什么情況下合采用MIM工藝

MIM工藝的制程技術、材料和設備在國內(nèi)已經(jīng)越來越成熟，應用范圍也非常廣。

零件形狀復雜、尺寸較小以及產(chǎn)量大，這些都是MIM工藝的優(yōu)勢。

這些強項，使其在電子數(shù)碼產(chǎn)品、手表、手工工具、牙齒矯正支架、汽車發(fā)動機零件、電子密封件、切削工具及運動器械中得到了大量的應用。

那么，如何判定一個產(chǎn)品是否應該選擇MIM工藝，也就是選擇MIM工藝的準則是什么呢？

目前主要有下列主要事項，選擇MIM工藝前需要考慮清楚。

1.

質(zhì)量、切削量：對于在切削加工和磨削加工中材料損耗非常、加工非常耗時的零件，MIM在降低生產(chǎn)成本上極有優(yōu)勢；

2.

總需求量：模具費和研發(fā)費用對于低需求量的產(chǎn)品，分攤下來后是很難以承受的。因此，當產(chǎn)品的年需求量達到或超過2萬件時，可以考慮選擇MIM工藝。

3.

材料：MIM工藝是一種近凈成形技術，對于由鈦、不銹鋼及鎳合金之類難易切削的材料設計的零件，MIM最有吸引力。

4.

產(chǎn)品復雜性：MIM工藝最適合制造幾何形狀復雜的、在切削加工中需要變換很多次加工工位的多軸零件、多基準零件。

5.

使用性能：基于MIM產(chǎn)品的高密度，如果使用性能有需求，則MIM的高密度形成的性能有競爭力。

6.

表面粗糙度：表面粗糙度反映了粉末顆粒的大小。

7.

公差（精度要求）：MIM燒結件的公差大概為±0.3%，如果產(chǎn)品要求的公差很嚴格，MIM燒結件就需要二次加工，如CNC，數(shù)控車等，MIM的成本也趨向于增加，需要評估比較。

8.

組合：為了節(jié)省庫存與組裝費用，可見多個零件固結為一個零件。

9.

缺陷：必須使MIM固有的缺陷處于非關鍵位置，或制造成型后可以除去，例如澆口印跡，頂針印跡或結合線。

10.

新型組合材料：MIM可制造出傳統(tǒng)工藝難以制造的新型組合材料，例如疊片的或兩種材料結構的或耐磨耗用的混合的金屬-陶瓷材料。

MIM常用材料的種類很多，但有幾種是主要的。若材料難以切削加工，諸如工具鋼、鈦、鎳合金或不銹鋼，對于MIM最終成型來說，是最有利的，MIM工藝可以一次性成型復雜的幾何形狀特征。

在不同的生產(chǎn)地點之間，用MIM可達到的性能是不同的。我們在設計之前，需要的許多性能參數(shù)都匯總與技術手冊中。

現(xiàn)在，我們看到了很多為MIM設計的新的材料，其中有疊片結構的（硬磁-軟磁，磁性的-非磁性的，傳導性的-絕緣的）、泡沫金屬及孔新建，這些可選擇的項目，都將MIM推進到了幾乎沒有工藝可替代的領域。

粉末微注射成形技術

近年來，微系統(tǒng)技術在各個領域的發(fā)展非常迅速，同時也對應用于微型工程中的三維微型復雜元器件的制造提出了更高的要求，希望微型器件在具備滿足使用要求性能的同時，能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。在傳動過程中，可由電機同步轉速，經(jīng)彈性聯(lián)軸器至減速機后，由輸出裝置傳動快漿，使其達到規(guī)定的轉速，也可由變頻器進行調(diào)速。微系統(tǒng)中主要的元器件包括微型模具、用于傳感器和jia速器上的微型機械結構、生物傳感器、微型流體元件、微型反應器等。這些元器件形狀復雜、體積微小，采用現(xiàn)有的微型加工技術如微型切削、激光切削、硅刻蝕技術等，生產(chǎn)效率低，無法開展大規(guī)模生產(chǎn)，而近年來在粉末注射成形基礎上發(fā)展起來的粉末微注射成形工藝為實現(xiàn)微型元器件規(guī)模化生產(chǎn)提供了zui具潛力的制備技術。

