Công nghệ ép phun kim loại (MIM) là một công nghệ sản xuất tiên tiến đạt độ chính xác gần như tuyệt đối, tích hợp sâu sắc giữa luyện kim bột và ép phun nhựa. Với ưu điểm cốt lõi là khả năng sản xuất quy mô lớn và độ chính xác cao các chi tiết kim loại phức tạp, công nghệ này đã trở thành một lựa chọn quan trọng để thay thế các quy trình cắt, đúc và rèn truyền thống trong sản xuất hiện đại.

Công nghệ này trực tiếp tạo ra các sản phẩm kim loại có độ chính xác kích thước cao và cấu trúc phức tạp bằng cách trộn bột kim loại với chất kết dính để tạo nguyên liệu đầu vào, sau đó trải qua các quy trình như ép phun, khử men, thiêu kết, v.v.

 

Đúc phun kim loại là gì

Cốt lõi của phương pháp đúc phun kim loại (MIM) là trộn bột kim loại siêu mịn với chất kết dính nhiệt dẻo theo tỷ lệ nhất định, sau đó, thông qua quá trình trộn và tạo hạt, tạo ra hỗn hợp nguyên liệu có độ lưu động và độ dẻo tốt. Hỗn hợp nguyên liệu được bơm vào khoang khuôn chính xác dưới áp suất cao để tạo thành phôi thô bằng cách mô phỏng quá trình đúc phun nhựa, sau đó chất kết dính trong phôi thô được loại bỏ thông qua quá trình khử keo.

Cuối cùng, thông qua quá trình thiêu kết ở nhiệt độ cao, các hạt bột kim loại trải qua quá trình liên kết luyện kim và làm đặc, cuối cùng thu được các chi tiết kim loại có độ chính xác cao và hình dạng phức tạp gần với mật độ lý thuyết.

Bản chất của quy trình MIM là đạt được sản xuất hàng loạt các sản phẩm kim loại thông qua công nghệ đúc nhựa, kết hợp các đặc tính vật liệu kim loại của luyện kim bột với tính linh hoạt của quy trình ép phun nhựa. Các đặc điểm cốt lõi của nó được thể hiện ở ba khía cạnh:

1. Tự do tạo hình caoNó có thể tạo ra các cấu trúc ba chiều phức tạp với các lỗ bên, ren trong, lỗ chéo và thành mỏng (> 0.3 mm), và có thể đạt được khả năng tạo hình tích hợp nhiều thành phần, giảm thiểu các công đoạn tiếp theo. lắp ráp quy trình.
2. Độ chính xác kích thước caoDung sai kích thước của sản phẩm hoàn thiện có thể được kiểm soát trong phạm vi ±0.3%, và độ nhám bề mặt Ra ≤1.6μm. Đây là quy trình gia công gần đúng hình dạng, giúp giảm đáng kể chi phí gia công tinh.
3. Khả năng tương thích vật liệu mạnh mẽĐáp ứng nhu cầu sản xuất hàng loạt trong công nghiệp, các vật liệu kim loại cơ bản như thép không gỉ, thép cacbon, đồng và hợp kim đồng đều có thể đạt được khả năng tương thích với quy trình MIM hoàn thiện, và các tính chất cơ học của sản phẩm hoàn thiện có thể tương đương với sản phẩm rèn.

Nguyên lý hoạt động của quy trình MIM

Toàn bộ quy trình sản xuất MIM bao gồm năm bước chính: chuẩn bị vật liệu, ép phun, tẩy dầu mỡ, thiêu kết và xử lý sau gia công. Kiểm soát tốt các thiết lập quy trình quyết định kích thước, chất lượng và độ hoàn thiện bề mặt của sản phẩm cuối cùng.

Nguyên tắc cốt lõi của toàn bộ quy trình là “tạo thành bột kim loại thông qua chất kết dính, sau đó làm đặc bột kim loại thông qua quá trình khử men và thiêu kết”. Đối với các vật liệu thường dùng như thép không gỉ, thép cacbon và đồng, các thông số quy trình của mỗi bước đã được tiêu chuẩn hóa. Nguyên lý hoạt động cụ thể và các thao tác chính như sau:

(1) Chuẩn bị thức ăn

Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu chủ yếu là trộn các loại bột kim loại siêu nhỏ (thép không gỉ, thép carbon, đồng) với chất kết dính. Chúng tôi nghiền chúng thành các hạt nhỏ. Các hạt này ổn định, dễ tạo hình và đồng đều. Chúng cung cấp nguyên liệu đạt tiêu chuẩn cho quá trình ép phun.

1. Tỷ lệ phần trăm nguyên liệu thô:

Bột kim loại chiếm 75%-85% theo thể tích. Chất kết dính chiếm 15%-25%.

