金属射出成形プロセス

金属射出成形プロセス (Metal Powder Injection Molding Technology、略して MIM) は、最新のプラスチック射出成形技術を粉末冶金の分野に導入することによって形成された、新しいタイプの粉末冶金ニアネットシェイプ成形技術です。

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co.、Ltd.は、銅合金金属射出成形、鉄ベースの金属射出成形、ステンレス鋼ベースの金属射出成形、アルミニウム合金金属射出成形、ニッケル合金金属射出成形、コバルト合金金属射出成形のコレクションです。成形、タングステン合金金属射出成形 射出成形、超硬金属射出成形、粉末冶金構造部品の研究開発、生産、販売を統合する総合的なハイテク企業です。

製品説明クリプション

1.実施基準：同社はISO9001、ISO14001、IATF16949認証を厳格に実施しています

製品は、ROHS、FDA EU などの認証に合格しています。

2. 製品材料規格: ISO、GB、ASTM、SAE、EN、DIN、BS、AMS、JIS、ASME、DMS、TOCT、GB

3. 主なプロセス: 金属射出成形 MIM、粉末冶金 PM、インベストメント キャスティング、ダイカスト アルミニウム、

4. 粉末冶金で利用可能な材料:

銅合金、鉄ベース、チタン合金、ステンレス鋼ベース、アルミニウム合金、ニッケル合金、コバルト合金、タングステン合金、超硬合金、ヒドロキシ合金、軟磁性材料、および 3D 印刷は、お客様の要件に応じてカスタマイズできます。

ものづくりの技術

金属射出成形プロセスの基本的なプロセスは次のとおりです。まず、固体粉末と有機結合剤を均一に混合し、造粒後、加熱および可塑化状態（〜150度）で射出成形機によって金型キャビティに注入します。 C) 固化して成形し、使用する 成形されたブランクの結合剤は、化学的または熱分解によって除去され、最終的に焼結および緻密化によって最終製品が得られます。 従来のプロセスと比較して、高精度、均一な組織、優れた性能、および低生産コストという特徴があります。 その製品は、電子情報工学、生物医学機器、オフィス機器、自動車、機械、ハードウェア、スポーツ用品、時計産業、武器、航空宇宙産業で広く使用されています。 そのため、この技術の発展は部品成形・加工技術に革命をもたらすと一般に考えられており、「今日最も普及している部品成形技術」「21世紀の成形技術」として知られています。

歴史と現状

1973 年にカリフォルニア州の Parmatech によって発明されました。1980 年代初頭には、ヨーロッパや日本の多くの国でもこの技術の研究に多大なエネルギーが投入され、急速に普及しました。 特に中期には、この技術は工業化以来飛躍的に発展し、毎年驚くべき速さで増加しています。-1980 これまでに、米国、西欧、日本など10以上の国と地域に100社以上の企業があり、この技術の製品開発、研究、販売を行っています。 日本は競争に非常に積極的で、優れたパフォーマンスを誇っています。 太平洋金属、三菱製鋼、川崎製鉄、神戸製鋼、住友鉱山、セイコーエプソン、大同特殊鋼など、多くの大企業が MIM 産業の振興に参加しています。日本におけるMIM産業の発展に大きく貢献しており、MIM工業製品の総販売額はすでに欧州を抜き、米国に追いつこうとしている。 これまでに、世界中で 100 社以上の企業がこの技術の製品開発、研究、販売に携わってきました。 したがって、MIM 技術は、新しい製造業で最も活発なフロンティア技術分野になっています。 それは、世界の冶金産業の先駆的な技術に代表されます。 MIM 技術は、粉末冶金技術開発の主な方向性です。

プロセス特性

金属射出成形プロセス技術は、プラスチック成形技術、高分子化学、粉末冶金技術、金属材料科学などの分野を統合した製品です。 、三次元の複雑な形状の構造部品は、設計アイデアを特定の構造的および機能的特性を持つ製品に迅速かつ正確に具体化し、部品を直接大量生産することができます。これは、製造技術業界の新しい革命です。 このプロセス技術は、従来の粉末冶金プロセスが少ない、切削がない、または切削が少ない、高い経済的利益があるだけでなく、従来の粉末冶金製品の欠点、不均一な材料、低い機械的特性、薄い壁を形成するのが難しい、および複雑な構造。 特別な要件を持つ小型で複雑な金属部品の大量生産に特に適しています。 技術的なプロセスは、バインダー→混合→射出成形→脱脂→焼結→後処理です。