　　粉末微注射成形技術是指針對尺寸小于1微米的零件在傳統(tǒng)粉末注射成形技術基礎上所開發(fā)的一種成形技術，主要應用于連續(xù)制造具有微觀結構表面與微型結構的零件，其基本工藝步驟與傳統(tǒng)的粉末注射成形基本相同，所制備零件的表面質(zhì)量與孔隙度可通過選擇原始粉末與適宜的燒結條件來控制。因此，密煉機的出現(xiàn)是橡膠機械的一項重要成果，至今仍然是塑煉和混煉種的典型的重要設備，仍在不斷的發(fā)展和完善。與傳統(tǒng)粉末注射成形不同的是，粉末微注射成形為了便于制造微小結構，所選擇的粉末平均粒徑一般小于1~2微米;其次，由于粉末比表面積增大，需要粘度較低但有足夠強度的粘結劑，以利于微注射成形并避免生坯件脫模時損壞。另外，為了防止變形、裂紋及氣泡的產(chǎn)生，微注射成形技術對脫脂和燒結的工藝條件更加苛刻。

　　目前，國際上開展該技術研究的主要國家有德國、日本、新加坡、美國和英國。其中，德國開展并取得了突出的成果。粉末燒結氣氛是指粉末冶金制品在燒結時，燒結爐內(nèi)的實際氣氛，常用的燒結氣氛主要有保護氣氛、可控氣氛和空氣。國內(nèi)的北京科技大學、中南大學以及大連理工大學也在該領域進行了一系列研究工作。如北京科技大學研制了具有自主知識產(chǎn)權、適用于傳統(tǒng)注射成形機的粉末微注射成形用模具;并以羰ji鐵粉和鐵鎳合金粉為原料，在傳統(tǒng)注射成形機上成功實現(xiàn)了粉末微注射成形齒頂圓直徑小于1毫米的微型齒輪。

金屬粉末增塑擠壓成型與注射成形工藝比較

粉末冶金技術發(fā)展到今天已經(jīng)有了不少的分支和不同的工藝，在這其中zui具有代表性的兩種工藝非增塑擠壓成型和注射成形莫屬了，雖然同屬于粉末冶金，但是它們又有很多不同，今天就讓小編帶大家一起來了解一下吧。

先來看看金屬粉末增塑擠壓成形工藝，這是一種在金屬粉末包套擠壓等工藝的基礎上發(fā)展而來的，可以在較低的溫度下對具有優(yōu)良流動性的銅、鎢、硬質(zhì)合金、高熔點金屬間化合物以及陶瓷材料進行擠壓成形的新工藝。目前該工藝已經(jīng)有了專用的連續(xù)擠壓設備。⑤馬氏體：鋼加熱到一定溫度（形成奧氏體）后經(jīng)迅速冷卻（淬火），得到的能使鋼變硬、增強的一種淬火組織，常用M表示,馬氏體是體心正方結構。該工藝過程使用的物料是添加了一定量增速劑的具有優(yōu)良流動性的金屬粉末。利用該工藝生產(chǎn)的坯件，在經(jīng)過干燥、燒結之后就可以成為最終成品了。

再來看一下另外一種新型的金屬零部件成形工藝—金屬注射成形。密煉機是一種設有一對特定形狀并相對回轉的轉子、在可調(diào)溫度和壓力的密閉狀態(tài)下間隙性地對聚合物材料進行塑煉和混煉的機械，主要由密煉室、轉子、轉子密封裝置、加料壓料裝置、卸料裝置、傳動裝置及機座等部分組成。它是將傳統(tǒng)的粉末冶金和現(xiàn)代塑料注塑技術相結合并依托于粘結劑配方研發(fā)和喂料生產(chǎn)技術的一種近凈成形工藝。它是一種發(fā)展歷史久遠但發(fā)展速度緩慢的成形工藝，該工藝的基本流程就是將金屬粉末和粘結劑的混合物在一定的溫度和壓力條件xia注入特定的模腔中得到接近最終產(chǎn)品尺寸和形狀的坯件，再對坯件進行脫粘、燒結得到具備一定機械性能的最終成品的過程。

