mim katkılı üretim yüksek hacimlerde küçük, karmaşık metal parçalar üretmek için endüstriyel bir süreci ifade eder. Kompozit bir metal tozu hammaddesi, enjeksiyon kalıplama ekipmanı kullanılarak yeşil hal şekline getirilir, debound yapılır ve ardından tam yoğunluk elde etmek için sinterlenir.
MIM, polimer enjeksiyon kalıplama ve yeşil şekillendirmenin geometrik esnekliğini metal alaşımların performans kabiliyeti ile birleştirir. Katmanlı üretim süreçleri seçenekleri artırırken, bu kılavuz MIM bileşimlerini, özelliklerini, uygulamalarını, spesifikasyonlarını, süreç akışlarını, tedarikçileri, ödünleşimleri ve SSS'leri kapsamaktadır.
MIM Alaşımlarının Bileşimi
MIM hammaddesi olarak birçok bileşim mevcuttur:
| Malzeme | Yaygın Alaşımlar | Genel Bakış |
|---|---|---|
| Paslanmaz çelik | 316L, 17-4PH, 420 | Korozyona dayanıklı, yüksek sertlik, tıbbi kullanımlar için |
| Takım çeliği | H13, P20 | Yüksek mukavemet, ısı direnci, kalıplanmış takımlar için |
| Alüminyum alaşım | 2024, 6061, 7075 | Hafif, yüksek mukavemet/ağırlık oranı |
| Titanyum alaşımı | Ti-6Al-4V | Havacılık ve uzay kullanımları için korozyon direnci ve yüksek mukavemet ile hafif |
| Nikel alaşımı | Inconel 625 ve 718 | Turbo makineler için uygun ısı/korozyon direnci |
| Tungsten | WHA, WC | Dengeleme uygulamaları için mükemmel olan son derece yüksek yoğunluk |
İhtiyaca bağlı olarak hem standart hem de özel formülasyonlar mevcuttur.
Özellikleri mim katkılı üretim
Performans gereksinimlerine göre uyarlanmış bileşime ek olarak, ortaya çıkan temel özellikler şunlardır:
| Mülkiyet | Açıklama |
|---|---|
| Yoğunluk | Saf metale yakın yoğunluktan 95% teorik yoğunluğun üzerine kadar değişir |
| Çekme mukavemeti | Takviye stratejilerine bağlı olarak 250 MPa ila 1300 MPa'nın üzerinde |
| Sertlik | Alaşım seçimine bağlı olarak 70 HRC'ye kadar ulaşılır |
| Korozyon direnci | Seçilen bileşimlere bağlı olarak değişen direnç seviyeleri mümkündür |
| Yüzey pürüzlülüğü | Kalıplanmış olarak <6 μm Ra kaplama/parlatma sonrası <0,2 μm Ra'ya kadar |
| Karmaşık geometri | Kalıplama, diğer süreçlerle ulaşılamayan karmaşık şekillere izin verir |
| Özellik çözünürlüğü | Küçük yarıklar, delikler, ~100 μm'ye kadar dişler " elde edilebilir |
| Duvar kalınlığı | Geometriye göre kalıplanmış ~0,25 mm'ye kadar düşük duvarlar |
| Toleranslar | Metal AM'ye göre daha sıkı toleranslar, tipik ±0,3% boyutlar |
Bu özellikler MIM'i son kullanım hassas bileşenleri için uygun hale getirmektedir.
MIM Katmanlı Üretim Uygulamaları
MIM'in geometrik esnekliği ve özel bileşimi çeşitli sektörlere uygundur:
| Endüstri | Bileşen Örnekleri |
|---|---|
| Otomotiv | Dişliler, külbütör kolları, turboşarj bileşenleri |
| Havacılık ve Uzay | Türbin kanatları, pervaneler, nozul kılavuz kanatları |
| Ateşli Silahlar | Tetikler, emniyetler, sürgüler, ejektörler, namlular |
| Tıbbi/Dental | Neşter sapları, forsepsler, kafatası plakaları, kronlar |
| Petrol ve Gaz | Gövdeler, saplar, aktüatörler dahil valf parçaları |
| Mikro Elektronik | Kalkanlar, konektörler, pimler, ara parçalar, aktüatörler |
MIM aynı zamanda seri üretim kalıplama/şekillendirme operasyonlarına uygun takım uçlarının oluşturulmasına da yardımcı olur.
MIM Hammadde Özellikleri
Hammadde özellikleri, tolerans ve özellik kabiliyeti için dikkatli bir kontrol gerektirir:
| Parametre | Tipik Özellikler | Test Yöntemi |
|---|---|---|
| Toz parçacık boyutu | 3 - 20 μm | Lazer kırınımı |
| Toz yükleme | >55 vol% | Termogravimetrik analiz |
| Toz görünür yoğunluğu | 2,5 - 4 g/cm3 | Hall akış ölçer |
| Musluk yoğunluğu | >4 g/cm3 | Dokunarak hacim ölçer |
| Viskozite eğrisi | Kayma hızına bağlı | Kapiler reometri |
| Pelet boyutu dağılımı | 2 - 4 g şekle duyarlı | Eleme |
Bu özellikler, yeşil gövde ve sinterlenmiş mukavemet sağlarken kalıp akışını teşvik eder.
