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        金屬粉末注射成型工藝及其在汽車上的應用前景
        來源: | 作者:天悅MIM | 發布時間: 2020-01-07 | 453 次瀏覽 | 分享到:
        金屬粉末注射成形(Metal Injection Molding,簡稱MIM)是由專門從事 MIM 技術的研究和產品研發的美國加州Parmatech公司于1973年發明的,MIM 是融合了塑料注射成形工藝、高分子學、粉末冶金工藝和金屬材料學的一門新型金屬零件近凈成形技術。此技術在當時外界知之甚少。過去由于缺少合適的粉末及原料價格太高、知識平臺不完善、技術不成熟(脫脂時間長、產品易變形等)、人們了解和市場接受時間不長、生產(包括模具制造)周期太長、投資不夠等原因,其發展和應用較為緩慢。

        金屬粉末注射成型工藝及其在汽車上的應用前景

                1.MIM發展簡介

                金屬粉末注射成形(Metal Injection Molding,簡稱MIM)是由專門從事 MIM 技術的研究和產品研發的美國加州Parmatech公司于1973年發明的,MIM 是融合了塑料注射成形工藝、高分子學、粉末冶金工藝和金屬材料學的一門新型金屬零件近凈成形技術。此技術在當時外界知之甚少。過去由于缺少合適的粉末及原料價格太高、知識平臺不完善、技術不成熟(脫脂時間長、產品易變形等)、人們了解和市場接受時間不長、生產(包括模具制造)周期太長、投資不夠等原因,其發展和應用較為緩慢。

                到了20世紀80年代中期,為解決MIM技術的難點,促進MIM技術實用化,美國制定了一個高級粉末工計劃,研究內容涵括了與注射成形有關的18個課題。隨后日本、德國等也積極開展MIM的開發研究。美國政府的引導加快了MIM技術的發展。經過隨后幾十年的發展,由于粉末產出率大大提高、合理的粘結劑設計、先進的脫脂方法的出現,MIM技術得到了快速的發展。

                隨著MIM研究的不斷深入,到90年代初已實現產業化。經過20多年的努力,目前MIM 已成為國際粉末冶金領域發展迅速、最有前途的一種新型近凈成形技術,被譽為"國際最熱門的金屬零部件成形技術"之一。

                2.MIM工藝

                MIM是一種將金屬粉末與其粘結劑的增塑混合料注射于模型中的成形方法。它是先將所選粉末與粘結劑進行均勻混合(按重量比例/體積比例),然后將混合料進行制粒再注射成形所需要的形狀。聚合物將其粘性流動的特征賦予混合料,而有助于成形、模腔填充和粉末裝填的均勻性。成形以后排除粘結劑,再對脫脂坯進行燒結。有的燒結產品還可能要進行進一步致密化處理、熱處理或機加工。燒結產品不僅具有與塑料注射成形法所得制品一樣的復雜形狀和高精度,而且具有與鍛件接近的物理、化學與機械性能。該工藝技術適合大批量生產小型、精密、三維形狀復雜以及具有特殊性能要求的金屬零部件的制造。

                MIM 技術包含四個主要工藝過程:①粉末和粘結劑混煉、制粒;②注塑機注射成形;③選取恰當的脫脂工藝脫脂;④燒結零件使其致密化。

                3.MIM工藝優勢

                MIM技術作為一種制造高質量精密零件的近凈成形技術,具有常規粉末冶金、機加工和精密鑄造方法無法比擬的優勢。

                1.能像生產塑料制品一樣生產形狀復雜的小型金屬零件(0.1-500g);

                注塑是影響MIM的關鍵技術,MIM的成型設備、模具、甚至注射周期與注射很相似。與其他幾種成形技術存在競爭,如砂型鑄造、壓鑄和精密鑄造、機加工等。MIM不僅繼承了傳統粉末冶金和塑料注射成形的優勢,而且突破了粉末冶金在零件形狀上的限制。形狀復雜增加,MIM的成本競爭優勢增加。MIM的最佳應用是制造復雜形狀的小零件,尤其是那些采用其他生產工藝需要多個裝配和成形工序才能實現的零件;

                2.制件各部分組織均勻、尺寸精度高、相對密度高(≥95%);

                因為MIM是注射和粉末燒結技術的混合工藝,因此公差的控制能力也是二者的結合。通常的注射公差范圍是±0.3%~0.5%mm;相對密度可以達到95%以上;

                3.表面光潔度好;

                燒結后的表面粗擦度在0.2~1.6μm。這個范圍與磨削加工的表面質量相當,可直接用于很多對表面粗糙度要求相對不高的場合;

                4.產品質量穩定,生產效率高,易于實現大批量、規?;a。

                4.MIM零件在汽車上的應用

                隨著科技的進步,汽車發展的主要方向是節能、環保、舒適、智能化和輕量化等。MIM 作為一種近凈成形工藝,不僅能得到致密度高、力學性能良好、表面粗糙度小的零件,而且還能大批量、高效率地生產結構復雜的零件,一般不需要繼續精加工,零件成本降低,促進了汽車輕量化發展,減少了環境污染,因而引起了汽車行業的重視。

                利用 MIM 技術,可以將微小的汽車零件設計成為一個整體或多個組件,運用 MIM工藝一次注射成形,使得零件在滿足性能的前提下,達到微型、集成、低成本等特點。同時可制造零件帶有外部切槽、外螺紋、交叉孔、盲孔、加強筋板、凹槽與鍵銷等復雜形狀。

                汽車制造業是MIM的最大用戶,典型用途是高溫、高耐磨性發動機零件和變速箱零件,其他的還有諸如桿件(拉索接頭)、離合器內環、搖臂鑲塊、撥叉套、分配器套、汽車安全氣囊件、汽車鎖具零件等。

                中國已經成為世界第一大汽車生產、銷售國家,汽車生產已經占到全世界約30%,汽車工業在我國經濟發展中占有重要地位。就我國而言,MIM市場自2000年開始逐步增長,短短十幾年,國內MIM市場已呈現出較為強勁的發展勢頭。根據數據統計,2011年國內 MIM市場規模突破了10億元大關(全球約10億美元),到2015年市場規模已經接近50億元(全球約20億美元),我國MIM市場已經發展成為全球 MIM 市場的重要組成部分。同時,中國鋼結構協會粉末冶金分會預計到2018年我國 MIM 市場規模將突破70億元,判斷未來我國 MIM市場仍將擁抱高速的發展空間。

                國際上每輛汽車的粉末冶金制品使用量,在歐洲是14公斤,日本是16公斤,美國是19.5公斤。而國內汽車的MIM 產品使用量只有5 公斤左右??梢灶A見,在汽車產量持續增長的帶動下,未來 MIM 產品在汽車產業中的應用將面臨更加廣闊的發展空間。

                5.總結

                隨著MIM工藝的不斷成熟,以及汽車行業的迅猛發展,新工藝和新材料的應用也在不斷更新,而汽車消費者對汽車提出了更高的要求:安全性、舒適性、環保性等,汽車上的零部件數量巨大,在汽車節能低排、輕量化的發展趨勢下,會有更多的MIM零件被應用,以替代傳統的加工工藝,這也必將為汽車工業發展的變革創新注入新的動力。

              

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