Металлоинжекция | Какие металлы используются в MIM?

Определение Литейного Формования Металла Под Давлением (MIM)

Литейное формование металла под давлением (MIM) — это передовой процесс литья порошкового металла (PMIM), который позволяет изготавливать небольшие сложные металлические детали с высокими допусками и высокой плотностью. В MIM металлические порошки смешиваются с полимерными связующими для создания сырья, которое можно впрыскивать в формы с использованием технологий литья под давлением пластмасс. После формования связующие удаляются посредством удаления связующего материала (дебайдинга), а металлический компонент спекается при высоких температурах для спекания частиц в плотную металлическую деталь.

Важность выбора металла в MIM

Выбор металла критически важен при литье порошкового металла, поскольку он существенно влияет на свойства исходного материала, поведение при формовании, процесс дебайдинга, характеристики спекания, конечные свойства изделия и вторичные операции. Конкретный состав сплава и морфология порошка определяют такие важные факторы, как уплотнение, усадка, механические характеристики, обрабатываемость, коррозионная стойкость, стоимость и многое другое на каждом этапе процесса MIM. Конструкции компонентов должны основываться на возможностях и ограничениях выбранных материалов MIM, что делает выбор металла фундаментальным решением в любом проекте MIM.

Учитываемые факторы при выборе материалов для MIM

Выбор подходящего материала имеет решающее значение при литье порошкового металла. Основные факторы включают механические свойства, коррозионную стойкость, стоимость, формуемость, обрабатываемость, поведение при спекании и соответствие нормативным требованиям. Идеальный сплав должен сбалансировать технологичность, эксплуатационные характеристики и стоимость.

Механические свойства: прочность, гибкость, твердость и т.д. должны соответствовать требованиям применения. Добавки легирующих элементов могут корректировать свойства по необходимости.

Коррозионная стойкость: материалы, такие как MIM из нержавеющей стали и никелевых сплавов, обеспечивают отличную коррозионную стойкость, что важно для долговременной работы в агрессивных средах.

Износостойкость: твердые порошковые сплавы MIM на основе вольфрама или нержавеющие стали с карбидами лучше сопротивляются износу в условиях сильного трения, например, в автомобильных компонентах.

Магнитные свойства: использование ферромагнитных сплавов обеспечивает магнитные возможности, необходимые для компонентов, таких как мягкие магниты и моторы.

Биосовместимость: MIM-титан медицинского класса или кобальто-хромовые сплавы биосовместимы и подходят для медицинских изделий, контактирующих с организмом.

Стоимость: недорогие порошковые сплавы, такие как MIM из нержавеющей стали, помогают контролировать стоимость компонентов при массовом производстве.

Усадка при спекании: сплавы, склонные к чрезмерной усадке, могут привести к отклонениям размеров после спекания деталей MIM.

Характеристики формования: форма порошка и распределение размеров частиц значительно влияют на вязкость сырья и его формуемость.

Удаление связующего: некоторые реактивные порошковые сплавы подвержены дефектам при удалении связующего.

Обрабатываемость: более мягкие, легко обрабатываемые сплавы упрощают последующую финишную обработку.

Соответствие нормативам: авиационные и медицинские сплавы могут требовать строгой сертификации для регулируемых применений.

Материалы MIM из нержавеющей стали

MIM из нержавеющей стали широко применяется благодаря отличной коррозионной стойкости, высокой прочности и хорошей упругости. Обладает превосходными механическими свойствами, что делает его подходящим для применений, требующих прочности и долговечности.

Свойства и характеристики:

• Отличная коррозионная стойкость благодаря содержанию хрома (10,5–30 % Cr)

• Высокая прочность и твердость в зависимости от сорта

• Доступны немагнитные аустенитные сорта

• Может упрочняться осаждением при термообработке

• Лучше поддается механической обработке, чем ферритные или мартенситные нержавеющие стали

• Доступен в кованом или порошковом виде

• Плотность около 7,7–8 г/см³

Применение в MIM:

• Формование MIM-деталей для медицинских и стоматологических инструментов — высокая биосовместимость

• Коррозионностойкие промышленные компоненты, такие как клапаны и форсунки

• Морское оборудование, экспонируемое в соленой воде

• Оборудование для пищевой и фармацевтической промышленности с требованиями к гигиене

• Высокопрочные детали, такие как ручные инструменты и шестерни

• Декоративные и люксовые изделия, такие как ювелирные украшения и часы

• Экономичная альтернатива титановых или кобальтовых сплавов

В целом, нержавеющая сталь MIM — это универсальный, коррозионно-стойкий и прочный сплав, подходящий для различных применений, особенно когда важна стоимость.