MIM Üretim Sürecine Genel Bakış
- İstenilen toz + bağlayıcı sistemi ile kompozit hammadde geliştirmek
- Hassas volümetrik atış kontrolü için hammaddeyi peletleyin
- Sıkı toleranslara ve yüzey kalitesine sahip enjeksiyon kalıp parçaları
- Kimyasal olarak bağları çözün ve polimer içeriğini çıkarın
- >92% teorik yoğunlukta sinter peletleri
- Geometri izin veriyorsa gerektiği gibi makine özellikleri
- Gerekirse ek kaplama, ısıl işlem, kaplama vb. uygulayın
- Üretim için kalite güvence testi ve doğrulama
Bu, yüksek hacimlerde güvenilirlik için optimize edilmeye devam ediyor.
MIM Ekipman ve Hammadde Tedarikçileri
| Şirket | Malzemeler | Yetenekler |
|---|---|---|
| BASF | Geniş MIM alaşımları yelpazesi | Tam kaliteli hammaddeler |
| Sandvik Osprey | 316L, 17-4PH, daha fazlası | Atomizasyon uzmanlığı MIM'e aktarıldı |
| MPP | Takım çelikleri, paslanmaz çelikler, özel | Önde gelen MIM ekipmanları da |
| CN Yenilikler | Özel alaşımlar | Yeni kompozisyonlar konusunda uzmanlar |
| Parmatech Corp | Ti alaşımları, takım çelikleri, Fe alaşımları, egzotikler | Ekipman ve hammaddeler |
Tedarikçiler, anahtar teslim üretimi mümkün kılmak için kalıplama makineleri ve fırınlar gibi tamamlayıcı ekipmanlar sunmaktadır.
MIM AM Düşünüldüğünde Ödünleşimler
Artıları:
- Son derece karmaşık geometriler ve montajlar konsolide edildi
- Düzgün ince tanelerden elde edilen mükemmel mekanik özellikler
- Kalıplandığı gibi mükemmel yüzey kalitesi çözünürlüğü
- Kalifiye olduktan sonra kanıtlanmış seri üretim ölçeklenebilirliği
- Metal baskıya göre düşük hammadde israfı
- Mevcut enjeksiyon kalıplama teknik bilgisinden yararlanır
Eksiler:
- Hammadde formülasyonu ve kalıplama için yüksek ön maliyetler
- Yeni parçalar ve uygulamalar için yoğun kalifikasyon
- Birkaç kilonun altında sınırlı boyut aralığı
- Toz olarak mevcut alaşımlarla sınırlıdır
- Genellikle dövme parçalardan daha düşük nihai mukavemet
- Parça başına maliyet >10 bin hacme kadar diğer proseslerden daha yüksektir
MIM, köklü geçmişiyle küçük ve karmaşık metal bileşenler için en uygun çözümdür.
Sıkça Sorulan Sorular
MIM pratikte ne kadar küçük özellikleri kalıplayabilir?
Tipik alt aralık sınırları, delik çapı için 100-150 mikron civarındadır ve kalıp duvar kalınlıkları 0,3 mm (~12 thou) civarındadır, belirli geometrilerde daha incedir.
MIM parçaları için boyut aralığı sınırlarını ne belirler?
Sarkma veya bozulma olmadan yaklaşık 5" akış uzunluğunun üzerindeki ince duvarlı şekillerin işlenmesinde genel zorluk. Maksimum kalınlık tipik olarak 0,5 inç'in altında ve ağırlıklar 5 pound aralığında.
MIM işlevsel olarak derecelendirilmiş (FGM) kompozitlere izin verir mi?
Evet, gelişmiş kalıplama süreçleri artık üretim sırasında tek bir kalıplanmış bileşen içinde özel gözeneklilikleri veya uzamsal olarak derecelendirilmiş çoklu toz hammaddelerini desteklemektedir.
MIM hammaddesi olarak ticari olarak kaç alaşım mevcuttur?
60'tan fazla temel formülasyon mevcuttur - 300 serisi paslanmaz çelikler toplam pazarın 50%'sinden fazlasını oluşturmakta, ardından takım çelikleri, titanyum alaşımları ve nikel süper alaşımları büyüme göstermektedir.
MIM'i tipik olarak hangi son işlem süreçleri takip eder?
Yaygın ikincil işlemler arasında namlu bitirme/vibrasyonlu çapak alma, yüzey taşlama, bilyeli çekiçleme, lazer markalama, pasivasyon, kaplama, ısıl işlem, birleştirme ve denetim yer alır.
