרת לאחר הזדקנות בתמיסה, והפלסטיות והמוליכות החשמלית של הנחושת ממוטבות לאחר חישול, ועומדות בדרישות הביצועים של תחומים שונים.

4. דיוק מימדי גבוה ועיצוב כמעט סופי מפחיתים עיבוד עדין

ניתן לשלוט בסבילות המימדית של המוצר המוגמר בטווח של ±0.3%, וחספוס פני השטח Ra הוא < 1.6 מיקרון. עבור מוצרי נירוסטה, פלדת פחמן ונחושת, נדרשת רק כמות קטנה של עיבוד עדין עבור חלקים בעלי דיוק גבוה, או שאפילו אין צורך בעיבוד כלל, מה שמפחית משמעותית את עלות העיבוד העדין.

לעומת זאת, הסבילות של יציקת מתכת מסורתית היא ±1%-2%, מה שדורש מספר רב של הליכי עיבוד עדינים.

5. לציוד ולתהליך יש יכולת הסתגלות חזקה וקלים להשגת שדרוגים בקו הייצור

ניתן לשנות מעט את ציוד הייצור של MIM בהתבסס על ציוד הזרקת פלסטיק, ואין צורך להתאים באופן משמעותי את פרמטרי התהליך עבור נירוסטה, פלדת פחמן ונחושת. מפעלי עיבוד חומרה מסורתיים יכולים לשדרג במהירות את קווי הייצור שלהם עם עלויות השקעה נמוכות ותשואות מהירות.

(2) חסרונות

ישנן מגבלות על גודל המוצר ועובי הדופן.

1. בשל המגבלות של ציוד הזרקה ותנורי סינטור, תהליך MIM מתאים לייצור חלקי מתכת קטנים בעלי דופן דקה. באופן כללי, הגודל המרבי של המוצר הוא <100 מ"מ, המשקל <50 גרם ועובי הדופן הוא >0.3 מ"מ.

עבור מוצרי נירוסטה, פלדת פחמן ונחושת גדולים (מעל 200 מ"מ) ובעלי דופן עבה (מעל 10 מ"מ), פגמים כגון סינטור לא אחיד, צפיפות נמוכה ועיוות נוטים להתרחש, מה שמקשה על הבטחת ביצועים עקביים.

2. מחזור הפירוק והסינטור ארוך, ויעילות הייצור הכוללת נמוכה מזו של הזרקת פלסטיק.

מחזור הסרת הזיגוג של תהליך MIM הוא בדרך כלל 8 עד 24 שעות, ומחזור הסינטור הוא שעה עד 3 שעות, שהוא ארוך בהרבה מזה של הזרקת פלסטיק (מספר שניות עד מספר דקות).

אפילו עבור מוצרי נחושת עם טמפרטורות סינטור נמוכות יחסית, מחזור התהליך הכולל עדיין ארוך יותר מזה של יציקה מסורתית, דבר שמשפיע במידה מסוימת על יעילות הייצור.

3. קצב הצטמקות הסינטור גדול, וקשה לשלוט בגודל

קצב הצטמקות הסינטור של מוצרי MIM העשויים מפלדת אל-חלד, פלדת פחמן ונחושת הוא 14%-20%, גבוה בהרבה מזה של יציקת מתכת (< 5%). אפילו התנודה הקטנה ביותר בקצב הצטמקות הסינטור עלולה להוביל לסטיות ממדיות במוצרים המוגמרים.

לכן, יש צורך לשלוט במדויק במספר קישורים כגון מאפייני אבקה, אחידות הזנה וטמפרטורת סינטור, דבר המציב דרישות גבוהות לבקרת התהליך.

4. עלות התבנית גבוהה, מה שהופך אותה מתאימה לייצור המוני

התבניות לתהליך MIM הן תבניות מדויקות שיש לתכנן בנפרד בהתבסס על קצב הצטמקות הסינטור של חומרים שונים. חומרי התבנית הם בדרך כלל פלדת תבנית איכותית, עם דרישות דיוק עיבוד גבוהות. עלות פיתוח התבנית גבוהה, ומחזור הפיתוח ארוך (1-2 חודשים).

עבור ייצור בכמויות קטנות עם תפוקה שנתית של פחות מ-10,000 יחידות, עלות התבניות מוקצית לכל מוצר בנפרד, מה שיוביל לעלות כוללת גבוהה יחסית.