Chất kết dính thường bao gồm các nguyên liệu cơ bản như polyetylen (PE) và polypropylen (PP), chất hóa dẻo phthalate và chất bôi trơn axit stearic. Tỷ lệ được điều chỉnh theo đặc tính của bột kim loại.

2. Gia nhiệt và trộn:

Cho bột kim loại và chất kết dính vào máy trộn. Đun nóng và trộn ở nhiệt độ 150-200℃. Chất kết dính sẽ tan chảy hoàn toàn và phủ đều lên bột. Điều này tạo thành hỗn hợp đồng nhất và ngăn ngừa bột vón cục.

3. Tạo hạt và sàng lọc:

Làm nguội hỗn hợp vật liệu nóng chảy. Sau đó nghiền và sàng lọc. Tạo thành dạng hạt có kích thước 2-5 mm. Điều này đảm bảo máy phun hoạt động tốt.

(2) Khuôn phun

Cốt lõi của ép phun là làm dẻo nguyên liệu thông qua nhiệt độ và áp suất cao rồi đổ đầy vào khoang khuôn. Sau khi làm nguội và đông cứng, khuôn được tháo ra để thu được sản phẩm thô, thích hợp cho các vật liệu như thép không gỉ, thép carbon và đồng.

1. Quá trình hóa dẻo bằng nguyên liệu:

Cho nguyên liệu dạng hạt vào máy ép phun. Gia nhiệt ở nhiệt độ từ 160℃ đến 220℃. Nguyên liệu sẽ tan chảy và chảy dễ dàng.

2. Phun áp suất cao:

Vật liệu dạng lỏng được bơm vào khuôn dưới áp suất cao từ 50-200 MPa. Khuôn cần được thiết kế trước dựa trên tỷ lệ co ngót khi thiêu kết của vật liệu kim loại, có tính đến lượng co ngót dự phòng.

3. Làm nguội và tháo khuôn:

Hỗn hợp nóng chảy nguội đến nhiệt độ phòng. Chất kết dính đông cứng và tạo hình. Quá trình làm nguội mất ít nhất 3 phút. Làm nguội quá nhanh có thể gây nứt.

(3) Tẩy dầu mỡ

Quá trình tẩy dầu mỡ là quá trình loại bỏ chất kết dính khỏi phôi thô để thu được phôi thô xốp, đã được tẩy dầu mỡ với độ bền nhất định, chuẩn bị cho quá trình thiêu kết tiếp theo.

Khó khăn cốt lõi của quá trình tẩy dầu mỡ nằm ở việc kiểm soát tốc độ bay hơi của chất kết dính. Nếu nó bay hơi quá nhanh, áp suất sẽ hình thành bên trong phôi thép. Điều này dẫn đến nứt và nổi bọt. Vì vậy, chúng ta cần loại bỏ nó một cách chậm rãi. Trong công nghiệp, thép không gỉ, thép carbon và đồng thường được sử dụng với sự kết hợp giữa tẩy dầu mỡ bằng dung môi và tẩy dầu mỡ bằng nhiệt.

1. Tẩy dầu mỡ bằng dung môi:

Ngâm phần thân xe màu xanh lá cây trong etanol hoặc axeton. Việc này giúp loại bỏ các phần hòa tan của chất kết dính, tạo ra các lỗ nhỏ. Những lỗ này hoạt động như các kênh dẫn cho quá trình tẩy dầu mỡ bằng nhiệt. Lượng chất kết dính còn lại phải dưới 10%.

2. Tẩy dầu mỡ bằng phương pháp nóng:

Đặt phôi thép thô đã qua xử lý sơ bộ vào lò nung. Nung nóng từ từ đến 200-400℃. Tốc độ nung phải là 5℃ mỗi phút hoặc thấp hơn. Chất kết dính còn lại sẽ chuyển thành dạng khí và biến mất. Toàn bộ quá trình sử dụng môi trường khí nitơ. Điều này giúp bảo vệ thép cacbon và đồng khỏi bị oxy hóa.

3. Kiểm tra sau khi tẩy dầu mỡ:

Kiểm tra lượng chất kết dính còn lại. Lượng này không được vượt quá 0.5%. Kiểm tra xem sản phẩm có còn nguyên vẹn không. Loại bỏ các sản phẩm không đạt chất lượng. Chúng sẽ ảnh hưởng đến kết quả nung kết.

(4) Thiêu kết

Cốt lõi của quá trình thiêu kết là đặt phôi đã được tẩy dầu mỡ vào lò thiêu kết nhiệt độ cao và nung nóng đến 85%-90% điểm nóng chảy của vật liệu kim loại, khiến các hạt bột kim loại trải qua quá trình khuếch tán nguyên tử, liên kết luyện kim và tái kết tinh, dần dần lấp đầy các lỗ rỗng để đạt được sự đặc chắc, và cuối cùng thu được sản phẩm kim loại có mật độ gần với mức lý thuyết.

