Какие методы производства порошков используются в MIM?

Введение в литьё из металлического порошка (MIM)

Литьё из металлического порошка (MIM) представляет собой универсальный производственный процесс, сочетающий преимущества литья под давлением пластиков и порошковой металлургии. Он включает производство сложных металлических деталей с использованием тонкого металлического порошка, смешанного с термопластичным связующим. Эта смесь впрыскивается в полость формы, создавая геометрически сложные формы, недостижимые традиционными методами. MIM предлагает множество преимуществ, включая экономичность, высокую точность и возможность массового производства деталей с неизменно высоким качеством. Области применения охватывают такие отрасли, как автомобильная промышленность, телекоммуникации, медицинская техника, системы запирания и потребительская электроника.

Важность металлического порошка в процессе MIM

Металлический порошок играет ключевую роль в успехе процесса MIM. Выбор материала порошка, его распределение по размерам частиц, характеристики поверхности и химический состав существенно влияют на конечные свойства отформованных деталей. Порошок должен обладать хорошей текучестью и оптимально взаимодействовать со связующим во время впрыска. Кроме того, он должен демонстрировать благоприятное поведение при дегазации и спекании для обеспечения требуемой плотности и механических свойств готовых изделий. Понимание этих параметров критично для получения деталей высокого качества.

Свойства металлического порошка

Распределение по размерам частиц

Распределение размеров частиц порошка влияет на текучесть шихты, плотность упаковки и прочность «зелёного» изделия. Мелкие порошки, такие как Ti64 (Ti6Al4V), обеспечивают лучшее заполнение формы, тогда как более крупные частицы улучшают характеристики течения шихты. Контроль этого параметра важен для производства бездефектных деталей.

Характеристики поверхности

Площадь поверхности, морфология и химический состав порошков влияют на их взаимодействие со связующим и качество поверхности готовых стальных деталей. Оптимизированные характеристики поверхности, такие как способность к дегазации и спеканию, улучшают сцепление между частицами и связующим, повышая прочность и стабильность размеров.

Химический состав

Химический состав порошков, включая порошки для железного спекания, определяет свойства финального изделия. Порошки сплавов, такие как Ti64 (Ti6Al4V), часто используются в MIM для достижения специфических механических, термических или коррозионностойких свойств. Точный контроль состава порошка необходим для соответствия требуемым спецификациям материала.

Классические методы производства порошков для MIM

Согласно принципу трансформации, методы делятся на механические и физико-химические. Порошки получают непосредственно из твердых, жидких и газообразных металлов или трансформируют из соединений через восстановление, пиролиз и электролиз. Карбиды, нитриды, борида и силициды тугоплавких металлов обычно готовят методами соединения или восстановления-комбинирования. Форма, структура и размер частиц одного и того же порошка могут сильно различаться в зависимости от метода подготовки. Наиболее широко применяются восстановление, атомизация и электролиз.

Процесс атомизации

Процесс атомизации включает превращение расплавленного металла в мелкие капли различными методами, такими как газовая или водная атомизация. Капли быстро затвердевают, образуя частицы порошка. Атомизация позволяет получать порошки с контролируемым распределением размеров частиц и сферической морфологией, что важно для MIM. Распространенные методы — газовая и водная атомизация.

Газовая атомизация

При газовой атомизации поток расплавленного металла вводится в камеру и диспергируется высоконапорными газовыми струями. Металл распадается на мелкие капли, которые затвердевают в шарообразные частицы. Газовая атомизация популярна благодаря узкому распределению размеров частиц и высокой текучести порошка. Многие компании, занимающиеся MIM, используют этот метод для получения порошков высокого качества.

Водная атомизация

При водной атомизации расплавленный металл впрыскивается в поток воды, где быстро охлаждается и образует нерегулярные частицы порошка. Этот метод подходит для получения более крупных частиц и широко используется, когда приоритетом является экономичность процесса.

Механическое легирование

Механическое легирование представляет собой метод получения порошков, при котором частицы многократно свариваются, разрушаются и вновь свариваются в высокоэнергетической шаровой мельнице. Этот процесс позволяет синтезировать однородные сплавные порошки с мелким размером частиц и улучшенными механическими свойствами.

При механическом легировании порошки измельчаются вместе со легирующими элементами для достижения требуемого состава. Высокоэнергетическая шаровая мельница способствует диффузии атомов и формированию твёрдого раствора. Этот метод часто используется для производства порошков Ti64 (Ti6Al4V), обеспечивая точный контроль состава и структуры.

