注:這是三部分系列的第三部分,包括金屬注射成型(1)趨勢,(2)材料/工藝的進步和(3)應用。
金屬注射成型(MIM)依靠的是一種熱塑性聚合物共混物,體積約為60%的小型金屬粉末填充。這種聚合物和粉末的混合物是注射成型形成一個復雜的形狀。一旦成型完成,聚合物(粘合劑)被提取,小粉末被燒結。
燒結是一種旨在誘導顆粒致密化的高溫熱處理.因此,最終產品通常比模具小15%,但致密程度達到機械和物理性能與鍛制金屬材料相當的水平。
雖然通過MIM可以制作出許多復雜的幾何形狀,但只有某些部件的特性才能證明具有成本效益。小粉末比熟料貴,因此有一個初始材料成本的損失。
早期識別與MIM技術相匹配的設計有助于確保經濟成功。典型的考慮因素包括材料、性能、部件尺寸和形狀、公差、生產成本、生產數量和設計特征。例如,MIM擅長用死角孔、燕尾、槽、螺紋或曲面形成形狀。
作為考慮MIM的起點,接下來的圖總結了典型的、最小的和最大的屬性。有些解釋是有道理的。
在實踐中,有許多技術變體-粉末類型,粘結劑配方,脫粘技術和燒結爐。這種變化會影響到每個公司的能力。因此,生產商與生產商之間存在著很大的差異,這在很大程度上取決于設備的年代。
MIM功能
讓我們首先看一下手機鉸鏈槍管,關節(jié)和凸輪MIM電子應用開發(fā)。Parmatech公司的手機鉸鏈槍管/指節(jié)/凸輪適用于最終用戶摩托羅拉是一個由四部分組成的組件,可用于舊式摩托羅拉Model V60C手機的翻蓋組件。
零件壁薄,幾何形狀復雜,除MIM外,任何工藝都難以經濟地制造。它們的密度為7.6克/厘米(克/立方厘米)。
凸輪和轉向節(jié)由17-4PH不銹鋼粉末制成,最小抗拉強度為793 MPa(MegaPascals,115,000 psi),最小屈服強度為648 MPa(94,000 psi),伸長率為4%。鉸鏈筒由316L不銹鋼粉末制成,是一種非磁性合金,最小抗拉強度為448 MPa(65,000 psi),最小屈服強度為138 MPa(20,000 psi),伸長率為40%。
右鉸鏈和左關節(jié)組裝在鉸鏈筒的相對兩端以形成翻轉組件機構。右轉向節(jié)上的橢圓形孔裝有一根光管,左轉向節(jié)上的槽是一根導管,用于在手機座和翻蓋組件之間進行接線。
手機鉸鏈槍管,指關節(jié)和凸輪
除了凸輪之外,關節(jié)和鉸鏈筒制造系統(tǒng)是通過批量溶劑,脫脂,燒結和后燒結的大量部件流動制成的。凸輪和關節(jié)制成網狀。鉸鏈筒的長度和槽直徑被鑄造,并且槽端翼片通過自動裝置扭轉。
在嚴格的工藝控制條件下,每月生產幾十萬件,同時保持質量標準cp為2.0,CPK(工藝能力)為1.5。設計了鉸鏈筒的長度和槽徑,并將關節(jié)拋光到A類表面光潔度。凸輪和鉸鏈筒鍍鎳聚四氟乙烯,具有潤滑性和耐磨性。
其次,針驅動和遠側關節(jié)裝配是MIM醫(yī)療應用的一個很好的例子。史密斯金屬產品的針頭驅動和終端用戶直觀手術的遠側安裝是由17-4PH不銹鋼粉末制成的針頭驅動器和遠端刀。
針驅動和遠端U形夾組件
這些部件在微創(chuàng)內窺鏡daVinci機器人手術系統(tǒng)中起作用。高精度機器人系統(tǒng)執(zhí)行復雜的手術操作,因為動態(tài)控制的關節(jié)提供了儀器尖端的人類手腕的靈活性。
在一般腹腔鏡手術中,穿刺針插入到肩胛骨遠端,縫合切口。毛坯抓地力的兩部份是由客戶配對并加工成所需形狀的。驅動電纜通過針的樞軸點上方的孔插入。遠端U形夾以凈形狀供應,除了最終的表面修整操作。
這些部件的密度范圍為7.68-7.72g /cm³(克/立方厘米)。遠端U形夾具有35-38 HRC硬度和10%的伸長率。拉伸屈服強度為1100MPa(160,000psi)。針式驅動器的硬度范圍為38 - 42,伸長率為8%。拉伸屈服強度為1070MPa(155,000psi)。
與數控加工棒料零件相比,金屬注射成型節(jié)省了90%的成本。
接著,以一個泵體和空腔板為例,給出了一個很好的工業(yè)實例。飛利浦公司的工業(yè)泵體和最終用戶霍尼韋爾空腔板由復雜的316 L部件組成,與以前的機械泵相比,這些部件提供了更好的可靠性和簡化的裝配。(文章來源于網絡)