Низколегированные стали

Низколегированные стали сочетают прочность и доступность, что делает их популярным выбором для MIM. Эти стали содержат небольшое количество легирующих элементов, таких как хром, молибден и никель, которые улучшают их механические свойства. Благодаря высокой прочности и износостойкости детали из низколегированной стали широко применяются в промышленном оборудовании, огнестрельном оружии и потребительской электронике.

Свойства и характеристики:

• Содержат небольшое количество легирующих элементов, таких как хром, никель и молибден

• Обеспечивают более высокую прочность, чем углеродистая сталь

• Поддаются термообработке для повышения твердости и прочности

• Более пластичные, чем нержавеющая сталь

• Чаще всего ферромагнитны

• Хорошая обрабатываемость

• Плотность около 7,7–7,8 г/см³

• Ниже стоимость по сравнению с нержавеющей сталью или экзотическими сплавами

Применение в MIM:

• Конструкционные детали, требующие высокой прочности, такие как автомобильные компоненты

• Шестерни, кулачки и другие механизмы

• Потребительские товары, такие как спортивное оборудование и ручные инструменты

• Компоненты с высокой износостойкостью

• Военные и огнестрельные компоненты, требующие прочности

• Недорогие заменители обработанных стальных деталей

• Компоненты, требующие последующей термообработки после спекания

В целом, низколегированные стали предлагают доступное решение для термообрабатываемых, высокопрочных MIM-деталей при сохранении хорошей пластичности и обрабатываемости. Их выгодные свойства и стоимость подходят для многих коммерческих и потребительских применений.

Инструментальные стали

Инструментальные стали специально разработаны для высокой твердости, теплостойкости и износостойкости. В MIM они широко применяются для производства режущего инструмента, форм и штампов. Высокая твердость инструментальных сталей гарантирует сохранение формы и режущей кромки компонентов даже в сложных условиях.

Свойства и характеристики:

• Высокая твердость, износостойкость и теплостойкость

• Достигается высоким содержанием углерода и легирующих элементов, таких как вольфрам, молибден и хром

• Можно термообрабатывать для достижения очень высокой твердости (>HRC60)

• Низкая коррозионная стойкость по сравнению с нержавеющей сталью

• Склонны к хрупкости по сравнению с низколегированной сталью

• Сложно спекать до полной плотности

• Плотность около 7,7–8,1 г/см³

Применение в MIM:

• Режущие инструменты, такие как сверла, фрезы, метчики, штампы

• Вставки форм для литья под давлением или пресс-форм

• Инструменты для штамповки и формовки

• Высокозносостойкие компоненты, такие как насадки и пуансоны

• Детали, требующие высокой поверхностной твердости, например, шестерни

• Малосерийное производство инструментов

• Прототипирование инструментов перед механической обработкой

В целом, MIM позволяет экономично производить сложные компоненты из инструментальной стали в малых объемах. Высокая твердость и износостойкость делают инструментальные стали идеальными для режущего инструмента, форм и других инструментальных применений. Однако их хрупкость может ограничивать использование в конструктивных элементах.

Материалы MIM из титана

MIM-титан и его сплавы обладают уникальным сочетанием низкого веса, высокой прочности и исключительной коррозионной стойкости. Титановые детали MIM применяются в аэрокосмической отрасли, медицинских имплантатах и спортивном оборудовании. Возможность создавать сложные геометрии с помощью MIM позволяет проектировать и производить легкие и прочные титановые компоненты.

