金属射出成形プロセスの手順と設計ルール

金属射出成形プロセスの手順と設計ルール

金属射出成形射出成形技術を使用して固体金属部品の製造を変更する従来の射出成形です。 このプロセスでは、原材料は金属とポリマーの粉末混合物です。 このため、MIM は粉末射出成形 (PIM) と呼ばれることもあります。 標準的な射出成形機を使用して、粉末を溶かして金型に注入し、そこで冷却して固化し、目的の部品の形状にします。 その後の加熱プロセスにより、不要なポリマーが除去され、高密度の金属部品が生成されます。 金属射出成形は、小さな金属部品を大量に生産するのに適しています。 射出成形とは異なり、これらの部品は幾何学的に複雑で、薄肉で細部が細かい場合があります。 金属粉末を使用することで、さまざまな鉄系合金や非鉄系合金の使用が可能になり、材料特性（強度、硬度、耐摩耗性、耐食性など）を鍛造品に近づけることができます。 また、MIM工程（金属鋳造工程を含む）で金属を溶かさないため、工具寿命に悪影響を与えることなく超合金を使用することができます。 MIM で一般的に使用される金属には、次のものがあります。

低合金鋼;

ステンレス鋼;

高速度鋼;

鉄の棒;

コバルト合金;

銅合金;

ニッケル合金;

タングステン合金;

チタン合金。

MIM プロセスで製造された金属部品は、航空宇宙、自動車、消費財、医療、歯科、電気通信など、多くの産業で使用されています。 MIM コンポーネントは、携帯電話のアクセサリ、スポーツ用品、電動工具、手術器具、およびさまざまな電子および光学機器に見られます。

金属射出成形電子アクセサリーには、次の手順が含まれます。

MIM原料の準備

原材料の準備 - 最初のステップは、金属とポリマーの粉末混合物です。 ここで使用される粉末金属は、従来の粉末冶金法で使用されるものよりも細かい (通常 20 ミクロン) です。 金属粉末を熱可塑性バインダーと混合し、冷却した後、造粒して均一な原料を形成します。 得られる原材料は、通常、60% の金属と 40% のポリマー (体積) です。

MIM射出成形

射出成形 - 原料粉末は、プラスチック射出成形に使用されるものと同じ装置とツールを使用します。 したがって、金型キャビティの焼結部品の設計は、収縮を考慮して約 20% 大きくなります。 射出成形サイクルでは、原材料を溶かして金型キャビティに射出し、そこで冷却して凝固させて部品の形状にします。 成形された「グリーン」の一部を取り出して洗浄し、すべてのフラッシュ メモリを取り外します。

MIM脱脂

脱脂 - このステップでは、金属ポリマー接着剤が除去されます。 場合によっては、最初の溶剤脱脂剤の「グリーン」部分を水または薬品浴に入れ、接着剤の大部分を溶解します。 このステップの後（１の代わりに）、熱脱脂または予備焼結が行われる。 「グリーン」の一部を低温炉で加熱し、高分子接着剤を蒸発除去します。 その結果、残りの「茶色」の金属部分には、ボリューム全体の空きスペースの約 40% が含まれます。

MIM焼結

焼結後の工程は、高温炉（華氏2500度まで）。 炉は不活性ガス雰囲気を使用し、金属の融点の 85% に近い温度を示します。 このプロセス ホールは材料から取り除かれ、成形サイズの 75-85 パーセントに部品が縮小されます。 ただし、この収縮は均一であり、正確に予測できます。 得られた部品は、元の成形形状の高い公差を保持していますが、密度は現在よりもはるかに高くなっています。

焼結プロセスの完了後、必要な二次操作により公差または表面仕上げを改善できます。 ただし、鋳物の一部と同様に、新しい機能を追加したり、材料特性を改善したり、その他のコンポーネントを追加したりするために、いくつかの二次プロセスを実行できます。 たとえば、MIM パーツは、機械加工、熱処理、または溶接することができます。

金属射出成形 (MIM) 設計ルール:

デザイン パーツが MIM で作成されている場合でも、射出成形のデザイン ルールのほとんどが適用されます。 ただし、次のようないくつかの例外または補足があります。

肉厚 - プラスチック射出成形と同様に、肉厚を最小限に抑えるべきではなく、部品全体を均一に保つ必要があります。 MIMプロセスでは、肉厚を薄くすると、材料の量とサイクル時間が短縮されるだけでなく、脱脂と焼結の時間も短縮されることに注意してください。

ドラフト - プラスチック射出成形があり、MIM の多くの企業はドラフトを必要としません。 粉末材料バージョンでは、ほとんどの射出成形ポリマーよりも金型からポリマー接着剤を使用する方が簡単です。 さらに、MIM 部品は、金属粉末の混合物が冷却するのにより長い時間を必要とするため、噴霧される前に成形フィーチャの周囲で完全に冷却および収縮します。

焼結サポート - 焼結中、MIM コンポーネントは収縮する可能性があるため、適切にサポートするか、ねじる必要があります。 部品のフラット面を同一平面に設計することで、標準のフラットサポートトレイが使用できます。 そうしないと、より高価なカスタマイズされたブラケットが必要になる場合があります。