Sia lo stampaggio a iniezione di metallo (MIM) che la metallurgia delle polveri convenzionale (PM) trasformano la polvere metallica in componenti ad alta precisione e di forma quasi netta tramite sinterizzazione. I loro processi di formatura, tuttavia, divergono notevolmente, dando origine a geometrie, dimensioni dei componenti e applicazioni finali diverse.
Contenuti
Nozioni di base sulla metallurgia delle polveri
Processo di metallurgia delle polveri è ampiamente utilizzato per la produzione di componenti metallici da polveri ferrose e non ferrose, in particolare nella produzione su larga scala di parti di precisione.
1. Il processo di metallurgia delle polveri inizia con la miscelazione della polvere metallica con un legante adatto a seconda delle proprietà richieste ai componenti.
2. Questa miscela viene quindi convertita in una parte verde mediante compattazione. La compattazione può essere effettuata:
- Compattazione a freddo,
- Compattazione a caldo
- Pressatura isostatica
3. Infine, questa parte verde viene sottoposta a sinterizzazione e le particelle si legano tra loro, producendo un componente metallico ad alta resistenza.
Poi il componente sinterizzato può essere sottoposto a post-trattamenti quali riscaldamento, lucidatura o lavorazione meccanica per ottenere le proprietà desiderate.
Nozioni di base sullo stampaggio a iniezione di metallo
Stampaggio a iniezione di metallo È un processo di produzione sviluppato combinando la microfusione a iniezione (PM) e lo stampaggio a iniezione di materie plastiche. Il processo consente di produrre componenti metallici compatti e dal design complesso a costi contenuti.
Preparazione delle materie prime
La polvere metallica fine (≤ 20 µm) viene miscelata con un legante polimero-ceroso fino a ottenere una fluidità simile alla plastica. La viscosità stabile favorisce il controllo qualità lungo tutto il processo.
Stampaggio a iniezione
La materia prima viene riscaldata a circa 120-200 °C, iniettata ad alta pressione in uno stampo in acciaio e quindi raffreddata. Il pezzo grezzo corrisponde già alla forma finale entro tolleranze ristrette.
Rilegatura
Il processo di deceraggio rimuove il legante dalla parte verde in due fasi: un trattamento con solvente o catalitico scioglie le cere fino ad aprire i pori, seguito da un riscaldamento termico per bruciare il polimero rimanente. Questo produce una "parte marrone" pronta per la sinterizzazione.
sinterizzazione
Nel vuoto o nel gas inerte a circa 1 °C, il corpo marrone si restringe del 300-15% e raggiunge il 20-96% della densità teorica, dando origine a un componente resistente, dalla forma quasi netta, che solitamente necessita di una finitura minima.
Stampaggio a iniezione di metallo vs. metallurgia delle polveri: un rapido confronto
Di seguito è riportato un confronto dettagliato tra lo stampaggio a iniezione di metalli e la metallurgia delle polveri.
Proprietà dei materiali
Ecco una tabella di confronto tra le proprietà dei materiali in PM e MIM
| Immobili | Metallurgia delle polveri | Stampaggio ad iniezione di metalli |
|---|---|---|
| Dimensioni delle particelle di polvere | Grossolana (50–150 µm) | Fine (＜20 µm) |
| Forma delle particelle | Da irregolare a sferoidale | Leggermente non sferico; rapporto d'aspetto da 1.2 a 1.5 |
| Tocca Densità | Inferiore a causa delle particelle più grossolane | Almeno il 50% della densità teorica |
| Composizione della materia prima | Polvere pura o in lega | Piccolo sistema di lubrificante, polvere metallica e legante termoplastico |
| Costo materiale | Abbassare | Più elevato a causa delle dimensioni della polvere e dei requisiti del legante |
| Purezza materiale | Adeguata | Maggiore purezza, adatto per applicazioni impegnative |
| Preferenza di densità di imballaggio | Moderato; dipende dalla forma delle particelle | Polveri quasi sferiche preferite per un migliore riempimento e flusso |
Flessibilità progettuale e innovazione
La metallurgia delle polveri forma i pezzi tramite compattazione uniassiale ad alta pressione, che funziona bene per forme semplici. La metallurgia MIM, invece, utilizza una materia prima fluida e lo stampaggio a iniezione per produrre design complessi con elevata precisione e finiture superficiali eccellenti.
Uniformità strutturale
Nella metallurgia delle polveri, la compattazione dei componenti avviene lungo un singolo asse, il che si traduce in una distribuzione non uniforme dell'attrito e della resistenza alla trazione. Di conseguenza, si sviluppa una densità non uniforme nei componenti. Nella tecnica MIM, invece, la materia prima viene iniettata in uno stampo e viene quindi applicata una pressione uniforme, il che si traduce in un impaccamento uniforme e proprietà strutturali costanti.
Densificazione
La tecnologia MIM offre una migliore densificazione delle particelle grazie a polveri più fini e a un impaccamento più uniforme durante la sinterizzazione. Di conseguenza, Parti MIM raggiungono solitamente densità dal 95% al 99%, mentre le parti PM solitamente si attestano tra l'85% e il 93%, con una porosità maggiore.