Свойства и характеристики:

• Отличное соотношение прочности к весу

• Высокая коррозионная и окислительная стойкость

• Биоинертен и биосовместим, что делает его идеальным для медицинских применений

• Низкая плотность около 4,5 г/см³

• Высокая стоимость по сравнению со сталью и алюминием

• Реактивный порошок, требующий контролируемой обработки

• Легирование алюминием, ванадием и др. значительно повышает прочность

• Трудно полностью спечь и достичь высокой плотности

Применение в MIM:

• Формование медицинских MIM-деталей, таких как биомедицинские имплантаты и инструменты, с учетом биосовместимости

• Аэрокосмические и авиационные компоненты, требующие низкого веса

• Коррозионностойкие клапаны, форсунки и детали гидросистем

• Высокопроизводительное спортивное оборудование, например, рамы велосипедов

• Предметы роскоши, такие как ювелирные изделия, часы и очки

• Экономичное производство сложных титановых деталей

В целом, MIM позволяет производить сложные титановые детали для требовательных применений, хотя стоимость и полный процесс спекания остаются проблемами. Его свойства делают его идеальным там, где критичны прочность, малый вес и коррозионная стойкость.

Материалы MIM из вольфрама

MIM-вольфрам и его сплавы демонстрируют выдающуюся прочность при высоких температурах, высокую плотность и отличную коррозионную стойкость. Эти свойства делают их подходящими для аэрокосмической, оборонной и медицинской промышленности. MIM позволяет производить сложные компоненты из вольфрама, включая радиационные экраны и детали для высокотемпературных печей.

Свойства и характеристики:

• Чрезвычайно высокая плотность, около 17–18 г/см³

• Самая высокая температура плавления среди металлов (3400 °C)

• Высокая прочность при высоких температурах

• Очень высокая твердость при легировании

• Хорошая коррозионная и износостойкость

• Сложность полного спекания и легирования

• Легирование никелем, железом или кобальтом улучшает процесс спекания

Применение в MIM:

• Формование MIM аэрокосмических деталей, таких как компоненты радиационной защиты, с использованием высокой плотности

• Противовесы, требующие высокой плотности

• Режущие инструменты, пуансоны и штампы с высокой износостойкостью

• Балластные грузы для аэрокосмической и гоночной автомобильной промышленности

• Виброгасители с использованием материалов высокой плотности

• Детали с высокотемпературными характеристиками

• Дешевые аналоги обработанных вольфрамовых сплавов при критичной стоимости

В целом, благодаря исключительной плотности, прочности и твердости вольфрам идеально подходит для высокоплотных и износостойких применений в процессе MIM, хотя достижение полной плотности спекания может быть сложной задачей.

Магнитные сплавы

Магнитные сплавы, такие как железо, никель и кобальт, широко используются в MIM для производства компонентов, требующих магнитных свойств. Настройка легирующих добавок позволяет точно контролировать магнитные характеристики конечного изделия. MIM отлично подходит для изготовления сложных магнитных деталей для электродвигателей, датчиков, трансформаторов и других применений.

Свойства и характеристики:

• Обладают ферромагнетизмом, обеспечивающим сильные магнитные свойства

• Включают железо, никель и кобальт в качестве ключевых элементов сплава

• Высокая магнитная проницаемость и насыщение магнитизации

• Применяются в мягких и твердых магнитах

• Добавки сплава регулируют магнитные характеристики

• Требуют контролируемой микроструктуры и пористости

• Часто нуждаются в термообработке после спекания

• Плотность варьируется от 7,5 до 8,5 г/см³

Применение в MIM:

• Трансформаторы, индуктивности и электродвигатели

• Соленоиды, исполнительные механизмы, клапаны и переключатели

• Датчики с мягким магнитным откликом

• Микроэлектромеханические системы (MEMS)

• Магнитные инструменты и крепежные устройства

• Магнитные компоненты для автоспорта

• Магнитные сердечники с низкими энергетическими потерями

В целом, MIM обеспечивает точное изготовление сложных магнитных компонентов и устройств, которые невозможно выполнить другими методами. Тщательный контроль химического состава сплава и микроструктуры критически важен для достижения требуемых магнитных свойств.

