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MIM流程

MIM process

1、注射料的混合与制粒

将金属粉末与热塑性聚合物(通常称为粘结剂)于加热状态进行混合,使得每个金属颗粒表面都均匀的覆盖一层粘结剂,获得的混合物,我们称之为喂料。当喂料冷却后,通过造粒机制备成粒径为几个毫米的颗粒,作为注射成型机的注塑料。

2、注射成形

将喂料在装料筒中加热使其熔化,通过往复运动的螺杆强制喂料通过浇口进炉到模具当中,冷却后,将成形的零件从模具中脱出获得生坯。

4、烧结

烧结是将脱脂后的产品放在陶瓷板上,装入烧结炉中。通过精确的温度控制,将炉子温度逐渐上升到材料熔点的85%左右。烧结后的产品相对密度为98%左右,性能和由棒材切削加工后获得的零件性能相似。同时,有时为了获得更加精密的公差或者增加材料性能,可以在烧结后对零件进行整形、机加工、热处理及电镀等工艺。

3、粘结剂的去除(脱脂)

采用专用的脱脂设备对注射成形后的生坯进行处理,排除零件中90%的粘结剂,剩余的10%的残留粘结剂起支撑作用,以便于脱脂件转入下一道烧结工序。剩余的粘结剂将在烧结过程中的热脱阶段完全排除干净。

MIM技术优势

MIM technology advantage

01

复杂的几何形状

由于MIM产品通过一个类似于注塑模的模具进行成形,所以可以获得极高的几何形状设计自由度,只要注塑模具可以成形的产品,基本上都可以使用MIM工艺生产制造。

02

优异的材料性能

MIM工艺一般生产周期为5-7天,一个周期后便可以连续供货,日产量根据需求从几百到每日数十万都可以满足

03

适合大批量生产

MIM产品的高密度,使得其具备优异的材料性能,基本接近板材性能,因而特别适合对产品使用性能有特殊要求的零件。

04

精致的外观

由于MIM原料粉末都采用的D90在18um以下的粉末,因而烧结坯的表面粗糙度可以做到Ra0.8左右,为后续的打磨抛光电镀等处理带来便利。

05

材料多样性

目前已经证明差不多所有的材料都可以用MIM工艺生产,但是最好使用不锈钢进行生产。

06

尺寸精度高

粉末注射成形尺寸精度一般在+/-0.5%左右,特殊情况可以做到+/-0.3%。

MIM零件设计向导

MIM Part Design Wizard

1、产量

MIM工艺可以实现小到几千、大到几百万的年产量,但由于MIM工艺必须使用到模具,鉴于模具费用,MIM工艺通常不用于产量较小的零件。一般而言,对于年产量2万或者更多的产品,MIM工艺更有优势,而对于年产量两万一下产品,需要评估模具费用的投入。

2、复杂的三维几何形状

粉末注射成形是通过将原料通过注射成形机填充入一个类似于塑料制品的模具中成形,因而他和传统的塑料制品一样,可以进行复杂的形状设计。当零件拥有孔、槽、筋、凸台和其他一些明显特征时,MIM工艺会变得更加有使用价值。

3、MIM零件期望的特征

a均匀的壁厚变化

b最大尺寸小于125mm

c所有特征大于0.1mm

d质量小于1kg

e厚度小于10mm

f 至少有一个平面作为烧结支撑面

g允许分型线、浇口印以及顶针印的存在

4、材料选用

目前已经证明差不多所有的材料都可以用MIM工艺生产,但是最好使用不锈钢进行生产。这是因为MIM零件半数以上是由不锈钢生产的,这意味这有最大的供应商基础,并且由于产量大,材料的价格也相应低一些。

5、尺寸公差

粉末注射成形尺寸精度一般在+/-0.5%左右,特殊情况可以做到+/-0.3%,更高的精度要求意味着成本的增加,因此在满足使用的前提下建议放宽部分公差。下表为公差对照表。

尺寸 一般MIM企业制造公差 金宝博博彩制造公差
一般情况 特殊情况
1-4mm +/-0.05 +/-0.05 +/-0.03
4-10mm +/-0.10 +/-0.07 +/-0.05
10-20mm +/-0.15 +/-0.10 +/-0.08
20-30mm +/-0.25 +/-0.15 +/-0.10
特征 一般范围 特殊范围
零件尺寸 0.2-50g 0.09-200g
壁厚 0.5mm以上 0.25以上
注:特殊公差要求可以通过二次加工实现,比如:整形、CNC。

6、产品性能

MIM零件相对与传统的粉末冶金零件而言,有更高的烧结密度(理论密度的96-100%),因此,PIM材料的典型的化学、物理和基本的热力学性能与板材材料手册中的值是一致的。所以如果使用性能很重要,MIM产品的性能会更加有竞争力。