通過以上的描述可以看出，粉末增塑擠壓成形與注射成形有很多相同的優(yōu)點，所以近幾年這兩種工藝都得到了迅猛發(fā)展，兩者共同的優(yōu)點總結一下有四點：近凈成形，都可以一次成形最接近制品最終形狀的坯件;利用傳統(tǒng)的鑄造、機加工等防范難以生產(chǎn)的形狀的金屬制品，尤其是小型復雜零件和細長零件的成形中占有很大優(yōu)勢;可適用的材料范圍都相當廣泛，一些用常規(guī)辦法不好制備成品的材料都可以采用此兩種方法;該兩種方法可以作為新材料及其產(chǎn)品的新的研發(fā)方法?！畈牧蠈τ谙疋仭⒉讳P鋼及鎳合金之類難切削加工的材料設計的零件，MIM最有吸引力。

兩者一個顯著共同點是都要使用粘結劑。從粘結劑的選用及配方上來看，兩者采用的粘結劑都可以歸為三大體系，蠟基、jia基纖維素基和塑基，用量上也差不多，都在在8%～20%的質(zhì)量比范圍。從工藝上來看，都要在坯件成形以后進行粘結劑的徹底脫除。

但是兩者也有很明顯的不同，在原料上，增塑擠壓成形使用的金屬粉末粒度變化區(qū)間比較大，從幾微米到幾百微米都可以使用;而金屬注射成形對金屬粉末的要求比較高，粉末的粒度一般在0.5-20微米之間，對粉末制備方法和粉末形狀有著更高的要求，因此成形后的制品更致密，燒結時收縮率小，尺寸精度更高?！钊毕荼仨毷筂IM固有的缺陷處于非關鍵位置，或制造成形后除去例如澆口印跡、提模桿標記或接合線等。

如果要說兩者的差異的話，成形設備和物料受力的的不同是其另外一個顯著的區(qū)別，增塑擠壓成形采用的是專用螺桿擠壓成形機，物料處于兩向壓縮和一向擠出拉伸的變形，其中的擠壓力一般不會超過300Mpa;而注射成形采用的注射成形機，在成形過程中物料受到的是三向壓應力，其變形是三向力的壓縮變形。有些人還試圖在喂料生產(chǎn)時加入表面活性劑，實驗表明這會降低粘結劑對粉末的濕潤性，減少粘結劑的使用量，進而提高金屬喂料中金屬粉末的裝載量。

通過兩者共同點和不同點的比較，我們認識到，兩者都是當今粉末冶金技術新的發(fā)展方向，都可以在成形難加工材料的小尺寸復雜形狀制品方面發(fā)揮優(yōu)勢，如果在精密度要求不是特別高的情況下可以采用增塑擠壓成形工藝以降低生產(chǎn)成本，而精密度要求高的制品的成形則只能通過對粉末粒度要求嚴格的金屬粉末注射成形來實現(xiàn)。金屬粉末冶金是一種利用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經(jīng)過成形和燒結制成金屬或合金零部件的技術。

粉末冶金MIM工藝相比傳統(tǒng)精鑄工藝的優(yōu)勢

MIM使用的原料粉末粒度直徑為2—15urn，而傳統(tǒng)粉末冶金（PM）的原料粉末粒度為50—100urn。MIM工藝的成品密度高，原因是使用微細粉末。MIM產(chǎn)品形狀自由度是PM所不能達到的。

傳統(tǒng)的精密鑄造（IC）工藝作為一種制作復雜形狀產(chǎn)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(chǎn)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。粘結劑的選擇十分關鍵，若粘結劑選擇不當可能產(chǎn)生以下缺陷：粘結劑是怎么分類的。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IC工藝材質(zhì)受到一定限制。

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(zhì)。

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(chǎn)品的精度低，產(chǎn)品有局限。

傳統(tǒng)機械加工法：近來靠自動化和數(shù)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脫不開逐步加工車、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(yōu)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。一、電鍍電鍍是一種化學過程，它是在外界直流電源的作用下通過兩類導電在陽極和陰極兩個電極上進行氧化還原反應的過程。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工藝比較機械式加工而言，其成本較低且效率高，具有競爭力。