גורמים המשפיעים על ביצועי MIM

ביצועי המוצר של MIM מושפעים באופן מקיף מארבעה ממדים של גורמים: מאפייני חומרי גלם, פרמטרי תהליך, דיוק הציוד ובקרת תהליך. גורמי ההשפעה המרכזיים הספציפיים ומנגנוני הפעולה של ארבעת הממדים הם כדלקמן:

(1) מאפייני חומר גלם

מאפייני חומרי הגלם כוללים את אלו של אבקות מתכת וחומרי קשירה. ביניהם, מאפייני אבקות המתכת הם הגורמים המשפיעים ביותר, בעוד שמאפייני חומרי הקשירה משפיעים על יציבות תהליך העיצוב.

1. לאבקת מתכת מספר מאפיינים עיקריים:

גודל החלקיקים, צורתם, תכולת החמצן ותכולת הפחמן עבור פלדת פחמן.

אם החלקיקים גדולים מדי, החומר המזוהה לא יזרום היטב, והמוצר המסונטר לא יהיה צפוף.

יותר מדי חמצן ייצור זיהומים קשים במהלך הסינטר. זה הופך את המוצר לפחות חזק וקשוח.

אם תכולת הפחמן בפלדת פחמן שגויה, הקשיות לאחר טיפול בחום לא תהיה יציבה.

2. מאפייני קלסר:

הנוסחה, יכולת הזרימה ויכולת ההסרה של החומר המקשר משפיעות על ההזנה, על הגוף הירוק ועל תוצאת ההסרת גלזורה.

אם יש מעט מדי פלסטייזר, חומר ההזנה מתקשה. הוא יכול בקלות לחסום את התבנית במהלך ההזרקה. יותר מדי חומר סיכה מחליש את הגוף הירוק. הוא נשבר בקלות כשמוציאים אותו מהתבנית. שאריות חומר מקשר גורמות לחורים ובועות לאחר הסינטר.

(2) פרמטרים של תהליך

הגדרות התהליך העיקריות של MIM הן הזרקה, הסרת גלזורה וסינטור. לחומרים שונים יש טווחי בקרה משלהם. עלינו לשמור על השגיאה בטווח של ±5%.

1. פרמטרים של הזרקת דפוס:

טמפרטורה, לחץ וזמן החזקה משפיעים על צפיפות ואיכות הגוף הירוק. טמפרטורה נמוכה גורמת לחומר למלא את התבנית בצורה גרועה. לחץ נמוך גורם לחורים ושקעים בגוף הירוק. זמן החזקה קצר יוצר לחץ פנימי. החלק ישנה בקלות את צורתו לאחר סינטור.

2. פרמטרים של הסרת שומנים:

קצב הסרת השומנים, טמפרטורת הסרת השומנים ואווירת הסרת השומנים הם המפתח. אם הטמפרטורה עולה יותר מדי, החומר המקשר מתאדה במהירות. זה גורם לגוף הירוק להיסדק וליצור בועות. הסרת שומנים באוויר עלולה לחמצן נירוסטה, פלדת פחמן ואבקת נחושת. זה ישפיע על תוצאת הסינטור.

3. פרמטרים של סינטור:

טמפרטורת הסינטר, זמן ההחזקה והאווירה הם הגורמים המרכזיים. הם קובעים את הצפיפות והחוזק של המוצר הסופי.

טמפרטורה נמוכה מובילה לדיפוזיה אטומית לא מספקת וצפיפות נמוכה. טמפרטורות גבוהות מדי מובילות לצמיחת גרגירים ולירידה בקשיחות. אם אווירת הסינטור אינה נכונה, המתכת עלולה להתחמצן או ליצור חומרים שבירים.

(3) דיוק הציוד

תהליך MIM דורש ציוד מדויק ויציב. שגיאות בציוד ישנו את פרמטרי התהליך. דבר זה ישפיע על איכות המוצרים. ציוד מרכזי כולל מכונות הזרקה, תנורי הסרת שומנים ותנורי סינטור.

1. מכונת הזרקה:

דיוק בקרת הלחץ ודיוק בקרת הטמפרטורה של הבורג משפיעים ישירות על אחידות הפלסטליזציה של ההזנה.

2. תנור סינטור:

אפילו בקרת טמפרטורה ואווירה מדויקת חשובות מאוד.

3. ציוד בדיקה:

מכונות בדיקה מדויקות משפיעות על נכונות בדיקות החומרים והמוצרים. הן מספקות נתונים שימושיים לשיפור תהליך הייצור.