Đối với ba loại vật liệu thường dùng là thép không gỉ, thép cacbon và đồng, các tiêu chuẩn rõ ràng về thông số quy trình thiêu kết đã được hình thành. Các thao tác chính cụ thể như sau:

1. Môi trường thiêu kết:

Đối với thép không gỉ, người ta sử dụng môi trường hydro hoặc amoniac phân hủy (chống oxy hóa); đối với thép cacbon, người ta sử dụng môi trường hỗn hợp nitơ và hydro; đối với đồng, người ta sử dụng môi trường nitơ tinh khiết để ngăn ngừa quá trình oxy hóa vật liệu hoặc sự hình thành các hợp chất giòn ở nhiệt độ cao.

2. Các thông số cốt lõi:

Nhiệt độ thiêu kết đối với thép không gỉ: 1300-1350℃, giữ trong 2-3 giờ; nhiệt độ thiêu kết đối với thép cacbon: 1250-1300℃, giữ trong 1.5-2.5 giờ; nhiệt độ thiêu kết đối với đồng: 850-950℃, giữ trong 1-2 giờ. Tốc độ gia nhiệt được kiểm soát ở mức 2-5℃/phút.

3. Hiệu ứng nén chặt:

Sau quá trình thiêu kết, mật độ của các sản phẩm thép không gỉ, thép cacbon và đồng có thể đạt 95%-98% (gần với mật độ lý thuyết), với cấu trúc vi mô đồng nhất và các tính chất cơ học tương đương với các sản phẩm rèn.

(5) Hậu xử lý

Cốt lõi của quá trình xử lý sau nung là thực hiện các hiệu chỉnh chính xác và cải thiện hiệu suất cho các sản phẩm hoàn thiện sau nung dựa trên yêu cầu ứng dụng của sản phẩm, để đáp ứng các yêu cầu sử dụng cuối cùng. Đối với các sản phẩm thép không gỉ, thép carbon và đồng, các phương pháp xử lý sau nung chủ yếu bao gồm xử lý nhiệt, xử lý bề mặt và gia công chính xác, và khả năng thích ứng của quy trình rất cao.

1. Xử lý nhiệt:

Chúng tôi nung nóng và xử lý thép cacbon bằng phương pháp tôi và ram. Điều này làm tăng độ cứng và khả năng chống mài mòn của thép. Chúng tôi xử lý thép không gỉ bằng phương pháp lão hóa dung dịch. Điều này giúp tăng khả năng chống ăn mòn và độ bền của thép. Chúng tôi ủ đồng để làm cho nó dẻo hơn và cải thiện khả năng dẫn điện.

2 Xử lý bề mặt:

Chúng tôi thực hiện các phương pháp xử lý bề mặt khác nhau tùy theo nhu cầu. Bao gồm đánh bóng (Ra≤0.8μm), phun cát và mạ kẽm hoặc niken để chống ăn mòn. Chúng tôi sử dụng phương pháp xử lý oxy hóa để bảo vệ các sản phẩm bằng đồng.

3. Gia công chính xác:

Chúng tôi thực hiện gia công cắt gọt nhẹ trên các chi tiết có độ chính xác cao như lỗ ren và lỗ định vị. Chúng tôi kiểm soát dung sai kích thước trong phạm vi ±0.01mm. Điều này đáp ứng được nhu cầu lắp ráp.

4. Tạo hình:

Chúng tôi sử dụng phương pháp tạo hình nguội cho các sản phẩm bị biến dạng nhẹ sau khi nung kết. Điều này giúp sản phẩm khôi phục lại kích thước ban đầu.

