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      持續技術創新 
      更好的MIM技術方案提供商
      MIM工藝介紹
      來源: | 作者:天悅MIM | 發布時間: 2019-12-29 | 1411 次瀏覽 | 分享到:

      一:序言

      MIM(Metal Injection Moulding)金屬注射成形,是由美國在上個世紀70年代發明的一種新型制造工藝,在發明后的二十幾年中,由于其非常強的適應性得到了飛速的發展。尤其是從2000年開始,發展速度更加迅猛。據專家統計,2003年全世界MIM產品的生產達到了2500噸的水平,勘稱“第五代加工工藝”,是加工行業的一次“革命”。

      可以用于MIM技術的材料非常廣泛,原則上任何可高溫燒結的粉末材料均可由MIM技術制成零件,包括傳統工藝中難以加工的材料及高融點材料。此外,MIM技術也可以根據用戶的要求進行材料的配方設計,制造任意組份的復合材料,并制成特種要求的零件。MIM工藝制品應用領域已經涉及到國民經濟各領域,市場前景廣闊。如:

      1:計算機及輔助設施:如打印機零件、磁芯、撞針軸銷、驅動零件;

      2:工具:如槍鉆、鉆卡頭、電動工具、手工工具、扳手等所用零件,銑刀頭、噴嘴等;

      3:家用器具:如表殼、表鏈、電動牙刷、剪刀、風扇、高爾夫球頭、仿真珠寶、刀具刀頭等零件;

      4:醫療器械零件:如牙齒矯形架、剪刀、鑷子;

      5:軍用軍械零件:導彈尾翼、槍支零件、彈頭、藥型罩、引信用零件;

      6:電氣零件:如微型馬達零件、電子零件、傳感器件、手機、BP機用零件;

      7:機械用零件:如松棉機、紡織機、縫紉機、辦公機械等各類機械的小型復雜零件;

      8:汽車、船舶零件:如離合器內環、搖臂鑲塊、撥叉套、分配器套、汽車安全氣囊件、汽車鎖具;

      9:油田鉆井用金各類異型硬質合噴嘴等。

       

      MIM技術是1973年由美國加州Parmatech公司的航天燃料專家Wiech博士發明的,如今已成為世界粉末冶金領域發展最快的高新技術。由于該技術的獨特優點和先進性,被美國列為不對外擴散技術加以保密,直到1985年才向全世界公布這一技術,而在這期間美國國內的MIM技術得以成熟并迅速發展形成產業化。該項技術向世界披露后得到世界各國政府、學術界、企業界的廣泛重視,并投入了大量人力物力和財力予以開發研究。其中日本在研究上十分積極而且表現突出,許多大型株式會社參與了MIM技術的工業化推展,繼日本快速發展之后,臺灣、韓國、新加坡、以色列、土爾其、瑞士以及歐洲和南美的其他國家MIM產業也雨后春筍般的發展起來,獲得了較大的商業利潤。

      作為該項技術的發明國美國,MIM技術產品已經廣泛的應用于航天、摩托車、汽車、醫療器械、食品機械、計算機、通信設備、五金工具、儀器儀表、鐘表等各個制造行業,MIM企業也因得到了長足的發展。

      據粉末冶金協會粗略統計和預測,全球MIM產品的銷售量正在以每年30%~40%的速度遞增,截止2000年,全球的年平均銷售額為10億美元,預計到2010年平均年銷售量將超過24億美元。

      2: 國內狀況

      中國MIM技術的發展只有不到十年的時間,技術的研究始于八十年代末,從事研究開發的單位不足10家,雖然粘結劑各有不同,但都取得了可喜的成果,有的已經達到國際先進水平,但在MIM技術的應用及產業化方面與國外相比存在一定的差距。原因有以下幾個方面:

