Alcuni metalli sono molto difficili da fondere e forgiare, come le leghe di tungsteno, le leghe di titanio e le superleghe.
Per fortuna, Stampaggio ad iniezione di metalli (MIM) ha la capacità di elaborare un'ampia gamma di materiali metallici.
Potresti avere familiarità con alcuni di questi materiali, come l'acciaio inossidabile, l'acciaio per utensili e le leghe di rame.
Esistono inoltre nuovi materiali MIM come Ti-6Al-4V, lega di alluminio 6061 e Inconel 625.
Diamo un'occhiata più da vicino ai materiali MIM:
Acciaio inossidabile MIM
L'acciaio inossidabile è uno dei materiali MIM più comuni. Secondo il “Manuale di stampaggio a iniezione di metalli”, circa il 50% (in Europa) al 57% (in Giappone) del totale Parti MIM sono realizzati in acciaio inossidabile.
MIM316L
L'acciaio inossidabile 316L è preferito nella MIM per la sua elevata resistenza alla corrosione e le buone proprietà meccaniche.
Potresti vederlo in queste aree:
- Accessori per orologi: cinturini, fibbie, cornici.
- Medico: impianti dentali, apparecchiature mediche.
- Accessori per prodotti elettronici: accessori per massaggiatori, accessori per cuffie Bluetooth.
- Componenti automobilistici.
Inoltre, alcuni telefoni cellulari lo usano anche per lucidare il logo, come l'iPhone.
Composizione chimica (%)
| Ferro | Bal. |
| Carbonio | 0.03max |
| cromo | 16.00-18.00 |
|
Nichel |
10.00-14.00 |
| Silicio | 1.00max |
| Molibdeno | 2.00-3.00 |
| Manganese | 2.00max |
| Azoto | 0.10 |
| Zolfo | 0.030 |
Meccanico Properties
|
MF (g/10min) |
600min |
|
Densità sinterizzata (g/cm3) |
7.6min |
|
permeabilità |
1.06max |
|
Durezza (HRB) |
67min |
|
Resistenza alla trazione (MPa) |
500min |
|
Allungamento |
45min |
MIM 17-4PH
L'acciaio inossidabile 17-4 PH, noto anche come acciaio inossidabile SAE tipo 630, deve soddisfare rigorosi standard sui materiali, come l'ASTM A564. Presenta un'elevata resistenza alla corrosione, simile a quella dell'acciaio inossidabile 304. Presenta inoltre un'eccellente resistenza al calore fino a 300 °C (600 °F).
Il 17-4 PH è ampiamente utilizzato nei settori aerospaziale, dentale, medicale ed elettronico. Viene anche utilizzato per i rinforzi interni dei telai dei cellulari, degli hard disk dei computer e per le cerniere dei telefoni pieghevoli.
Composizione chimica (%)
| Ferro |
Bal. |
| Carbonio | 0.07max |
| cromo | 15.00-17.50 |
|
Nichel |
3.00-5.00 |
| Silicio | 1.00max |
| Niobio | 0.15-0.45 |
| Manganese | 1.00max |
| Rame | 3.00-5.00 |
| Zolfo |
0.030max |
Meccanico Properties
| Condizioni dell'oggetto | H900 | H1025 | |
| Hardening | Temperatura
(℃) Ora (H) |
480 | 550 |
| 1 | 4 | ||
| Resistenza alla trazione
(MPa) |
1310 | 1070 | |
| carico di snervamento
0.2% |
1170 | 1000 | |
| Allungamento
(% In 50mm) |
10 | 12 | |
| Durezza | 40 | 35 | |
440C Acciaio inossidabile
Trova ampia applicazione nei seguenti campi:
Strumenti chirurgici
Strumenti dentali
Utensili da taglio
Cuscinetti
Composizione chimica (%)
| Ferro | Bal. |
| Carbonio | 0.95-1.20 |
| cromo | 16.00-18.00 |
|
Nichel |
3.00-5.00 |
| Silicio | 1.00 |
| Manganese | 1.00 |
| Molibdeno | 0.75 |
Meccanico Properties
| Densità | 7.5 g/cm³ min |
| Resistenza alla trazione | 700 MPa minimo |
| Resistenza allo snervamento (0.2%) | 600 MPa minimo |
| Forza d'impatto | 115J |
| Durezza | 30-39 HRC |
| Allungamento (% in 25.4 mm) | 1% min |
420 in acciaio inox
Composizione chimica (%)
| Ferro | Bal. |
| Carbonio | 0.15-0.40 |
| cromo | 12.00-14.00 |
|
Fosforo |
0.04 |
| Silicio | 1.00 |
| Manganese | 1.00 |
| Zolfo | 0.03 |
Meccanico Properties
| Densità | 7.55 g/cm³ min |
| Resistenza alla trazione | 700 MPa minimo |
| Resistenza allo snervamento (0.2%) | 600 MPa minimo |
| Forza d'impatto | 82J |
| Durezza | 30-39 HRC |
| Allungamento (% in 25.4 mm) | 1% min |
L'acciaio inossidabile 420 ha un alto contenuto di carbonio (0.15-0.40), quindi ha buona resistenza e durezza. Inoltre, grazie al contenuto di cromo del 12-14%, ha un'eccellente resistenza alla corrosione.
