في السنوات الأخيرة، عملية قولبة حقن المعادن الدقيقة (μ-MIM) طُوِّرت هذه التقنية بهدف تصنيع المعادن والسبائك التي يمكن استخدامها في الإنتاج الضخم للأجزاء الدقيقة والأسطح ذات البنية المجهرية. وتُسهم تقنية μ-MIM بشكل كبير في زيادة توافر المعادن والسبائك للتطبيقات الدقيقة، مثل المواد الجديدة ذات الثبات الحراري العالي، والقوة والمتانة، فضلاً عن الموصلية الحرارية والمغناطيسية.

بالإضافة إلى ذلك، بالمقارنة مع قولبة الحقن الدقيق للبلاستيك، فإن عملية إنتاج المعدنين التي طورتها تقنية μ-MIM تتيح ربط مادتين معدنيتين مختلفتين معًا (الحقن المشترك للمعدنين) أثناء عملية قولبة الحقن.

1. تقنية MIM ثنائية المكونات (2C-MIM)

السطح مسامي واللب الداخلي كثيف

كطريقة لتصنيع الأجزاء ثنائية المعدن، طُوِّرت عملية 2C-MIM (التشكيل المعدني بالحقن ثنائي المكونات). وتتمثل الميزة الرئيسية لهذه العملية في إمكانية دمج مادتين مختلفتين في الخصائص مباشرةً في عملية إنتاج واحدة، مما يقلل من عمليات الربط اللاحقة (مثل اللحام، والتثبيت، والتجميع، وما إلى ذلك).

تتراوح الأجزاء التي يمكن لشركة 2C-MIM تصنيعها من الأجزاء المجوفة ذات الهياكل الداخلية المعقدة إلى المكونات المرنة القابلة للفصل.

يهدف البحث العلمي إلى إنتاج أجزاء هندسية محسّنة وظيفيًا بتكلفة مناسبة. بالنسبة للأجزاء المعرضة للتآكل، يمكن تقوية الأجزاء الرئيسية، مثل سطح الاحتكاك، بمواد أكثر صلابة أو مقاومة للتآكل، بينما تُقوّى الأجزاء الهيكلية الأخرى بمواد منخفضة التكلفة نسبيًا.

لتصنيع الأجزاء ثنائية المعدن، لا يكفي مجرد فهم شكل قولبة الحقن للمادتين، بل يجب أن تكون المادتان قابلتين للتلبيد في نفس الفرن وفي نفس بيئة التلبيد. ونظرًا لاختلاف معدل انكماش الجزأين أثناء التلبيد، فقد يؤدي ذلك إلى انفصال الطبقات أو تشققها. وعند تكوّن طور ضار، قد تنتشر العناصر المضافة على طول الحدود، مما يقلل من خصائص المادة.

الشكل 17-4PH/316L عينة شد مركبة مُحضرة بالحقن المشترك

من خلال تنسيق عوامل التصنيع، يتم تحسين جودة أجزاء 2C-MIM. وبفضل قدرتها الفريدة على إنتاج أجزاء ذات خصائص مادية مختلفة دون الحاجة إلى أي أعمال تجميع، من المؤكد أن عملية 2C-MIM ستوسع نطاق تطبيقاتها في السوق. صناعة حقن المعادن.

إذا كان نطاق حجم جسيمات المسحوق أقل من 1 ميكرومتر، فيجب استخدام مواد حقن خاصة للتكيف مع المشاكل الناجمة عن المساحة السطحية الكبيرة لـ قولبة حقن المسحوق وإزالة الشحوم.

2. عملية قولبة حقن المعادن الدقيقة (μ-MIM)

طبق تفاعل من الفولاذ المقاوم للصدأ بتقنية الحقن المجهري

أصبحت المنتجات والأنظمة أصغر حجماً، مما يعني أن الأجزاء الهيكلية والوظيفية في الأنظمة المعقدة أصبحت أصغر فأصغر.

وهذا لا يتطلب فقط استخدام مواد متطورة ذات خصائص فيزيائية مناسبة، ولكن يتطلب أيضًا ميزات هندسية مصغرة للغاية من أجل زيادة عدد الوظائف المتكاملة.

لذلك، من الضروري تطوير طرق فعالة وموثوقة للغاية لتصنيع الأجزاء الدقيقة أو أجزاء البنية الدقيقة، ويمكن استخدام أجزاء البنية الدقيقة المصنعة بتقنية μ-MIM لاستبدال الأجزاء البلاستيكية للحصول على مزايا الخصائص الميكانيكية أو مقاومة التآكل أو خصائص درجات الحرارة العالية للمواد المعدنية.