Медные материалы MIM

MIM-медь и её сплавы обладают отличной теплопроводностью и электропроводностью, что делает их идеальными для применения в электротехнической и электронной промышленности. Медные детали MIM используются в разъемах, переключателях и радиаторах, где необходима эффективная теплопередача или надежное электрическое соединение.

Свойства и характеристики:

• Отличная электрическая и тепловая проводимость

• Относительно мягкий и пластичный

• Низкая температура плавления по сравнению со сталью и титаном

• Подвержен потемнению и коррозии

• Легирование цинком (латунь) или оловом (бронза) повышает прочность

• Высокая стойкость к потемнению/коррозии в некоторых сплавах

• Плотность около 8,5–9 г/см³

Применение в MIM:

• Формование MIM электрических контактов и разъемов

• Фрикционные диски и тормозные компоненты с высокой износостойкостью

• Подшипники и втулки с высокой размерной стабильностью

• Теплообменники и радиаторы, использующие теплопроводность

• Декоративные изделия, такие как ювелирные украшения и фитинги

• Компоненты с низкой силой передачи, такие как шестерни или кулачки

• Экономичные замены механически обработанных медных сплавов

В целом, отличная проводимость и гибкость медных сплавов MIM делают их подходящими для электрических, тепловых и умеренно нагруженных применений. Легирующие добавки позволяют настраивать свойства по необходимости.

Заключение

При сравнении MIM и литья под давлением литейное формование металла под давлением предлагает множество возможностей для производства сложных металлических деталей с отличными механическими свойствами и высокой точностью размеров. Выбор материалов MIM играет ключевую роль в достижении требуемых характеристик конечных изделий. Нержавеющая сталь, титан, вольфрам и медь — лишь несколько примеров металлов, которые можно использовать в MIM. Возможность формовать детали MIM открывает перспективы в различных отраслях, включая медицину, аэрокосмическую промышленность и автомобильные компоненты.

В процессе MIM тщательный выбор металлических порошков имеет решающее значение. Выбранные порошки комбинируются с полимерными связующими для формирования сырья, которое быстро впрыскивается в формы. После формования связующие удаляются с помощью дебайдинга, а оставшийся металлический компонент спекается для достижения необходимой плотности и прочности.

В применениях MIM нержавеющая сталь ценится за коррозионную стойкость, прочность и гибкость. Она используется в медицинских инструментах, промышленных компонентах, морском оборудовании и др. Титан MIM, в свою очередь, предлагает уникальное сочетание низкого веса, высокой прочности и исключительной коррозионной стойкости, что делает его подходящим для аэрокосмической, медицинской и спортивной техники.

Материалы MIM из вольфрама обладают высокой плотностью, прочностью и отличной коррозионной стойкостью, что делает их идеальными для аэрокосмической, оборонной и медицинской отраслей. Компоненты из вольфрама, произведённые с помощью MIM, включают радиационные экраны и детали для печей с высокой температурой.

Медные сплавы MIM, обладая отличной теплопроводностью и электропроводностью, применяются в электротехнической и электронной промышленности для разъемов, переключателей и радиаторов.

Выбор подходящего материала MIM зависит от множества факторов, таких как механические свойства, коррозионная стойкость, стоимость, формуемость, обрабатываемость и нормативное соответствие. Каждый материал имеет свои характеристики и особенности, делающие его пригодным для определённых применений.

Почему выбирают Neway для производства MIM

Сотрудничество с опытным поставщиком, таким как Neway, может обеспечить значительные преимущества MIM, если вы рассматриваете MIM для своих производственных нужд. С более чем 30-летним опытом в производстве нестандартных деталей Neway преуспевает в литейном формовании металла под давлением, керамическом литье под давлением, литье пластмасс, точном литье, обработке листового металла и быстром прототипировании. Кроме того, промоакции Neway в 2023 году предлагают уникальную возможность для новых клиентов воспользоваться их исключительными услугами с привлекательной скидкой 20% на первый заказ. Сделайте шаг и откройте безграничные возможности MIM вместе с Neway!