היישומים של טכנולוגיית MIM

תהליך ה-MIM, עם יתרונותיו של טכנולוגיה מתקדמת, עלות ניתנת לשליטה ויעילות ייצור המוני גבוהה, יושם באופן נרחב בתחומים תעשייתיים רבים כגון מוצרי אלקטרוניקה, ייצור רכב, כלי חומרה, מכשירים אלקטרוניים וחשמליים, מכונות כלליות ומכשירים רפואיים.

(1) מוצרי אלקטרוניקה

מוצרי אלקטרוניקה צרכנית הם תחום היישומים הבוגר ביותר של טכנולוגיית MIM. הדרישות המרכזיות הן דיוק, מזעור, עמידות בפני קורוזיה ומראה טוב. המוצרים הם בעיקר חלקים מיקרו-מורכבים במידות הנעות בין 1 ל-10 מ"מ. מוצרים אופייניים כוללים מחזיקי כרטיסי SIM, תושבות למצלמה, רכיבי ממשק Type-C וכו'.

(2) ייצור רכב

ייצור רכב הוא תחום יישום חשוב של טכנולוגיית MIM. הדרישות המרכזיות הן חוזק גבוה, עמידות בפני שחיקה, עמידות בפני טמפרטורה גבוהה, מוליכות חשמלית וייצור יציב בקבוצות. המוצרים מכסים חלקים מדויקים קטנים עבור מערכות כוח לרכב, מערכות אלקטרוניות ומערכות בטיחות, כגון גופי שסתומי ABS, מחברי סוללה וגלגלי שיניים מדויקים עבור מערכות בקרה אלקטרוניות.

(3) כלי עבודה לחומרה

תחום כלי העבודה בחומרה הוא תרחיש היישום המרכזי של תהליך MIM מפלדת פחמן. הדרישות המרכזיות הן עלות נמוכה, חוזק גבוה ועמידות בפני שחיקה. המוצרים הם בעיקר אביזרים לכלי עבודה קטנים, כגון צירים מסתובבים למספריים, קליפסים למפתחות מפתחות, מחברים ללהבים של סכינים וכו'. אין דרישות מיוחדות לעמידות בפני קורוזיה.

(4) הנדסת אלקטרוניקה וחשמל

הדרישות המרכזיות בתחום האלקטרוניקה והנדסת החשמל הן מוליכות חשמלית גבוהה, מוליכות תרמית גבוהה ודיוק. היישומים כוללים הדקי מחבר, ליבות שנאים, גופי קירור וכו'.

(5) מכשור רפואי

לתחום המכשור הרפואי יש דרישות גבוהות ביותר לעמידות בפני קורוזיה, ביו-תאימות ודיוק של מוצרים. זהו תרחיש היישום המרכזי של תהליך MIM מפלדת אל-חלד 316L, כגון מלקחיים למכשירים כירורגיים זעיר פולשניים, קליפסים לעוצרי דימום, אביזרים למכשירים דנטליים וכו'.

 

השוואה בין MIM לסוגים אחרים של הזרקת דפוס

ממד ההשוואה	MIM	דפוס הזרקת פלסטיק	יציקת מתכת
חומר עיצוב	אבקה דקה במיוחד של נירוסטה/פלדת פחמן/נחושת + קלסר	פלסטיק תרמופלסטי/תרמוסטי	בעיקר סגסוגת אלומיניום מותכת/סגסוגת אבץ/סגסוגת מגנזיום
דיוק גיבוש	גבוה, עם סבילות של ±0.3%, ומשטח חלק	סבילות גבוהה, ±0.1%-0.5%, קל ליצור מרקמים עדינים	בינוני, סבילות ±1%-2%, דורש גימור לאחר מכן
יצירת מורכבות	ניתן להשתמש בו לייצור מבנים מורכבים וקטנים כגון מבנים דקים, מיקרו-מחוררים ומבנים בעלי הברגה פנימית.	ניתן להשתמש בו עבור מבנים מורכבים, ויש לקחת בחשבון את זווית הטיוטה.	מתאים למבנים פשוטים ולמאפיינים עדינים ומורכבים שקשה ליצור
ביצועי המוצר	תכונות מתכת: חוזק גבוה, עמידות בחום, עמידות בפני קורוזיה/מוליכות חשמלית	הוא קל משקל ומבודד, אך בעל חוזק ועמידות בטמפרטורות נמוכים	תכונות מתכתיות: חוזק בינוני, עם כמה פגמים במיקרו-נקבוביות
שיעור ניצול החומרים	מעל 98%, כמעט נטו נוצר, עם מעט מאוד פסולת	יותר מ-95% מהשאריות ניתנות למחזור ישיר	80% עד 90%, עם הרבה פלאש על השער, הדורש התכה מחדש ומיחזור