يعتمد نجاح عملية التصنيع الجديدة هذه على حقيقة أن عملية المنافسة محدودة بالمواد القابلة للتشغيل أو قدرة الإنتاج الضخم، ولا يوجد بديل لتقنية μ-MIM.

تُعد تقنية LIGA (وهي مزيج من الطباعة الحجرية والتشكيل الكهربائي) مناسبة عادةً للهندسة ثنائية الأبعاد فقط، وهي محدودة بالتشكيل الكهربائي من حيث اختيار المواد.

تأتي تقنيات أخرى، مثل طرق التصنيع الكهروكيميائي الدقيق، والطحن الدقيق، والطحن الدقيق، من صناعة الإلكترونيات الدقيقة القائمة على السيليكون، ولديها القدرة على معالجة ميزات صغيرة تصل إلى 1 ميكرومتر، لكنها غير مناسبة للإنتاج الضخم. أجزاء ثلاثية الأبعاد.

يمكن الآن تصنيع أجزاء دقيقة باستخدام تقنية μ-MIM بأبعاد تصل إلى 5 ميكرومتر. ومع ذلك، ولتحسين الأداء، كالحفاظ على الشكل وفقًا لخصائص التدفق أو الأجزاء، تم تطوير مواد حقن خاصة تتناسب تمامًا مع الأبعاد دون الميكرومترية أو النانومترية المطلوبة لتقنية μ-MIM.

بشكل عام، بالنسبة للأجزاء الدقيقة، يمكن لتقنية حقن المعادن بالحقن (MIM) إنتاج تفاصيل بحجم يصل إلى عشرة أضعاف متوسط ​​حجم الجسيمات، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص لهذا النوع من الأجزاء. أما إذا أردنا إنتاج تفاصيل أصغر، فيجب استخدام مسحوق أصغر. ويبلغ حجم مسحوق المعادن المتاح حاليًا 1 ميكرومتر. بعض المساحيق شديدة التفاعل بحيث لا يمكن إنتاج مساحيق بهذا الحجم (مثل التيتانيوم)، بينما يسهل إنتاج مساحيق معدنية أخرى باستخدام تقنيات التبخير الهوائي الخاصة (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ).

إذا كان نطاق حجم الجسيمات للمسحوق أقل من 1 ميكرومتر، فيجب استخدام مواد حقن خاصة للتكيف مع المشاكل الناجمة عن المساحة السطحية الكبيرة لعملية حقن المسحوق وإزالة الشحوم.

صورة لترس ومروحة من الفولاذ المقاوم للصدأ بتقنية الحقن المجهري

في الوقت الحالي، لا تزال تقنية μ-MIM في مرحلة التطوير، وتتطور بشكل كبير بالتوازي مع عملية 2C-MIM. في البداية، دخلت كلتا العمليتين حيز الإنتاج، لكنهما تخضعان حاليًا لدراسات جدوى ونشر التكنولوجيا لتطبيقها على نطاق واسع في تصنيع الأجزاء الدقيقة أو الأجزاء ذات البنية المجهرية.

تعتبر أهداف البحث والتطوير التنافسية الأولية بالغة الأهمية في طريقها إلى النجاح في السوق، ولكن فقط من خلال تطوير المواد وعمليات الإنتاج حول إمكانيات تقنية 2C-μ-MIM في الصناعة، إلى جانب تعليم المهندسين والفنيين، يمكن تحقيق اختراقات حقيقية.

خلال الأشهر الستة الماضية، ومع تزايد الاهتمام باستخدام السيراميك والزجاج ثلاثي الأبعاد في الهواتف المحمولة، ظهرت العديد من نماذج الهياكل الزجاجية والسيراميكية ثلاثية الأبعاد ذات الوجهين. وقد ازدهرت هذه الصناعة بشكل ملحوظ، حيث شهدت تطوراً كبيراً في عدد الشركات العاملة فيها، مما أدى إلى ظهور تقنيات وعمليات ومواد جديدة، مثل: الفولاذ المقاوم للصدأ، وسبائك التيتانيوم، وإطارات MIM، والأغطية الخلفية السيراميكية. كما تم تطوير جوانب عملية مثل: تطوير نسيج عملية تزيين الزجاج، وعملية رش الحبر الجديدة، والطباعة، ودمج الهوائيات. وقد أصبح تحسين معدل نجاح الزجاج ثلاثي الأبعاد، وخفض استهلاك الطاقة، ورفع الكفاءة، تحدياً كبيراً أمام هذه الصناعة.

  قولبة حقن المعادن⎮تعدين المساحيق⎮معلومات عنا