      1)中國1956年才開始粉末冶金的發展,基礎實力薄弱。(2)機械制造業與發達國家相比落后,工程技術人員的開發能力不足。(3)國內技術人員對MIM技術的認識程度不夠,制約了MIM技術的推廣,但隨著中國工業水平的不斷提高和WTO的加入,國外商品大量涌入中國,政府對MIM技術的重視 ,以及國內工程技術人員對MIM技術認知程度的進一步加深,MIM技術必將在中國得以迅速發展。

      據中國粉末冶金協會預測:1-2年內我國MIM產品的市場需求量將達3-5億元人民幣,2010年可望突破15億元人民幣。

       

      MIM工藝與其它加工工藝的對比。

      1. MIM使用的原料粉末粒度直徑為2-15μm,而傳統粉末冶金的原料粉末粒度為50-100μm。MIM工藝的成品密度高,原因是使用微細粉末。MIM工藝具有傳統粉末冶金工藝的優點,但是形狀自由度是傳統粉末冶金所不能達到的,其比較見表一。

      1  MIM制程和傳統粉末冶金的比較

       

      制造工藝

      比較項目

      MIM工藝

      傳統粉末冶金工藝

      粉末粒徑(μm)

      2-15

      50-100

      相對密度(%)

      95-98

      80-85

      產品重量(g)

      ≤200

      ≥10

      產品形狀

      三維復雜形狀

      二維復雜形狀

      機械性能

       

      2. 傳統的精密鑄造工藝作為一種制作復雜形狀產品極有效的技術,近年使用陶心輔助可以完成狹縫、深孔穴的產品,但礙于陶心的強度以及鑄液的流動性限制,該工藝仍有某些技術上的難題。一般而言,此工藝制造大、中型零件較為合適,而小型復雜零件則MIM工藝較為合適,而且精鑄工藝材質受到一定限制。

      3. 壓鑄工藝適用于鋁和鋅合金等低熔點、鑄流性好的材料,而MIM工藝適合各種材質。

      4. 精密鍛造可以成型復雜零件,但不能成型三維復雜的小型零件,其產品的精度低,產品有局限。

      5. 傳統機械加工法:近來靠自動化和數控提升加工能力,在效率和精度上有很大的進展,但是基本的程序上,仍未脫離逐步加工(車、刨、銑、磨、鉆、拋等)完成零件形狀的方式,機械加工的方法精度和復雜度遠優于其他方法,但是因為材料的有效利用率低,且形狀的完成受限于設備與刀具,有些零件無法用機械加工完成,相反,MIM可以有效利用材料,形狀自由度不受限制。對于小型、復雜、高難度形狀的精密零件的制造,MIM工藝比較機械加工而言,其成本較低用效率高,具有競爭力。

      6. MIM技術彌補了傳統加工方法在技術上的不足或無法制作的缺撼,并非與傳統加工方法競爭,MIM技術可以在傳統加工方法無法制作的零件領域發揮其特長,與傳統加工法的圖表比較見表2。

       2  MIM和其他金屬加工法的比較

       

         加工方法

      比較項目

      MIM

      精鑄

      傳統粉末冶金

      精鍛

      機加

      壓鑄

      形狀自由度

      4

      5

      2

      2

      4

      4

      形狀精巧度

      5

      4

      4

      5

      5

      4

      精度

      4

      3

      4

      5

      5

      3

      材質自由度

      5

      4

      5

      2

      3

      2

      模具費

      3

      4

      3

      1

      5

      3

      量產性

      5

      2

      5

      5

      3

      5

      機械強度

      4

      4

      2

      5

      5

      1

      產品價格

      3

      2

      4

      5

      2

      4

      注:比較的點數以5為最高,1為最低

       

       

       

       

      復雜形狀 低成本

      MIM

       

      高性能

       

       

       

         1 MIM三大優點

      1.3 MIM工藝應用領域概述

      1. 計算機及輔助設施:如打印機零件、磁芯、撞針軸銷、驅動零件;

      2. 工具:如槍鉆、鉆卡頭、電動工具、手工工具、扳手等所用零件,銑刀頭、噴嘴等;