Vật liệu cốt lõi cho MIM

• Công nghệ đúc phun kim loại sử dụng các vật liệu sau:
• Thép không gỉ (SS): Có khả năng chống ăn mòn và độ bền cơ học tuyệt vời. Nó được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô, y tế và hàng không vũ trụ. Các ngành công nghiệp này cần những sản phẩm bền bỉ và hoạt động tốt trong môi trường khắc nghiệt.
• Thép cacbon (CS): Được sử dụng cho các bộ phận cần độ bền và độ cứng cao. Nó có giá thành thấp và hữu dụng. Thép cacbon được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, như bánh răng, ốc vít và các bộ phận ô tô.
• Hợp kim Coban-Crom (Co-Cr): Có độ bền cao, khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn. Nó được sử dụng rộng rãi trong cấy ghép y tế và dụng cụ phẫu thuật. Những lĩnh vực này cần các sản phẩm có độ tin cậy rất cao.
• Thép công cụ M2: Thép công cụ M2 rất phù hợp cho công nghệ đúc khuôn kim loại (MIM) để chế tạo các dụng cụ và khuôn mẫu chắc chắn. Nó có độ cứng cao, độ dẻo dai tốt và khả năng chống mài mòn tuyệt vời. Nó được sử dụng rộng rãi cho các dụng cụ cắt và các bộ phận công nghiệp chịu ứng suất cao.
• Titan (Ti): Titan được ưa chuộng trong công nghệ đúc phun (MIM) nhờ trọng lượng nhẹ, độ bền cao và khả năng chống ăn mòn. Quá trình loại bỏ chất kết dính và thiêu kết cần được kiểm soát cẩn thận để bảo vệ các đặc tính của nó. Titan được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ, y tế và sản phẩm thể thao.
• Đồng: Đồng có thể được gia công bằng công nghệ MIM. Tuy nhiên, nó đòi hỏi sự kiểm soát rất chính xác môi trường thiêu kết. Vì vậy, ứng dụng của nó hạn chế hơn so với thép và hợp kim niken.
• Hợp kim Niken (Inconel): Hợp kim niken có khả năng chịu nhiệt độ cao và độ bền cao. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực hàng không vũ trụ, năng lượng và hóa chất. Các ngành công nghiệp này thường hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt.
• Hợp kim nhôm 6061: Nhôm 6061 có thể được sử dụng trong công nghệ MIM với các phương pháp đặc biệt. Tuy nhiên, phương pháp này không phổ biến. Nhôm cần các điều kiện thiêu kết đặc biệt.
• Hợp kim nhôm 7075: Nhôm 7075 có thể được sản xuất bằng phương pháp MIM trong điều kiện đặc biệt. Tuy nhiên, phương pháp này không được ứng dụng rộng rãi. Nó cần các thiết lập thiêu kết không tiêu chuẩn.
• Hợp kim sắt-cacbon: Hợp kim sắt-cacbon tạo ra các bộ phận có độ bền cao và khả năng gia công tốt. Chúng được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô và các ngành công nghiệp khác. Chúng được dùng để chế tạo các bộ phận như van và bánh răng.

Ưu điểm và nhược điểm của MIM

Công nghệ MIM, với những ưu điểm về công nghệ hoàn thiện, khả năng thích ứng rộng rãi và hiệu quả sản xuất hàng loạt cao, đã trở thành công nghệ chủ đạo trong sản xuất các chi tiết kim loại nhỏ và phức tạp. Tuy nhiên, do những hạn chế về đặc tính nguyên vật liệu, các khâu trong quy trình và yêu cầu về thiết bị, công nghệ này vẫn còn một số hạn chế nhất định.

Cả ưu điểm và nhược điểm của nó đều có mối tương quan mật thiết với các kịch bản sản xuất số lượng lớn, kích thước nhỏ và cấu trúc phức tạp. Trong những kịch bản như vậy, ưu điểm của nó rất đáng kể, trong khi những hạn chế có thể được khắc phục dần dần thông qua tối ưu hóa quy trình và kiểm soát tiêu chuẩn hóa, như sau:

(1) Ưu điểm

1. Nó có độ linh hoạt cao trong việc tạo hình và có thể đạt được sản xuất hàng loạt tích hợp các cấu trúc phức tạp.

Đây là ưu điểm cốt lõi của quy trình MIM. Nó có thể tạo hình các cấu trúc phức tạp khó gia công bằng các phương pháp cắt, đúc và rèn truyền thống, bao gồm các chi tiết kim loại nhỏ có lỗ bên, ren trong, lỗ xuyên và thành mỏng (> 0.3 mm), và có thể đạt được sự tạo hình tích hợp nhiều thành phần, giảm thiểu các quy trình lắp ráp tiếp theo.

Ví dụ, cấu trúc dạng khớp nối phức tạp của các đầu nối điện tử bằng thép không gỉ được tạo hình liền mạch thông qua quy trình MIM, giúp tăng hiệu quả sản xuất hơn 50% so với quy trình lắp ráp truyền thống.

2. Nó có tỷ lệ sử dụng vật liệu cao và lợi thế chi phí đáng kể trong sản xuất hàng loạt.

Tỷ lệ sử dụng vật liệu của quy trình MIM có thể đạt trên 98%, cao hơn nhiều so với các phương pháp gia công cắt truyền thống (30%-50%). Đặc biệt đối với các vật liệu sản xuất hàng loạt như thép carbon, thép không gỉ và đồng, phương pháp này giúp giảm đáng kể lượng nguyên liệu thừa.

Trong khi đó, quy trình này có thể đạt được sản xuất hàng loạt tự động. Việc sử dụng khuôn nhiều khoang giúp giảm đáng kể chi phí trên mỗi sản phẩm khi sản lượng tăng lên. Đối với các sản phẩm có sản lượng hàng năm trên 100,000 chiếc, chi phí thấp hơn từ 30% đến 50% so với gia công cắt chính xác.

