Новое литье металлов под давлением: процесс μ-MIM и процесс 2C-MIM

В последние годыПроцесс микролитья металла под давлением (μ-MIM)была разработана с целью производства металлов и сплавов, которые могут быть использованы для массового производства микродеталей и микроструктурных поверхностей. μ-MIM значительно повышает доступность металлов и сплавов для микроприложений, таких как новые материалы с высокой температурной стабильностью, прочностью и ударной вязкостью, а также теплопроводностью и магнетизмом.

Кроме того, по сравнению с микролитьем пластмасс под давлением, процесс производства биметалла, разработанный μ-MIM, позволяет соединять два различных металлических материала (совместное литье биметаллов) в процессе литья под давлением.

1. Двухкомпонентный МИМ (2C-MIM)

 

 Поверхность пористая, а внутреннее ядро ​​плотное.

Поверхность пористая, а внутреннее ядро ​​плотное.

 

В качестве метода изготовления биметаллических деталей был разработан процесс 2C-MIM (Two-Component MIM). Главным преимуществом процесса 2C-MIM является возможность непосредственного объединения двух материалов с разными свойствами в одном производственном процессе, что позволяет сократить последующие совместные операции (такие как сварка, клепка, сборка крепежа и т. д.).

Детали, которые можно изготавливать с помощью 2C-MIM, варьируются от полых деталей со сложной внутренней структурой до гибких съемных компонентов.

Целью всех исследований является производство функциональных усовершенствованных инженерных деталей по выгодной стоимости. Для деталей, которые легко изнашиваются, вы можете только локально усилить ключевые детали, такие как поверхность трения, более твердыми или более износостойкими материалами, а другие структурные детали — относительно недорогими материалами.

Для изготовления биметаллических деталей недостаточно просто понимать форму литья под давлением двух литьевых материалов, главное, чтобы оба материала можно было спекать в одной печи и в одной и той же атмосфере спекания. Поскольку скорость усадки двух деталей во время спекания неодинакова, это может привести к расслоению или растрескиванию. А когда образуется вредная фаза, легированные элементы также могут распространяться вдоль границы, что снижает свойства материала.

 Образец композита 17-4PH 316L для испытаний на растяжение, приготовленный методом совместной инъекции

Рисунок 17-Образец композитного материала 4PH/316L для испытаний на растяжение, полученный методом совместной инъекции

 

Координируя факторы обработки, качество деталей 2C-MIM оптимизируется. Благодаря своей уникальной способности изготавливать детали с различными свойствами материала без каких-либо сборочных работ, процесс 2C-MIM, несомненно, расширит рынок применения МИМ-индустрия.

Если диапазон размеров частиц порошка составляет менее 1 мкм, следует использовать специальные инъекционные материалы, чтобы адаптироваться к проблемам, вызванным большой площадью поверхностилитье под давлением порошка и обезжиривание.

 

2. Процесс микролитья металла под давлением (μ-MIM)

Микроинъекционная реакционная чаша из нержавеющей стали

Микроинъекционная реакционная чаша из нержавеющей стали

 

Изделия и системы становятся миниатюрными, а это означает, что структурные и функциональные части сложных систем становятся все меньше и меньше.

Это требует не только использования современных материалов с соответствующими физическими свойствами, но и микроминиатюрных геометрических элементов с целью увеличения количества интегрированных функций.

Поэтому необходимо разработать высокоэффективные и надежные методы изготовления микродеталей или микроструктурных деталей, а микроструктурные детали, изготовленные с использованием μ-MIM, могут использоваться для замены пластиковых деталей, чтобы получить преимущества механических свойств, коррозионной стойкости или высокотемпературных свойств металлических материалов.

Успех этого нового производственного процесса основан на том факте, что его конкурентоспособность ограничена обрабатываемыми материалами или возможностями массового производства, а альтернативы μ-MIM не существует.

Технология LIGA (комбинация литографии и гальванопластики) обычно подходит только для 2D-геометрии и ограничена гальванопластикой с точки зрения выбора материала.

Другие методы, такие как электрохимические методы микропроизводства, микрофрезерование и микрошлифование, пришли из кремниевой микроэлектронной промышленности и способны решать задачи размером до 1 мкм, но они не подходят для массового производства.3D детали.

Теперь микродетали, произведенные с помощью μ-MIM, могут иметь размер элемента всего 5 мкм. Однако для оптимизации производительности, например, сохранения формы в соответствии с характеристиками потока или деталями, были разработаны специальные литьевые материалы, которые полностью возможны для субмикронного или нанометрового размера, необходимого для μ-MIM.

В целом, для микродеталей MIM может воспроизводить особенности примерно в 10 раз больше среднего размера частиц, что особенно подходит для микродеталей, если вы хотите создать более мелкие особенности, вам нужно применить более мелкий порошок. Сейчас доступный металлический порошок имеет размер 1 мкм. Некоторые порошки слишком реактивны для производства порошков в этом диапазоне размеров частиц (например, Ti), в то время как другие металлические порошки легче производить с помощью специального аэрозольного испарения (например, нержавеющая сталь).

Если размер частиц порошка составляет менее 1 мкм, необходимо использовать специальные литьевые материалы, чтобы решить проблемы, вызванные большой площадью поверхности литья под давлением и обезжиривания порошка.

 

Шестерни и рабочие колеса из нержавеющей стали, изготовленные методом микролитья

Изображение микроинъекционной нержавеющей стали шестерни и рабочего колеса

В настоящее время μ-MIM все еще находится на стадии инкубации и в значительной степени развивается параллельно с процессом 2C-MIM. Во-первых, оба процесса уже находятся в производстве, но оба проходят технологическое развертывание и технико-экономические обоснования для широкого спектра микродеталей или микроструктурных деталей.

Первоначальные конкурентоспособные цели исследований и разработок имеют решающее значение на пути к успеху на рынке, но только посредством разработки материалов и производственных процессов с учетом возможностей 2C-μ-MIM в отрасли, в сочетании с обучением инженеров и техников, можно добиться настоящих прорывов.

За последние шесть месяцев, с применением керамики и 3D-стекла в мобильных телефонах, привлекающих все больше внимания, также появилось много двусторонних моделей 3D-стекла и керамической структуры. Все больше предприятий имеют эту отрасль, демонстрируя расцвет сотни цветов, были разработаны некоторые новые технологии, новые процессы, новые материалы, такие как: нержавеющая сталь, титановый сплав, рамка MIM, керамическая задняя крышка, аспекты процесса, такие как, процесс декорирования стекла, разработка текстуры, новый процесс распыления чернил, печать и слияние антенн; Как улучшить скорость прохождения 3D-стекла, снизить потребление энергии и повысить эффективность, стало сложной проблемой для всей отрасли.

  Литье металла под давлениемПорошковая металлургияО нас


Время публикации: 10 ноября 2023 г.