Порошковые материалы, такие как Ti64 (Ti6Al4V), сталь для MIM и другие легирующие элементы, позволяют получать шихты высокого качества с однородным распределением частиц.

Электролитические методы

Электролитические методы используют электролитический раствор для осаждения металла на катоде, после чего полученный осадок механически обрабатывается до порошкообразного состояния. Эти методы обеспечивают высокий контроль над морфологией и чистотой порошка.

Электролитические процессы, такие как электродепозиция и электровиннинг, позволяют получать порошки с заданным размером частиц, формой и высокой чистотой. Они применяются для специализированных задач, требующих тонкого контроля свойств порошка.

С их помощью можно производить порошки титана (Ti64), железа и стальных сплавов, обладающие высокой чистотой и соответствующие требованиям MIM.

Атомизация газом

Атомизация газом — это универсальный метод, при котором расплавленный металл через сопло вводится в газовый поток. Высокоскоростной газ разделяет металл на мелкие капли, которые быстро затвердевают в сферические частицы.

Этот способ широко используется для производства порошков для MIM благодаря возможности получать шарообразные частицы контролируемых размеров. Метод позволяет создавать порошки различных сплавов с заданными свойствами.

С его помощью производят порошки стали и титана (Ti64), характеризующиеся отличной текучестью и поведением при спекании, что важно для изготовления высококачественных деталей.

Характеристика порошков и контроль качества

Анализ распределения размеров частиц

Анализ распределения размеров частиц проводится для измерения и оценки диапазона размеров порошков. Этот параметр обеспечивает правильную текучесть, заполнение формы и спекание в процессе MIM. Он напрямую влияет на плотность, механические свойства и точность размеров готовых изделий.

Измерение площади поверхности

Измерение площади поверхности определяет общую площадь частиц порошка и даёт информацию о реакционной способности, склонности к агломерации и поведении при спекании. Эти данные помогают оптимизировать характеристики поверхности и улучшить взаимодействие порошка со связующим, повышая качество изделий.

Анализ химического состава

Анализ химического состава определяет элементный состав порошков и гарантирует соответствие материала заданным спецификациям. Он помогает поддерживать постоянство свойств порошка во всём процессе MIM, что критично для достижения требуемых механических, термических и коррозионностойких характеристик.

Применение деталей MIM и выбор материалов

Основные материалы для MIM, которые мы используем:

Ключевые факторы при выборе материала

При выборе материалов для MIM инженеры и закупщики должны учитывать следующие параметры:

Механические свойства: Оцените предел прочности при растяжении, твердость, ударную вязкость и усталостные характеристики материала.

Химическая стойкость: Убедитесь в устойчивости к коррозии, окислению и воздействию агрессивных сред.

Размерная стабильность: Проверьте коэффициент теплового расширения и способность сохранять точные размеры при изменении температуры.

Экономичность: Учтите доступность материала, затраты на производство и общую стоимость владения.

Сложность конструкции: Оцените способность материала обеспечивать сложные геометрические формы.

Обзор популярных применений MIM

MIM применяется в различных отраслях, включая:

Автомобильная промышленность: детали двигателей, трансмиссий и топливных систем благодаря высокой точности и сложным формам.

Медицинская и стоматологическая техника: хирургические инструменты, ортопедические импланты и стоматологические скобы благодаря биосовместимости и сложному дизайну.

Авиационно-космическая отрасль: легкие и прочные детали, такие как лопатки турбин и крепления.

Электроника: разъемы, сенсорные компоненты и миниатюрные устройства благодаря высокой плотности и сложной геометрии.

Заключение:

Понимание методов производства порошков и их характеристик играет ключевую роль в успешном применении MIM. Выбор метода получения порошка и контроль его параметров напрямую влияют на свойства готовых деталей. Порошки с оптимизированными характеристиками обеспечивают высокое качество изделий, а контроль свойств и обеспечение стабильности состава позволяют достичь требуемых механических и эксплуатационных характеристик.

Для новых клиентов мы предлагаем эксклюзивную скидку 20% на первый заказ. Оцените качество, точность и надежность услуг Neway по MIM, получив значительную экономию. Не упустите возможность начать сотрудничество с нами!

Выбирайте Neway для ваших задач по металлическому литью под давлением. Свяжитесь с нами сегодня и обсудите ваш проект.