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を準備することです。 ここで使用される粉末金属は、従来の粉末冶金プロセスで使用される粉末金属よりもはるかに優れています (通常 20 ミクロン未満)。 粉末金属を高温の熱可塑性バインダーと混合し、冷却した後、粒状の均質な原料にペレット化します。 結果として得られる原料は、通常、体積で 60% の金属と 40% のポリマーです。

射出成形：粉末原料をプラスチックの射出成形と同じ設備・金型で成形します。 ただし、金型キャビティは、焼結中の部品の収縮を考慮して、約 20% 高くなるように設計されています。 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「緑色」の部分はポップされ、すべてのグリッターを取り除くために洗浄されます。

溶剤脱脂: このステップでは、金属から高分子結合剤を除去します。 場合によっては、最初に溶剤脱脂を行います。この場合、「グリーン」パーツを水または薬品浴に入れ、接着剤の大部分を溶解します。 この工程の後（代わりに）、熱脱脂または予備焼結が行われる。 「グリーン」部分を低温オーブンで加熱して、蒸発によってポリマー結合剤を除去した。 その結果、残りの「茶色」の金属部品は、スペースの約 40% を占めます。

• 焼結:最後のステップは、高温炉 (最大 2500*F) で「茶色」の部分を焼結して、空きスペースを約 1-5 パーセントに減らし、高密度 (95-99 パーセント) にすることです。金属部分。 炉は、金属の融点の 85% に近い温度で不活性ガスを使用します。 この方法では、材料から細孔が除去され、パーツが成形時のサイズの 75-85 パーセントに縮小されます。 ただし、この収縮は均一に発生し、正確に予測できます。 結果として得られるパーツは、高い公差で元の成形形状を維持しますが、密度が高くなります。

焼結プロセスの後、公差や表面仕上げを改善するための二次操作は必要ありません。 ただし、鋳造金属部品と同様に、複数の二次操作を実行して、機能の追加、材料特性の改善、または他の部品の組み立てを行うことができます。 たとえば、金属射出成形部品は、機械加工、熱処理、または溶接することができます。

射出成形の設計規則のほとんどは、金属射出成形を使用して製造される部品を設計する際にも適用されます。 ただし、次のようないくつかの例外または追加があります。

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、全体を均一に保つ必要があります。 特に、金属射出成形プロセスでは、肉厚を最小限に抑えると、材料の体積とサイクル時間が短縮されるだけでなく、脱ガムおよび焼結時間も短縮されます。

プラスチック射出成形とは異なり、多くの金属射出成形部品は、金型よりも離型しやすい粉末材料にポリマー バインダーを使用します。 さらに、混合物中の金属粉末が冷却するのに時間がかかるため、金属射出成形部品は完全に冷却される前に突き出され、金型の機能が収縮します。

• 焼結サポート:焼結プロセス中、金属射出成形部品は適切にサポートされている必要があります。そうしないと、収縮時にねじれる可能性があります。 同一平面上に平面を持つ部品を設計することで、標準のフラット トレイを使用できます。 そうしないと、より高価なカスタム サポートが必要になる場合があります。

• 後処理：より正確なサイズ要件を持つパーツの場合、必要な後処理が必要です。 この工程は、従来の金属製品の熱処理工程と同じです。

• MIM プロセスの特徴:

MIMプロセスとその他のプロセスプロセスの比較

MIM で使用される原料粉末の粒子サイズは 2-15 μm ですが、従来の粉末冶金の原料粉末の粒子サイズはほとんどが 50-100 μm です。 MIM プロセスの完成品は、微粉末を使用しているため、密度が高くなります。 MIM法は従来の粉末冶金法の長所を持ち、従来の粉末冶金法では実現できない形状の自由度の高さです。 従来の粉末冶金は、金型の強度と充填密度に制限があり、形状はほとんどが 2 次元の円筒形です。

伝統的な精密鋳造の脱乾燥工程は、複雑な形状の製品を作るのに非常に有効な技術です。 近年では、セラミックコアを使用することで、スリットや深穴のある完成品を完成させることができます。 ただし、セラミックコアの強度と鋳造溶液の流動性の制限により、このプロセスにはまだ技術的な問題がいくつかあります。 一般的に言えば、このプロセスは大規模および中規模の部品の製造により適しており、MIM プロセスは小型で複雑な形状の部品により適しています。 比較項目 製造プロセス MIM プロセス 従来の粉末冶金プロセス 粉末粒子サイズ (μm) 2-1550-100 相対密度 (パーセント) 95-9880-85 製品重量 (g) 400 グラム以下 10- 数百製品形状 3 次元の複雑な形状 2 次元の単純な形状 機械的特性の長所と短所。

