Proces vstřikování kovů (MIM)

Co je vstřikování kovů?

Proces vstřikování kovů (MIM) kombinuje flexibilitu designu vstřikování plastů s pevností a integritou kovaných materiálů a nabízí tak nákladově efektivní řešení pro vysoce komplexní geometrie dílů.

Proces MIM se obvykle vysvětluje jako čtyři jedinečné kroky zpracování (směšování, vstřikování, odstraňování pojiva a slinování) vedoucí k výrobě finálního dílu.

Směšování:

Proces MIM začíná procesem míchání nebo přípravy surovin. Jemný kovový prášek o velikosti částic menší než 20 µ se smíchá s termoplastickými a voskovými pojivy v přesných množstvích. Poměr kovového prášku k pojivu je přibližně 60:40 podle objemu. Směs se umístí do speciálního míchacího zařízení a zahřeje se na teplotu, při které se pojiva roztaví. Hmota se mechanicky míchá, dokud nejsou částice kovového prášku rovnoměrně pokryty pojivy. Hmota se ochladí a poté se granuluje na volně tekoucí pelety (surovina), které budou přijaty strojem na vstřikování kovů.

Vstřikování do formy:

Vstřikování je z hlediska zařízení a techniky identické s vstřikováním plastů. Granulovaná surovina se vkládá do vstřikovacího stroje, kde se zahřívá a vstřikuje pod vysokým tlakem do dutiny formy. Vytvarovaná část (nyní nazývaná „zelená část“) se nechá vychladnout a poté se vysune z formy, aby se proces mohl opakovat. Jelikož se taví pouze pojiva (která nesou kovové prášky), celý proces probíhá při teplotě přibližně 200 °C. Pro vysokou produkci může být nástroj vybaven více dutinami. Dutina formy je o přibližně 20 % větší, aby se kompenzovalo smrštění, ke kterému dochází během slinování. Smrštění je pro každý materiál přesně známo.

Odstraňování pojiva:

Po vstřikování se lisovaný díl přesune do dalšího kroku zvaného odstraňování pojiva. Odstraňování pojiva je proces, při kterém se pojivové materiály odstraní z lisovaného MIM komponentu. Tento proces se obvykle provádí v několika krocích, přičemž většina pojiva se odstraní před krokem slinování, takže zůstane pouze tolik pojiva, kolik je potřeba k manipulaci s díly ve slinovací peci. Odstraňování pojiva lze provést několika metodami, z nichž nejoblíbenější je extrakce rozpouštědlem. Po odstranění pojiva je díl nyní částečně porézní , což umožňuje snadný únik zbývajícího pojiva během procesu slinování.

Slinování:

Díly bez pojiva se umístí na keramické podložky, které se vloží do vysokoteplotní slinovací pece s řízenou atmosférou. Hnědé díly se pomalu zahřívají v ochranné atmosféře, aby se odstranilo zbývající pojivo. Jakmile se pojivo odpaří, kovový díl se zahřeje na vysokou teplotu, při které se vyplní mezery mezi částicemi, které se spojí. Díly se izotropně smrští na své konstrukční rozměry a přemění se na hustou pevnou látku. Hustota slinuté součásti je u většiny materiálů obvykle vyšší než 97 % teoretické hodnoty. Vysoká hustota slinuté součásti dává produktu vlastnosti podobné kovaným materiálům.

Dokončovací práce:

Dokončovací/obráběcí procesy nejsou součástí procesu vstřikování kovů. V závislosti na konečných požadavcích mohou být na slinuté součásti provedeny určité dokončovací/obráběcí operace. Pro zlepšení fyzikálních vlastností lze na jakémkoli kovu provést tepelné zpracování. Lze provést jakýkoli typ obrábění, aby se dosáhlo přesnějších tolerancí, než jakých lze dosáhnout procesem MIM. Díky vysoké hustotě materiálu lze snadno provádět pokovování a povrchové úpravy. Lze také úspěšně použít řadu mechanických montážních technik, jako je svařování nebo tváření za studena.