[Tecnologia] Nova tecnologia de moldagem por injeção de metal: μ- Introdução ao processo MIM e 2C-MIM

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Na verdade, não é uma tecnologia muito nova. Tem sido usado na produção^_^

Nos últimos anos, com o objetivo de fabricar metais e ligas que possam ser usados ​​para produção em massa de micropeças e superfícies de microestruturas, o processo de moldagem por injeção de micrometais foi desenvolvido (μ-MIM). O μ-MIM melhorou muito a disponibilidade de metais e ligas para microaplicações, como novos materiais com estabilidade de alta temperatura, resistência e tenacidade, bem como condutividade térmica e magnetismo.

Além disso, em comparação com a microinjeção de plásticos, μ- O processo de produção de bimetálicos desenvolvido pela MIM permite que dois materiais metálicos diferentes sejam conectados entre si (co-injeção bimetálica) durante o processo de moldagem por injeção.

O pequeno editor extraiu algum conteúdo dos trabalhos da indústria e apresentou brevemente a situação atual desses dois processos.

1. Co-injeção bimetálica 2C-MIM (MIM de dois componentes)

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Superfície porosa e implantes de titânio com núcleo interno denso

Como método de fabricação de peças bimetálicas, foi desenvolvido o processo 2C-MIM (Two-Component MIM). A principal vantagem do processo 2C-MIM é que, em um processo de produção, dois materiais com propriedades diferentes podem ser combinados diretamente, reduzindo assim as operações de conexão subsequentes (como soldagem, rebitagem, montagem de fixação, etc.).

A gama de peças que a 2C-MIM pode fabricar inclui desde peças ocas com estruturas internas complexas até componentes flexíveis destacáveis.

O objetivo de todos os estudos é fabricar peças de engenharia com funcionalidade aprimorada a um custo favorável. Para peças fáceis de usar, materiais duros ou resistentes ao desgaste só podem ser usados ​​para reforço local em peças-chave, como superfícies de fricção, e outras peças estruturais podem ser feitas de materiais de custo relativamente baixo.

Para fabricar peças bimetálicas, não basta apenas entender a forma de injeção dos dois materiais de injeção. A chave é que os dois materiais devem poder ser sinterizados no mesmo forno e sob a mesma atmosfera de sinterização. Como o encolhimento das duas partes é diferente durante a sinterização, pode causar delaminação ou rachaduras. Além disso, quando fases prejudiciais são formadas, os elementos de liga também se difundem ao longo do limite, o que reduz o desempenho do material.

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17-4Amostra de tração composta PH/316L preparada por co-injeção

Ao coordenar os fatores de processamento, a qualidade das peças 2C-MIM pode ser otimizada. Devido à sua capacidade única, uma peça pode ter diferentes propriedades de material sem qualquer operação de montagem. Portanto, o processo 2C-MIM certamente expandirá o mercado de aplicativos da indústria MIM.

2. Processo de moldagem por injeção de micro metal (μ- MIM)

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Recipiente de reação de aço inoxidável para microinjeção

Produtos e sistemas tendem à miniaturização, o que significa que a estrutura e as partes funcionais em sistemas complexos se tornarão cada vez menores.

Isso requer não apenas o uso de materiais avançados com propriedades físicas apropriadas, mas também a microminiaturização de características geométricas, de modo a aumentar o número de funções integradas.

Portanto, é necessário desenvolver métodos altamente eficazes e confiáveis ​​para a fabricação de micropeças ou peças de microestrutura μ- As peças de microestrutura fabricadas pela MIM podem ser usadas para substituir peças de plástico para obter as vantagens de propriedades mecânicas, resistência à corrosão ou alta temperatura desempenho de materiais metálicos.

O sucesso deste novo processo de fabricação baseia-se no fato de que seu processo competitivo é limitado por materiais processáveis ​​ou grande capacidade de produção, e não há substituto do cacau μ-MIM.

A tecnologia LIGA (combinação de fotolitografia e eletroformação) geralmente é aplicável apenas à geometria 2D e é limitada pela eletroformação na seleção de materiais.

Outras tecnologias, como métodos de microfabricação eletroquímica, tecnologias de microfresamento e microtrituração, todas vêm da indústria de microeletrônica baseada em silício e todas têm a capacidade de resolver problemas tão pequenos quanto 1 μ. no entanto, não é adequado para produção em massa de peças 3D.

Agora, use μ- O tamanho do recurso de micropeças produzidas pelo MIM pode ser tão pequeno quanto 5 μm. No entanto, para otimizar o desempenho, por exemplo, de acordo com as características de fluxo ou a forma da peça, as pessoas desenvolveram materiais de injeção especiais μ- Submicron ou nanômetros totalmente possíveis exigidos pelo MIM.

De um modo geral, para micropeças, o MIM pode replicar recursos cerca de 10 vezes o tamanho médio da partícula, o que é particularmente aplicável para micropeças. Se você deseja fabricar recursos menores, é necessário aplicar pó mais fino. Agora, pó de metal disponível 1 μm. Alguns pós são muito ativos para produzir pós dessa faixa de tamanho (por exemplo, Ti), enquanto outros pós metálicos são mais fáceis de produzir por atomização especial (por exemplo, aço inoxidável).

Se a faixa de tamanho de partícula do pó for inferior a 1um, materiais de injeção especiais devem ser usados ​​para se adaptar aos problemas causados ​​pela moldagem por injeção de grande área de superfície e desengorduramento do pó.

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Engrenagem e impulsor de aço inoxidável de microinjeção

Agora? O μ-MIM ainda está em fase de cultivo e geralmente se desenvolve em paralelo com o processo 2C-MIM. Em primeiro lugar, ambos os processos têm sido usados ​​na produção, mas ambos estão em processo de introdução de tecnologia e estudo de viabilidade em várias micropeças ou peças de microestrutura.

No caminho para entrar com sucesso no mercado, os objetivos preliminares de pesquisa e desenvolvimento competitivos são um trabalho fundamental, mas apenas com foco em 2C na indústria- μ- A possibilidade de MIM desenvolver materiais e processos de produção, juntamente com a educação de engenharia e técnica pessoal, pode alcançar um avanço real.