3. Công nghệ vật liệu cốt lõi đã hoàn thiện, hiệu năng của sản phẩm hoàn thiện ổn định và có thể điều chỉnh được.

Quy trình MIM cho ba vật liệu cốt lõi là thép không gỉ, thép carbon và đồng đã được tiêu chuẩn hóa hoàn toàn. Các thông số của từng khâu, như chuẩn bị bột, cấp liệu và trộn, khử men và thiêu kết, đều rõ ràng, và hiệu suất sản phẩm hoàn thiện có thể đạt trên 95%.

Hơn nữa, hiệu năng của các sản phẩm hoàn thiện có thể được điều chỉnh thông qua xử lý nhiệt. Ví dụ, độ cứng của thép cacbon được tăng cường đáng kể sau khi tôi và ram, khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ được cải thiện sau khi xử lý nhiệt dung dịch, và độ dẻo cũng như độ dẫn điện của đồng được tối ưu hóa sau khi ủ, đáp ứng các yêu cầu về hiệu năng của các lĩnh vực khác nhau.

4. Độ chính xác kích thước cao và tạo hình gần như hoàn chỉnh giúp giảm thiểu gia công tinh

Sai số kích thước của sản phẩm hoàn thiện có thể được kiểm soát trong phạm vi ±0.3%, và độ nhám bề mặt Ra nhỏ hơn 1.6 μm. Đối với các sản phẩm làm từ thép không gỉ, thép cacbon và đồng, chỉ cần một lượng nhỏ công đoạn gia công tinh để tạo ra các chi tiết có độ chính xác cao, hoặc thậm chí không cần gia công gì cả, giúp giảm đáng kể chi phí gia công tinh.

Ngược lại, dung sai của phương pháp đúc khuôn kim loại truyền thống là ±1%-2%, đòi hỏi rất nhiều công đoạn gia công tinh xảo.

5. Thiết bị và quy trình có khả năng thích ứng cao và dễ dàng nâng cấp dây chuyền sản xuất.

Thiết bị sản xuất MIM có thể được điều chỉnh một chút dựa trên thiết bị ép phun nhựa, và các thông số quy trình đối với thép không gỉ, thép carbon và đồng không cần phải điều chỉnh đáng kể. Các doanh nghiệp gia công phần cứng truyền thống có thể nhanh chóng nâng cấp dây chuyền sản xuất của mình với chi phí đầu tư thấp và thu hồi vốn nhanh chóng.

(2) Nhược điểm

Có những hạn chế về kích thước sản phẩm và độ dày thành.

1. Do những hạn chế của thiết bị ép phun và lò thiêu kết, quy trình MIM phù hợp để sản xuất các chi tiết kim loại nhỏ, thành mỏng. Nói chung, kích thước tối đa của sản phẩm là < 100 mm, trọng lượng < 50 g và độ dày thành > 0.3 mm.

Đối với các sản phẩm thép không gỉ, thép carbon và đồng có kích thước lớn (> 200mm) và thành dày (> 10mm), các khuyết tật như thiêu kết không đồng đều, mật độ thấp và biến dạng dễ xảy ra, gây khó khăn trong việc đảm bảo hiệu suất ổn định.

2. Chu trình khử men và thiêu kết kéo dài, và hiệu suất sản xuất tổng thể thấp hơn so với phương pháp ép phun nhựa.

Chu kỳ khử men của quy trình MIM thường từ 8 đến 24 giờ, và chu kỳ thiêu kết từ 1 đến 3 giờ, dài hơn nhiều so với ép phun nhựa (vài giây đến vài phút).

Ngay cả đối với các sản phẩm đồng có nhiệt độ thiêu kết tương đối thấp, chu trình tổng thể vẫn dài hơn so với phương pháp đúc khuôn truyền thống, điều này phần nào ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất.

3. Tỷ lệ co ngót khi thiêu kết lớn, và rất khó kiểm soát kích thước.

Tỷ lệ co ngót khi thiêu kết của các sản phẩm MIM làm từ thép không gỉ, thép cacbon và đồng là 14%-20%, cao hơn nhiều so với phương pháp đúc khuôn kim loại (< 5%). Ngay cả sự dao động nhỏ nhất về tỷ lệ co ngót khi thiêu kết cũng có thể dẫn đến sai lệch kích thước ở sản phẩm hoàn thiện.

Do đó, cần phải kiểm soát chính xác nhiều khâu như đặc tính bột, độ đồng đều của nguyên liệu cấp vào và nhiệt độ thiêu kết, điều này đặt ra yêu cầu cao đối với việc kiểm soát quy trình.

4. Chi phí khuôn đúc cao, do đó phù hợp cho sản xuất hàng loạt.

Khuôn cho quy trình MIM là những khuôn chính xác cần được thiết kế riêng dựa trên tỷ lệ co ngót khi thiêu kết của các vật liệu khác nhau. Vật liệu làm khuôn thường là thép khuôn chất lượng cao, với yêu cầu độ chính xác gia công cao. Chi phí phát triển khuôn cao và chu kỳ dài (1-2 tháng).