MIM技术介绍

MIM technology introduction

粉末注射成形(MIM)属于净成形工艺,该工艺在20世纪20年代被首次使用,一些当前MIM的起源也可以追溯到20世纪60年代。然而当时缺少必要的工业基础,一直没有被广泛的应用。近些年来,由于3C产品的带动作用C,MIM行业飞速发展,并广泛应用于3C电子、五金配件、电动工具、锁具配件、智能穿戴、首饰配件、医疗器械等行业。MIM工艺的主要流程包括:混料、注射、脱脂、烧结,如果必要的话可以进行适当的后处理。MIM工艺具有成本性价比高、产品性能高以及可以成形复杂零件的特点。

1、MIM与传统粉末冶金相比

a MIM一般不需要后续加工

b MIM零件具有优异的耐腐蚀性、强度和韧性

c MIM零件具有优良的磁性能

2、MIM与切削工艺相比

a MIM设计可以节省材料和重量

b MIM可以将难以切削成形的材料成形为最终形状

c MIM 设计可以省掉多次组装作业

3MIM 与精铸相比

a MIM可以生产较小的壁厚

b MIM粗糙度较好

c MIM 零件的小直径盲孔与通孔的加工性较好

d MIM 零件可以大大减少所需要的精切削加工

e MIM生产小零件时成本较低,而且交货速度更快。

材料范围

Material range

材料 性能 烧结后 热处理后 烧结后产品的化学成分
17-4PH 密度 ≥7.70?g/cm3 C% Ni% Cr% Nb% Mn% Si% Cu% Fe%
拉伸强度 ≥960?MPa ≥1150?MPa ≤0.07 3-5 16-18 0.15-0.45 ≤1.0 ≤1.0 3.5-4.5 余量?bal
硬度 220-320?HV10 380-400?HV10
延伸率 ≥5% ≥4.5%
屈服强度 ≥730?MPa ≥960?MPa
304 密度 ≥7.80?g/cm3 C% Ni% Cr% Mn% Si% Fe%
拉伸强度 ≥500?MPa ≤0.03 9-11 19-20 ≤2.0 ≤1.0 余量bal
硬度 ≥120?HV10
延伸率 ≥50%
屈服强度 ≥180?MPa
316L 密度 ≥7.80?g/cm3 C% Ni% Cr% Mo% Mn% Si% Fe%
拉伸强度 ≥500?MPa ≤0.03 12-14 16-18 2.0-3.0 ≤2.0 ≤1.0 余量?bal
硬度 ≥120?HV10
延伸率 ≥50%
屈服强度 ≥180?MPa
440C 密度 ≥7.50?g/cm3 C% Cr% Ni% Mn% Si% Fe%
拉伸强度 ≥600?MPa ≥1200?MPa 0.90-1.10 16-18 0-0.5 ≤1.0 ≤1.0 余量bal
硬度 220-250?HV10 500-600?HV10
延伸率 ≥8% ≥3%
屈服强度 ≥250?MPa ≥1000?MPa
8620 密度 ≥7.50?g/cm3 C% Cr% Ni% Mo%
拉伸强度 445 <0.2 0.5-1.0 0.5-1.0 <0.5
硬度 ≥45HRB
延伸率 30
屈服强度 210
420W 密度 ≥7.50?g/cm3 C% Nb% Cr% Ni% Mn% Si% Mo% Fe%
拉伸强度 ≥550MPa 0.3-0.4 0.4-0.6 11-14 0-0.5 <1.0 <1.0 0.1-0.5 Bal
硬度 ≥400HV ≥50HRC
延伸率 ≥15%
屈服强度 ≥225?MPa
430L 密度 ≥7.50?g/cm3 C% Cr% Ni% Mn% Si% Fe%
拉伸强度 ≥410MPa <0.03 16-18 ?<0.6 <1.0 <1.0
硬度 ≥65HRB
延伸率 ≥25%
屈服强度 ≥240?MPa
HK30 密度 ≥7.60?g/cm3 C% Cr% Ni% Mn% Si% Cu%
拉伸强度 ≥782MPa 0.35-0.65 24-27 19-22 <1.5 0.75-1.4 <0.3
硬度 ≥160HV
延伸率 ≥18%
屈服强度 ≥436?MPa
Fe2Ni0.5Mo 密度 ≥7.55?g/cm3 C% Ni% Mo% Fe%
硬度 ≥150?HV10 ≥40?HRC 0.3-0.6 1.5-2.5 0.2-0.5 Bal
Fe4Ni0.5Mo 密度 ≥7.55?g/cm3 C% Ni% Mo% Fe%
硬度 ≥150?HV10 ≥40?HRC 0.3-0.6 3.5-4.5 0.2-0.5 Bal
Fe8Ni0.5Mo 密度 ≥7.55?g/cm3 C% Ni% Mo% Fe%
硬度 90-140?HV10 ≥600?HV10 0.3-0.6 7.5-8.5 0.2-0.5 Bal
Fe50Ni 密度 ≥8.0g/cm3 C% Ni% Fe%
磁导率 31-65ui/mH.m <0.03 49-51 Bal