Proprietà meccaniche
Poiché il MIM presenta un flusso migliore e una densità più elevata, presenta proprietà meccaniche superiori rispetto al PM; non solo, i componenti realizzati con stampaggio a iniezione di metallo presentano elevata resistenza, migliore allungamento e migliore resistenza alla fatica.
Proprietà di superficie
La MIM presenta una finitura superficiale più liscia, che non solo ne migliora l'aspetto, ma anche le proprietà funzionali. Ciò è dovuto alla polvere più fine utilizzata rispetto alla PM. La MIM presenta una rugosità superficiale pari a Ra 1 µm, il che significa che la sua superficie non richiede ulteriori processi di finitura come la PM. I componenti ottenuti tramite PM presentano una superficie ruvida con una Ra di circa 1.6-3.21 µm, il che indica che la superficie dei componenti richiede lucidatura o altri trattamenti di finitura superficiale.
Resistenza alla corrosione e durata
La maggiore densità e la ridotta porosità dei componenti MIM non solo ne aumentano la resistenza, ma ne aumentano anche la resistenza alla corrosione. Questo rende i componenti MIM più adatti ad ambienti o applicazioni impegnative in cui la durevolezza a lungo termine e la resistenza chimica sono essenziali.
Applicazioni e industria
Applicazioni MIM
- Dispositivi medicali
Poiché i componenti ottenuti tramite MIM offrono elevata precisione e biocompatibilità, trovano ampio utilizzo nella produzione di strumenti medicali come impianti e strumenti chirurgici.
- Elettronica di consumo
La tecnologia MIM è decisamente preferita per la produzione di componenti piccoli e molto dettagliati, come connettori telefonici, alloggiamenti e componenti di cerniere.
- Automotive
Sia la MIM che la PM sono ampiamente utilizzate nel settore automobilistico. Lo stampaggio a iniezione di metalli è preferibile per componenti piccoli e complessi come componenti di iniettori di carburante, attuatori e sistemi di bloccaggio.
- Aeronautico
In ambito aerospaziale, la MIM viene utilizzata per produrre componenti leggeri e richiede eccellenti rapporti resistenza/peso e geometrie precise. Componenti come ugelli di spruzzatura, meccanismi di bloccaggio e raccordi vengono spesso realizzati tramite MIM.
Applicazioni PM
- Automotive
La metallurgia delle polveri trova applicazione nel settore automobilistico per la produzione di componenti più grandi o più semplici, come ingranaggi, boccole, ruote dentate e staffe strutturali.
- Aeronautico
La metallurgia delle polveri viene utilizzata per componenti strutturali più semplici nel settore aerospaziale, dove l'estrema precisione non è fondamentale. Componenti come staffe o elementi di rinforzo vengono realizzati utilizzando la metallurgia delle polveri.
- Strumento di potere
La metallizzazione superficiale svolge un ruolo fondamentale nella produzione di componenti industriali quali cuscinetti, filtri e inserti strutturali.
- Hardware domestico
La metallurgia delle polveri è un metodo conveniente per produrre dispositivi di ferramenta per la casa, come maniglie, cerniere e dispositivi di fissaggio.
- Elettrodomestici
La metallurgia delle polveri è ampiamente utilizzata per la produzione di componenti per elettrodomestici, come lavatrici, serrature e sistemi di illuminazione.
Considerazioni su costi e produzione
Il costo di entrambi i metodi dipende da vari fattori, quali la materia prima, l'attrezzatura e la necessità di completare il processo.
- Nel caso dello stampaggio a iniezione dei metalli, la polvere metallica fine viene utilizzata insieme a un legante, il che ne aumenta il costo rispetto alla PM.
- Non solo, le attrezzature e le macchine per la MIM sono anche costose rispetto alla metallurgia delle polveri tradizionale.
- L'unico fattore che riduce il costo complessivo della stampa 3D MIM è la finitura superficiale. Produce componenti con un'eccellente finitura superficiale con una necessità minima o nulla di un processo di finitura secondario.
In breve, la tecnologia MIM è conveniente per la produzione di piccole parti complesse in grandi volumi, mentre la PM è più adatta alla produzione in serie di parti semplici con tolleranze strette.
Come scegliere tra MIM e PM
Ecco un breve riepilogo che può aiutarti a scegliere tra MIM e PM.
| Attributo | MIM | PM |
|---|---|---|
| Complessità delle parti | Forme complesse e intricate con caratteristiche fini | Forme semplici e assiali |
| Elevate proprietà meccaniche | Sono richieste elevata resistenza, tenacità e resistenza alla corrosione | Sono richieste proprietà meccaniche moderate |
| La finitura superficiale è fondamentale | superficie liscia | È accettabile una finitura più ruvida o è prevista una finitura secondaria |
| Sono necessarie tolleranze più strette | Tolleranze moderate | Tolleranze strette accettabili |
Siamo un produttore affidabile specializzato in metallurgia delle polveri e stampaggio a iniezione di metalli con 20 anni di esperienza. Forniamo componenti standard senza costi di attrezzaggio e offriamo soluzioni personalizzate per soddisfare le vostre esigenze specifiche.