Đối với sản xuất theo lô nhỏ với sản lượng hàng năm dưới 10,000 sản phẩm, chi phí khuôn mẫu được phân bổ cho từng sản phẩm riêng lẻ, dẫn đến tổng chi phí tương đối cao.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của MIM

Hiệu suất sản phẩm của MIM chịu ảnh hưởng toàn diện bởi bốn yếu tố: đặc tính nguyên vật liệu, thông số quy trình, độ chính xác thiết bị và kiểm soát quy trình. Các yếu tố ảnh hưởng cốt lõi cụ thể và cơ chế tác động của bốn yếu tố này như sau:

(1) Đặc tính nguyên liệu

Các đặc tính của nguyên liệu thô bao gồm đặc tính của bột kim loại và chất kết dính. Trong đó, đặc tính của bột kim loại là yếu tố ảnh hưởng quan trọng nhất, trong khi đặc tính của chất kết dính ảnh hưởng đến độ ổn định của quá trình tạo hình.

1. Bột kim loại có một số đặc điểm chính:

Kích thước hạt, hình dạng, hàm lượng oxy và hàm lượng cacbon của thép cacbon.

Nếu các hạt quá lớn, nguyên liệu sẽ không chảy tốt và sản phẩm thiêu kết sẽ không đặc chắc.

Quá nhiều oxy sẽ tạo ra các tạp chất cứng trong quá trình thiêu kết. Điều này làm cho sản phẩm kém bền và kém dẻo dai hơn.

Nếu hàm lượng cacbon trong thép cacbon không đúng, độ cứng sau khi xử lý nhiệt sẽ không ổn định.

2. Đặc điểm của chất kết dính:

Công thức, độ chảy và khả năng loại bỏ của chất kết dính ảnh hưởng đến nguyên liệu đầu vào, phôi thô và kết quả khử men.

Nếu lượng chất hóa dẻo quá ít, nguyên liệu sẽ trở nên cứng. Điều này dễ làm tắc nghẽn khuôn trong quá trình ép phun. Quá nhiều chất bôi trơn làm cho phôi thô yếu đi. Nó dễ bị vỡ khi lấy ra khỏi khuôn. Chất kết dính còn sót lại gây ra các lỗ và bọt khí sau khi nung kết.

(2) Thông số quá trình

Các bước thiết lập chính của quy trình MIM bao gồm phun, khử lớp phủ và thiêu kết. Mỗi loại vật liệu có phạm vi điều khiển riêng. Chúng ta phải giữ sai số trong khoảng ±5%.

1. Thông số ép phun:

Nhiệt độ, áp suất và thời gian giữ nhiệt ảnh hưởng đến mật độ và chất lượng của phôi thô. Nhiệt độ thấp khiến vật liệu khó lấp đầy khuôn. Áp suất thấp gây ra các lỗ và vết lõm trên phôi thô. Thời gian giữ nhiệt ngắn tạo ra ứng suất bên trong. Chi tiết sẽ dễ bị biến dạng sau khi nung kết.

2. Các thông số tẩy dầu mỡ:

Tốc độ tẩy dầu mỡ, nhiệt độ tẩy dầu mỡ và môi trường tẩy dầu mỡ là những yếu tố then chốt. Nếu nhiệt độ tăng quá cao, chất kết dính sẽ bay hơi nhanh. Điều này làm cho phôi thô bị nứt và nổi bọt. Tẩy dầu mỡ trong không khí có thể làm oxy hóa thép không gỉ, thép cacbon và bột đồng. Điều này sẽ ảnh hưởng đến kết quả thiêu kết.

3. Thông số thiêu kết:

Nhiệt độ nung, thời gian giữ nhiệt và môi trường khí quyển là những yếu tố then chốt. Chúng quyết định mật độ và độ bền của sản phẩm cuối cùng.

Nhiệt độ thấp dẫn đến sự khuếch tán nguyên tử không đủ và mật độ thấp. Nhiệt độ quá cao dẫn đến sự phát triển hạt và giảm độ dẻo dai. Nếu môi trường thiêu kết không phù hợp, kim loại có thể bị oxy hóa hoặc tạo thành vật liệu giòn.

(3) Độ chính xác của thiết bị

Quy trình MIM đòi hỏi thiết bị có độ chính xác cao và ổn định. Sai sót trong thiết bị sẽ làm thay đổi các thông số quy trình, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Các thiết bị chính bao gồm máy ép phun, lò tẩy dầu mỡ và lò thiêu kết.

1. Máy ép phun:

Độ chính xác của việc kiểm soát áp suất và độ chính xác của việc kiểm soát nhiệt độ của vít tải ảnh hưởng trực tiếp đến tính đồng đều của quá trình hóa dẻo trong nguyên liệu cấp liệu.

2. Lò thiêu kết:

Kiểm soát nhiệt độ và bầu không khí chính xác là rất quan trọng.