      3. 家用器具:如表殼、表鏈、電動牙刷、剪刀、風扇、高爾夫球頭、仿真珠寶、刀具刀頭等零件;

      4. 醫療器械零件:如牙齒矯形架、剪刀、鑷子;

      5.  軍用軍械零件:導彈尾翼、槍支零件、彈頭、藥型罩、引信用零件;

      6. 電氣零件:如微型馬達零件、電子零件、傳感器件、手機、BP機用零件;

      7. 機械用零件:如松棉機、紡織機、縫紉機、辦公機械等各類機械的小型復雜零件;

      8. 汽車、船舶零件:如離合器內環、搖臂鑲塊、撥叉套、分配器套、汽車安全氣囊件、汽車鎖具;

      9. 油田鉆井用金各類異型硬質合噴嘴等。

       

      1.4  MIM工藝在零件制造方面的小結

      1 可成型高度復雜結構的結構零件。該工藝技術利用注射方法,保證物料充分充滿模具型腔,也保證了零件高復雜結構的實現.以往在傳統加工技術中先做成個別元件再組成組件的方式,在使用MIM技術時可以考慮整合成完整的單一零件,大大減少步驟,簡化加工程序。

      2 制品尺寸精度高,不必進行二次加工或只需少量精加工

      注射成型工藝可直接成型薄壁結構件,制品形狀已達到或接近最終產品要求,零件尺寸公差一般保持在±0.1%~±0.3%左右,特別對降低難以機械加工的硬質合金、陶瓷零部件的加工成本,減少貴金屬的加工損失尤其具有重要的意義。

      3 制品微觀組織均勻、密度高、性能好。在壓制過程中由于模壁與粉末以及粉末與粉末之間的摩擦力,使得壓制壓力分布不均勻,也就導致了壓制毛坯微觀組織的不均勻,材料致密性差,密度低且不均勻,嚴重影響產品的機械性能。反之MIM是一種流體成型工藝,粘結劑的存在保證了粉末均勻分布,從而可以消除毛坯微觀密度的不均勻,進而使制品的燒結密度接近材料的理論密度,從而使強度增加、韌性加強;延展性、導電性、導熱性得到改善,綜合性能提高。

      4 效率高,易于實現大批量和規?;a。MIM技術使用的模具,其壽命與塑料注射成型模具相當,由于使用金屬模具,MIM適于零件的大批量生產,由于利用注射機成型產品毛坯,極大的提高了生產效率,降低成本,而且注射成型產品一致性好,重復性好,從而為大批量和規?;I生產提供了保證,再者一模多腔可以進一步提高效率和降低毛坯的生產成本。

      5 適用材料范圍寬,應用領域廣??梢杂糜?/span>MIM技術的材料非常廣泛,原則上任何可高溫燒結的粉末材料均可由MIM技術制成零件,包括傳統工藝中難以加工的材料及高融點材料。此外,MIM技術也可以根據用戶的要求進行材料的配方設計,制造任意組份的復合材料,并制成特種要求的零件。MIM工藝制品應用領域已經涉及到國民經濟各領域,市場前景廣闊。

       

      四:環境保護、工業衛生及安全和消防

      1:項目主要污染源和主要污染物

      組批混料工段有少量粉塵;脫脂、燒結工段有微量廢氣排除,成分包括氮氣、氮氧化物等。車間及周圍噪聲低于60分貝,符合國家《工業企業噪聲控制設計規范》(GBJ87-85)和國家《工業企業廠界噪聲標準》(GB12348-90);無輻射及無有毒、有害物質產生。

      2:污染物的治理措施

      組批混料工段局部泄露的粉塵通過布袋式除塵裝置收集過濾后,去除了空氣中99.9%的懸浮顆粒物,排放濃度低于國家《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996),而且回收物可再利用。脫脂、燒結工段產生的廢氣,經二段燃燒設備處理后,氣體中氮氧化物和甲醛的濃度低于0.5PPM,符合《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996)。

       

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