MIM プロセスと従来の粉末冶金ダイカスト プロセスの比較は、アルミニウムや亜鉛合金などの融点が低く、鋳造液の流動性が良好な材料に使用されます。 このプロセスの製品は、材料の制限により、強度、耐摩耗性、および耐食性が制限されています。 MIM プロセスは、より多くの原材料を処理できます。

精密鋳造法は、近年その製品の精度と複雑さが向上していますが、脱ろう法やMIM法にはまだ劣っています。 粉末鍛造は重要な開発であり、コンロッドの大量生産に適用されています。 しかし、一般的に、鍛造プロジェクトにおける熱処理のコストと金型の寿命は依然として問題であり、さらに解決する必要があります。

伝統的な加工方法と自動化による最近の加工能力の向上により、効果と精度は大幅に向上しましたが、基本的な手順は依然として段階的な加工（旋削、平削り、フライス加工、研削、穴あけ、研磨、など）パーツ形状を完成させます。 機械加工の加工精度は他の加工方法に比べて格段に優れていますが、材料の有効利用率が低く、形状の完成度が設備や工具によって制限されるため、一部の部品は加工できません。 それに対して、MIMは素材を無制限に有効活用できます。 小さくて難しい形状の精密部品の製造では、MIM プロセスは機械加工よりも低コストで効率が高く、競争力があります。

MIM技術は、従来の加工方法と競合するものではなく、従来の加工方法の技術的な欠陥や製造できない欠陥を補うものです。 MIM 技術は、従来の機械加工方法で作られた部品の分野でその強みを発揮できます。 部品製造における MIM プロセスの技術的利点により、非常に複雑な構造を持つ構造部品を形成できます。

射出成形技術では、射出成形機を使用して製品のブランクを射出し、材料が金型キャビティで完全に満たされるようにします。これにより、部品の非常に複雑な構造の実現も保証されます。 これまでの従来の加工技術では、個々のコンポーネントを最初に作成し、次にコンポーネントに組み立てていました。 MIM テクノロジを使用する場合は、完全な 1 つのパーツに統合することを検討できます。これにより、手順が大幅に削減され、処理手順が簡素化されます。 MIMは、他の金属加工法に比べて寸法精度が高く、二次加工が不要、または仕上げ加工が少なくてすみます。

射出成形プロセスは、薄肉で複雑な構造部品を直接形成することができ、製品の形状は最終製品の要件に近く、部品の寸法公差は通常約±0に維持されます。{ {2}}±0.3. 特に、加工が難しい硬質合金の加工コストを下げるためには、貴金属の加工ロスを低減することが重要です。 この製品は、均一な微細構造、高密度、優れた性能を備えています。

プレス工程中、金型壁と粉末の間、および粉末と粉末の間の摩擦により、プレス圧力分布が非常に不均一になり、プレスされたブランクの微細構造が不均一になり、プレスされた粉末冶金が発生します。焼結プロセス中の収縮は不均一であるため、焼結温度を下げてこの影響を減らす必要があり、その結果、気孔率が大きくなり、材料のコンパクト性が低下し、密度が低くなり、製品の機械的特性に深刻な影響を与えます。 それどころか、射出成形プロセスは流体成形プロセスです。 バインダーの存在により、粉末の均一な分布が保証され、ブランクの微細構造の不均一性が解消され、焼結製品の密度が材料の理論密度に到達します。 一般に、プレス製品の密度は、理論密度の 85% にしか達しません。 製品の高密度により、強度が増し、靭性が強化され、延性、電気および熱伝導性が向上し、磁気特性が向上します。 高効率、大規模で大規模な生産を実現しやすい。

MIM技術で使用される金型は、エンジニアリングプラスチックの射出成形金型に匹敵する寿命を持っています。 MIMは金型を使用するため、部品の大量生産に適しています。 製品ブランクは射出成形機によって形成されるため、生産効率が大幅に向上し、生産コストが削減され、射出成形製品の一貫性と再現性が良好であり、大規模および大規模な工業用に保証を提供します製造。 幅広い適用材料と幅広い適用分野（鉄系、低合金、高速度鋼、ステンレス鋼、グラムバルブ合金、超硬合金）。

射出成形に使用できる材料は非常に幅広いです。 原則として、従来の製造プロセスでは難削材や高融点材料を含め、高温で注入できる粉末材料はすべて MIM プロセスで部品に成形できます。 さらに、MIM では、ユーザーの要求に応じて材料の配合研究を行い、合金材料を任意の組み合わせで製造し、複合材料を部品に形成することもできます。 射出成形製品の応用分野は、国民経済のすべての分野に広がり、幅広い市場の見通しを持っています。