3. Thiết bị thử nghiệm:

Các máy kiểm tra chính xác ảnh hưởng đến độ đúng đắn của các thử nghiệm vật liệu và sản phẩm. Chúng cung cấp dữ liệu hữu ích để cải thiện quy trình sản xuất.

Các ứng dụng của công nghệ MIM

Với những ưu điểm như công nghệ đã hoàn thiện, chi phí được kiểm soát và hiệu quả sản xuất hàng loạt cao, quy trình MIM đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp như điện tử tiêu dùng, sản xuất ô tô, dụng cụ phần cứng, thiết bị điện tử và điện, máy móc nói chung và thiết bị y tế.

(1) Thiết bị điện tử tiêu dùng

Điện tử tiêu dùng là lĩnh vực ứng dụng phát triển nhất của công nghệ MIM. Các yêu cầu cốt lõi là độ chính xác, thu nhỏ, chống ăn mòn và hình thức đẹp. Sản phẩm chủ yếu là các linh kiện siêu nhỏ phức tạp với kích thước từ 1 đến 10mm. Các sản phẩm tiêu biểu bao gồm giá đỡ thẻ SIM, giá đỡ máy ảnh, linh kiện giao diện Type-C, v.v.

(2) Sản xuất ô tô

Sản xuất ô tô là một lĩnh vực ứng dụng quan trọng của công nghệ MIM. Các yêu cầu cốt lõi là độ bền cao, khả năng chống mài mòn, khả năng chịu nhiệt độ cao, độ dẫn điện và sản xuất hàng loạt ổn định. Sản phẩm bao gồm các chi tiết chính xác nhỏ cho hệ thống điện ô tô, hệ thống điện tử và hệ thống an toàn, chẳng hạn như thân van ABS, đầu nối pin và bánh răng chính xác cho hệ thống điều khiển điện tử.

(3) Công cụ phần cứng

Lĩnh vực dụng cụ phần cứng là kịch bản ứng dụng cốt lõi của quy trình MIM thép carbon. Các yêu cầu chính là chi phí thấp, độ bền cao và khả năng chống mài mòn. Sản phẩm chủ yếu là các phụ kiện dụng cụ nhỏ, chẳng hạn như trục quay kéo, kẹp cờ lê, ốc vít lưỡi dao tiện ích, v.v. Không có yêu cầu đặc biệt về khả năng chống ăn mòn.

(4) Điện tử và kỹ thuật điện

Các yêu cầu cốt lõi trong lĩnh vực điện tử và kỹ thuật điện là độ dẫn điện cao, độ dẫn nhiệt cao và độ chính xác. Các ứng dụng bao gồm đầu nối, lõi biến áp, tản nhiệt, v.v.

(5) Thiết bị y tế

Lĩnh vực thiết bị y tế có yêu cầu cực kỳ cao về khả năng chống ăn mòn, tính tương thích sinh học và độ chính xác của sản phẩm. Đây là kịch bản ứng dụng cốt lõi của quy trình MIM thép không gỉ 316L, chẳng hạn như kẹp dụng cụ phẫu thuật xâm lấn tối thiểu, kẹp cầm máu, phụ kiện dụng cụ nha khoa, v.v.

 

So sánh giữa MIM và các loại hình khác ép phun

Kích thước so sánh	ME	Ép phun nhựa	Đúc khuôn kim loại
Vật liệu hình thành	Bột siêu mịn thép không gỉ/thép cacbon/đồng + chất kết dính	Nhựa nhiệt dẻo/nhựa nhiệt rắn	Chủ yếu là hợp kim nhôm/hợp kim kẽm/hợp kim magie nóng chảy.
Độ chính xác hình thành	Độ chính xác cao, với dung sai trong khoảng ±0.3%, và bề mặt nhẵn mịn.	Độ chính xác cao, dung sai ±0.1%-0.5%, dễ dàng tạo ra các họa tiết tinh tế.	Độ chính xác trung bình, dung sai ±1%-2%, cần gia công thêm.
Hình thành sự phức tạp	Nó có thể được sử dụng để tạo ra các cấu trúc phức tạp và nhỏ như các cấu trúc thành mỏng, có lỗ siêu nhỏ và có ren bên trong.	Nó có thể được sử dụng cho các cấu trúc phức tạp, và cần phải xem xét góc nghiêng của bản vẽ.	Thích hợp cho các cấu trúc đơn giản và các chi tiết phức tạp, khó tạo hình.
hiệu suất sản phẩm	Tính chất kim loại: độ bền cao, chịu nhiệt, chống ăn mòn/dẫn điện.	Nó có trọng lượng nhẹ và khả năng cách nhiệt tốt, nhưng độ bền và khả năng chịu nhiệt lại kém.	Tính chất kim loại: Độ bền trung bình, có một vài khuyết tật lỗ rỗng nhỏ.
Tỷ lệ sử dụng vật liệu	Hơn 98%, gần như được tạo thành dạng lưới, với rất ít chất thải.	Hơn 95% phế liệu có thể được tái chế trực tiếp.	Độ tinh khiết từ 80% đến 90%, với nhiều bavia ở cửa rót, cần phải nấu chảy lại và tái chế.

