Schritte und Konstruktionsregeln des Metallspritzgussverfahrens

Schritte und Konstruktionsregeln des Metallspritzgussverfahrens

Metallspritzgussist das traditionelle Spritzgießen, das die Herstellung von massiven Metallteilen mittels Spritzgusstechnik verändert. Bei diesem Verfahren ist das Ausgangsmaterial eine Pulvermischung aus Metall und Polymer. Aus diesem Grund wird MIM manchmal auch als Pulverspritzgießen (PIM) bezeichnet. Unter Verwendung einer Standard-Spritzgussmaschine wird das Pulver geschmolzen und in die Form gespritzt, wo es gekühlt und in der Form des gewünschten Teils verfestigt wird. Der anschließende Erwärmungsprozess entfernt das unerwünschte Polymer und erzeugt ein hochdichtes Metallteil. Der Metallspritzguss eignet sich für die Herstellung kleiner Metallteile in großen Stückzahlen. Im Gegensatz zum Spritzguss können diese Teile geometrisch komplex sein und dünne Wände und Details aufweisen. Die Verwendung von Metallpulver ermöglicht die Verwendung einer Vielzahl von Eisen- und Nichteisenlegierungen und die Materialeigenschaften (Festigkeit, Härte, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit usw.) kommen denen von geschmiedetem Metall nahe. Da das Metall im MIM-Verfahren (einschließlich Metallgussverfahren) nicht geschmolzen wird, kann die Superlegierung außerdem für die Lebensdauer des Werkzeugs ohne negative Auswirkungen verwendet werden. Metalle, die üblicherweise in MIM verwendet werden, umfassen die folgenden:

Niedrig legierter Stahl;

Edelstahl;

Hochgeschwindigkeitsstahl;

Eisenstange;

Kobalt-Legierung;

Kupferlegierung;

Nickel-Legierung;

Wolfram-Legierung;

Titanlegierung.

Im MIM-Verfahren hergestellte Metallteile sind in vielen Branchen zu finden, darunter Luft- und Raumfahrt, Automobil, Konsumgüter, medizinische Zahnmedizin und Telekommunikation. MIM-Komponenten finden sich in Mobiltelefonzubehör, Sportartikeln, Elektrowerkzeugen, chirurgischen Instrumenten und verschiedenen elektronischen und optischen Geräten.

Elektronisches Zubehör für Metallspritzguss umfasst die folgenden Schritte:

MIM-Rohstoffaufbereitung

Rohstoffvorbereitung - der erste Schritt ist die Pulvermischung aus Metall und Polymer. Das hier verwendete Pulvermetall ist feiner (normalerweise 20 Mikron) als die in traditionellen Pulvermetallurgieverfahren verwendeten. Das Metallpulver wird mit einem heißen thermoplastischen Bindemittel gemischt, gekühlt und dann zu einem einheitlichen Rohmaterial granuliert. Die gewonnenen Rohstoffe bestehen typischerweise zu 60 Prozent aus Metall und zu 40 Prozent aus Polymer (Volumen).

MIM-Spritzguss

Spritzgießen - Das Rohpulver verwendet die gleichen Geräte und Werkzeuge, die für das Kunststoffspritzgießen verwendet werden. Daher ist das Design des Sinterteils des Formhohlraums etwa 20 Prozent größer, was die Schrumpfung berücksichtigt. Im Spritzgusszyklus werden Rohstoffe geschmolzen und in den Formhohlraum eingespritzt, wo sie abgekühlt und in Form von Teilen verfestigt werden. Ein Teil des geformten "Grüns" wird ausgeworfen und dann gereinigt, um den gesamten Flash-Speicher zu entfernen.

MIM entfetten

Entfetten - In diesem Schritt wird der Metall-Polymer-Kleber entfernt. In einigen Fällen wird der „grüne“ Teil des ersten Lösungsmittelentfetters in ein Wasser- oder Chemikalienbad gegeben, um den größten Teil des Klebstoffs aufzulösen. Nach (statt 1) ​​in diesem Schritt wird eine thermische Entfettung oder Vorsinterung durchgeführt. Ein Teil des "Grünen" wird in einem Niedertemperaturofen erhitzt, um den Polymerkleber durch Verdampfen zu entfernen. Infolgedessen enthält der verbleibende "braune" Metallteil etwa 40 Prozent des leeren Raums durch das Volumen.

MIM-Sintern

Der Schritt nach dem Sintern ist das Sintern, um den Leerraum um etwa 1-5 Prozent zu reduzieren, um ein Metallteil mit hoher Dichte im "braunen" Teil (95-99 Prozent) des Hochtemperaturofens herzustellen ( bis zu 2500 Grad F). Der Ofen verwendet eine Inertgasatmosphäre und zeigt eine Temperatur von fast 85 Prozent des Schmelzpunkts des Metalls. Dieses Prozessloch wird aus dem Material entfernt, was zu einer Teilereduzierung auf 75-85 Prozent seiner Formteilgröße führt. Diese Schrumpfung ist jedoch gleichmäßig und kann genau vorhergesagt werden. Das erhaltene Teil behält die hohe Toleranz der ursprünglichen geformten Form bei, aber die Dichte ist jetzt viel höher.

Nach Abschluss des Sinterprozesses kann die erforderliche Nachoperation die Toleranz oder Oberflächenbeschaffenheit verbessern. Wie bei einem Teil eines Gussmetalls können jedoch einige sekundäre Prozesse durchgeführt werden, um neue Funktionen hinzuzufügen, Materialeigenschaften oder andere Komponenten zu verbessern. Beispielsweise kann das MIM-Teil bearbeitet, wärmebehandelt oder geschweißt werden.

Konstruktionsregeln für Metallspritzguss (MIM):

Wenn das Designteil mit MIM hergestellt wird, gelten die meisten Designregeln für das Spritzgießen immer noch. Es gibt jedoch einige Ausnahmen oder Ergänzungen, wie z. B. die folgenden:

Wandstärke - Genau wie beim Kunststoffspritzguss sollte die Wandstärke nicht minimiert werden und das gesamte Teil gleichmäßig halten. Bemerkenswert ist, dass beim MIM-Prozess durch die Reduzierung der Wandstärke nicht nur die Materialmenge und die Zykluszeit reduziert werden, sondern auch die Entfettungs- und Sinterzeit verkürzt wird.

Entwurf - Es gibt Kunststoffspritzguss, und viele MIM-Unternehmen benötigen keinen Entwurf. In der Pulvermaterialversion ist es einfacher, Polymerklebstoffe aus Formen zu verwenden als die meisten Spritzgusspolymere. Darüber hinaus kühlen MIM-Teile vollständig ab und schrumpfen um das Formelement herum, bevor sie ausgespritzt werden, da die Mischung aus Metallpulver längere Zeit zum Abkühlen benötigt.

Sinterunterstützung - Während des Sinterns müssen MIM-Komponenten ordnungsgemäß unterstützt oder verdreht werden, da sie schrumpfen können. Indem die flache Oberfläche der Teile auf der gleichen Ebene gestaltet wird, kann die standardmäßige flache Stützschale verwendet werden. Andernfalls sind möglicherweise teurere kundenspezifische Halterungen erforderlich.