鋳造後の工程

1.熱処理：焼きなまし、炭化、焼き戻し、焼き入れ、焼きならし、表面焼き戻し

2.加工設備：CNC、WEDM、旋盤、フライス盤、ボール盤、グラインダーなど。

3.表面処理：粉体吹き付け、クロムメッキ、塗装、サンドブラスト、ニッケルメッキ、亜鉛メッキ、黒化、研磨、ブルーイングなど

金型・検査治具

1. 金型の耐用年数: 通常は半永久的です。 (失われた泡を除く)

2. 金型納期: 10-25 日 (製品構造と製品サイズによる)。

3.工具と金型のメンテナンス：Zhongweiは精密部品を担当しています。

品質管理

1. 品質管理: 不良率は 0.1% 未満です。

2.サンプルと試運転は、生産中および出荷前に100％検査され、ISDO基準または顧客の要件に従って大量生産のサンプル検査が行われます

3.試験装置：探傷、スペクトラムアナライザー、ゴールデンイメージアナライザー、三次元測定機、硬さ試験機、引張試験機。

応用

(1) コンピューターおよびその付属設備: プリンター部品、磁気コア、ストライカピン、駆動部品など。

(2) 工具: ドリル ビット、カッター ヘッド、ノズル、ガン ドリル、スパイラル フライス、パンチ、ソケット、レンチ、電動工具、手工具など。

(3) 家庭用電化製品: 時計ケース、時計のチェーン、電動歯ブラシ、はさみ、扇風機、ゴルフ ヘッド、ジュエリー リンク、ボールペン クランプ、切削工具ビットおよびその他の部品など。

(4) 医療機器の部品：歯列矯正フレーム、はさみ、ピンセットなど。

(5) 軍事部品: ミサイル尾部、銃部品、弾頭、薬剤カバー、信管部品など;

(6) 電気部品: 電子パッケージング、マイクロモーター、電子部品、センサーデバイスなど。

（7）機械部品：綿ほぐし機、繊維機械、圧着機、事務機器など。

(8) 自動車・船舶部品：クラッチ内輪、フォークスリーブ、ディストリビュータースリーブ、バルブガイド、シンクロハブ、エアバッグ部品など

電動フットグラインダー用のプラスチックギアのアプリケーションでは、Suzhou Wintone Engineering Plastics WintoneZ33 耐摩耗性およびサイレントギア用特殊エンジニアリングプラスチックは、従来の POM およびナイロンの不十分な耐摩耗性および耐疲労性と比較的大きな騒音の問題を解決するのに役立ちます。ギア材料。

耐久性と耐摩耗性に優れたエンジニアリング プラスチックとして、WintoneZ33 はギア用途で最も注目すべき機能を備えています。

従来のPOMおよびPA66と比較して、WintoneZ33には、小型減速ギアボックス、電動プッシュロッド、自動車ステアリングシステムのEPSギア、マッサージギア、ガソリンエンジンカム、電動自転車のミッドマウントモーターギアなどの利点があります。より優れた耐摩耗性、静粛性、弾力性、耐疲労性、変形抵抗、Z33 は、良好な剛性を維持しながら、弾力性と靭性をさらに向上させます (この優れた機械的性能は、摂氏 -40 度、0 度および 80 度で維持および反映できます)。 、ギアの壊れた歯の問題を解決するのに役立ち、同時に摩擦ノイズを大幅に低減します。 適用後、WintoneZ33 は、多くの耐摩耗性変性 POM および PA66 (PTFE など) よりも優れています。 、シリコーンまたは二硫化モリブデン変性)。

ミニチュア減速ギアボックスの耐摩耗性およびサイレントギアのアプリケーションでは、Z33 は従来の PA12 および TPEE (Hai Cui 材料) よりも優れた耐摩耗性および耐疲労性を備えており、PA12 および TPEE のトルク不足の問題を解決するのにも役立ちます。 . また、Z33 の方がコスト面で有利です。

さらに、Z33 は優れた耐食性を備えており、PCB 機器のギア、印刷および染色繊維機械のギア、油圧システムのリテーニング リングおよびシール リングなど、多くのシナリオでさまざまな化学物質にさらされる過酷な環境で使用できます。高価な PEEK、PA12、PVDF、PTFE、PA46、TPEE の一部のアプリケーション領域を置き換えます。 また、Z33は吸湿性が少なく、全体の性能は湿気による影響が少ないです。 Wintone Z33のパッケージ全体は、射出成形前に事前に焼き付ける必要がなく、直接射出でき、射出成形後の水処理は不要です。