Từ sự so sánh, chúng ta có thể hiểu rõ hơn. Ép phun nhựa được sử dụng để sản xuất hàng loạt các sản phẩm nhựa. Đúc khuôn kim loại được sử dụng cho các chi tiết đơn giản có kích thước trung bình và lớn. MIM (Mixed Imaging Imaging) phù hợp nhất cho các chi tiết kim loại nhỏ và phức tạp. Đây là một công nghệ sản xuất tiên tiến.

Kết luận

Giá trị cốt lõi của quy trình MIM nằm ở việc giải quyết vấn đề sản xuất hàng loạt các chi tiết kim loại nhỏ, phức tạp và chính xác mà các quy trình sản xuất truyền thống khó thực hiện được, đồng thời lấp đầy khoảng trống kỹ thuật của các quy trình cắt, đúc và đúc khuôn truyền thống.

Quy trình này, với những ưu điểm cốt lõi là tính tự do tạo hình cao, độ chính xác kích thước cao, tỷ lệ sử dụng vật liệu cao và các đặc tính cơ học tuyệt vời của sản phẩm hoàn thiện, kết hợp các đặc điểm của quy trình đã hoàn thiện, chi phí có thể kiểm soát và khả năng thích ứng rộng rãi với các vật liệu khác nhau.

Công nghệ này đã trở thành công nghệ sản xuất hàng loạt chủ đạo trong nhiều lĩnh vực như điện tử tiêu dùng, sản xuất ô tô, dụng cụ phần cứng và thiết bị điện gia dụng. Đây là một công nghệ sản xuất tiên tiến kết hợp giữa sự đổi mới công nghệ, quy trình hoàn thiện và tính khả thi của thị trường.

Tại sao nên chọn Noble làm nhà sản xuất MIM của bạn?

NOBLE là giải pháp sản xuất theo yêu cầu trọn gói đáng tin cậy của bạn. Từ thiết kế nguyên mẫu đến sản xuất hàng loạt, với nguồn lực sản xuất dồi dào, công nghệ phù hợp, quy trình tinh gọn, hướng dẫn chuyên nghiệp và quy trình kiểm tra chất lượng hoàn hảo, chúng tôi có thể biến ý tưởng của bạn thành hiện thực.

Bạn có thể nhận báo giá trực tuyến tức thì cho các bộ phận đúc phun kim loại, từ khâu tạo mẫu nhanh đến sản xuất hàng loạt. Các dự án đúc phun kim loại của bạn có thể được tối ưu hóa về thời gian và chi phí nhờ các giải pháp sản xuất của chúng tôi. NOBLE có thể giúp bạn sản xuất các bộ phận đúc phun kim loại theo yêu cầu với chất lượng cao nhất.

Dịch vụ ép phun kim loại theo yêu cầu của NOBLE là giải pháp lý tưởng để sản xuất các bộ phận đúc chất lượng cao với giá cả cạnh tranh và thời gian giao hàng nhanh chóng, từ khâu tạo mẫu kim loại đến sản xuất hàng loạt. Các cơ sở sản xuất quy mô lớn với máy móc mạnh mẽ, chính xác đảm bảo sử dụng cùng một khuôn mẫu để tạo ra các bộ phận tương thích. Hơn nữa, chúng tôi cung cấp tư vấn chuyên gia miễn phí cho mỗi đơn đặt hàng ép phun kim loại, bao gồm tư vấn thiết kế khuôn, lựa chọn vật liệu và lớp hoàn thiện cho các ứng dụng cuối cùng và phương thức vận chuyển.

FAQ

1. Bột kim loại MIM cần đáp ứng những yêu cầu chính nào?

Kích thước hạt 10-45μm, độ cầu ≥0.9, hàm lượng oxy thấp và phân bố kích thước hạt hợp lý để đảm bảo tính đồng nhất của nguyên liệu đầu vào và quá trình nung kết đạt mật độ cao.

2. Tại sao quy trình tách chất kết dính trong MIM lại được kiểm soát chặt chẽ như vậy?

Ngăn ngừa áp suất bên trong do sự bay hơi nhanh của chất kết dính, tránh hiện tượng nứt, nổi bọt và biến dạng của các chi tiết thô.

3. Tỷ lệ co ngót khi thiêu kết điển hình của các chi tiết MIM là bao nhiêu?

Tổng thể là 15%-20%; cần phải tính đến lượng co ngót trong thiết kế khuôn để đảm bảo độ chính xác về kích thước.