מההשוואה, אנו יכולים להבין אותם בבירור. הזרקת פלסטיק משמשת למוצרי פלסטיק המיוצרים בייצור המוני. יציקת מתכת משמשת לחלקים פשוטים בינוניים וגדולים. יציקת מתכת (MIM) היא המתאימה ביותר לחלקי מתכת קטנים ומורכבים. זוהי טכנולוגיית ייצור מתקדמת.

סיכום

הערך המרכזי של תהליך MIM טמון בפתרון בעיית הייצור ההמוני של חלקי מתכת קטנים, מורכבים ומדויקים שקשה להשיג בתהליכי ייצור מסורתיים, ומילוי הפער הטכני של תהליכי חיתוך, יציקה ויציקה מסורתיים.

תהליך זה, עם יתרונותיו המרכזיים של חופש עיצוב גבוה, דיוק מימדי גבוה, שיעור ניצול חומרים גבוה ותכונות מכניות מצוינות של המוצר המוגמר, משלב את המאפיינים של תהליכים בוגרים, עלויות ניתנות לשליטה ויכולת הסתגלות רחבה לחומרים שונים.

זוהי טכנולוגיית ייצור המוני מרכזית בתחומים רבים כגון מוצרי אלקטרוניקה, ייצור רכב, כלי חומרה ומכשירי חשמל ואלקטרוניקה. זוהי טכנולוגיית ייצור מתקדמת המשלבת חדשנות טכנולוגית, בגרות תהליכית ומעשיות שוקית.

למה לבחור ב-Noble כיצרן ה-MIM שלכם

NOBLE הוא פתרון הייצור המותאם אישית והאמין שלכם. החל מתכנון אב טיפוס ועד לייצור, באמצעות משאבי ייצור עצומים, טכנולוגיה מתאימה, תהליך יעיל, הדרכה מקצועית ותהליך בדיקת איכות מושלם, אנו יכולים להפוך את הרעיונות שלכם למציאות.

ניתן לקבל הצעות מחיר מיידיות באינטרנט עבור חלקים יצוקים בהזרקת מתכת, החל מאב טיפוס מהיר ועד לייצור. ניתן למטב את פרויקטי הזרקת המתכת שלכם מבחינת זמני אספקה ​​ועלויות באמצעות פתרונות הייצור שלנו. NOBLE יכולה לעזור לכם לייצר את חלקי הזרקת המתכת שלכם לפי דרישה באיכות הגבוהה ביותר.

שירותי הזרקת מתכת בהתאמה אישית של NOBLE אידיאליים לייצור חלקים יצוקים במחירים תחרותיים ובאיכות גבוהה בזמני אספקה ​​מהירים, החל מבניית אב טיפוס של מתכת ועד ליציקת ייצור. מתקני ייצור משמעותיים עם מכונות חזקות ומדויקות מבטיחים שימוש באותם כלי יציקה ליצירת חלקים תואמים. יתרה מזאת, אנו מספקים ייעוץ מקצועי חינם עם כל הזמנת הזרקת מתכת, כולל ייעוץ לתכנון תבנית, בחירת חומרים וגימור עבור יישומי שימוש סופי ושיטות משלוח.

שאלות נפוצות

1. אילו דרישות מפתח צריכות לעמוד באבקות מתכת MIM?

גודל חלקיקים 10-45 מיקרומטר, כדוריות ≥0.9, תכולת חמצן נמוכה ופיזור גודל חלקיקים סביר כדי להבטיח אחידות חומר גלם וצפיפות סינטור.

2. מדוע תהליך הסרת הקישור ב-MIM מבוקר בקפדנות?

למנוע לחץ פנימי כתוצאה מהתנדפות מהירה של הקלסר, תוך הימנעות מסדיקה, בועות ועיוות של החלקים הירוקים.

3. מהו קצב הצטמקות טיפוסי של חלקי MIM בסינטור?

15%-20% בסך הכל; יש לשמור על תוספת הצטמקות בתכנון התבנית כדי להבטיח דיוק ממדי.