Di seguito puoi vedere le sue applicazioni:
- Strumenti chirurgici
- Strumenti medici
- Cuscinetti
- Alberi degli ingranaggi
- Alberi della pompa
- Componenti della valvola della pompa
- Elementi di fissaggio
- Strumenti
Acciaio per utensili MIM
L'acciaio per utensili ha un'elevata durezza, una buona resistenza all'usura e alle alte temperature. L'acciaio per utensili viene solitamente utilizzato per utensili da taglio.
M2 Acciaio per utensili
Composizione chimica (%)
| Ferro | Bal. |
| Carbonio | 0.18-0.23 |
| cromo | 0.40-0.60 |
|
Manganese |
0.70-0.90 |
| Nichel | 0.40-0.70 |
| Silicio | 0.15-0.35 |
| Molibdeno | 0.15-0.25 |
| Fosforo | 0.035 |
| Zolfo | 0.04 |
Proprietà meccaniche
| Densità | 8.16 g/cm³ min |
| Resistenza alla trazione | 1400 MPa minimo |
| Resistenza allo snervamento (0.2%) | 1200 MPa minimo |
| Punto di fusione | 1420 ℃ |
| Durezza | 54 HRC |
| Temperatura di ebollizione (CTE) (20-500 ℃) | 12.2μm/m°C |
T15
Dopo il trattamento termico, il T15 può raggiungere una durezza di 65 HRC.
Composizione chimica (%)
| Ferro | Bal. |
| Tungsteno | 11.75-13.00 |
| Cobalto | 4.75-5.25 |
|
Vanadio |
4.50-5.25 |
| cromo | 3.75-5.00 |
| Silicio | 1.50-1.60 |
| Molibdeno | 1.00 |
| Nichel | 0.00 |
| Rame | 0.25 |
| Manganese | 0.15-0.40 |
| Silicio | 0.15-0.40 |
Proprietà meccaniche
| Densità | 8.19 g/cm³ min |
| Resistenza alla trazione | 1280 MPa minimo |
| Resistenza allo snervamento (0.2%) | 1090 MPa minimo |
| Espansione termica (20-200 ℃) | 9.9x 10-6/℃ |
| Durezza | 46.5 HRC |
S7
Composizione chimica (%)
| Ferro | Bal. |
| Carbonio | 0.45-0.55 |
| cromo | 3.00-3.50 |
|
Molibdeno |
1.30-1.80 |
| Vanadio | 0.20-0.30 |
| Manganese | 0.20-0.80 |
| Silicio | 0.20-1.00 |
| Rame | 0.25 |
| Fosforo | 0.03 |
| Zolfo | 0.03 |
Proprietà meccaniche
| Densità | 7.83 g/cm³ min |
| Resistenza alla trazione | 1300 MPa minimo |
| Resistenza allo snervamento (0.2%) | 760 MPa minimo |
| Espansione termica (20-200 ℃) | 12.6x 10-6/℃ |
| Durezza | 41 HRC |
MIM Alluminio
A causa della sua bassa resistenza e difficoltà di processo di sinterizzazioneL'alluminio non è stato ampiamente utilizzato nel processo MIM. Il rivestimento superficiale in ossido di alluminio da 4 nm potrebbe rappresentare la sfida maggiore del processo MIM.
Ma l'alluminio ha una buona conduttività termica, è leggero e ha un prezzo basso.
I ricercatori dell'ARC Centre of Excellence dell'Università del Queensland, in Australia, hanno sviluppato con successo componenti in lega di alluminio sinterizzato tramite MIM. Hanno utilizzato la lega di alluminio 6061 (Al-Fe-Si-Cu-Mg-Cr) per produrre componenti in lega di alluminio tramite MIM. Il prodotto finito presentava una densità elevata e buone proprietà meccaniche.
Lega di alluminio 6061
Composizione chimica (%)
|
Alluminio |
95.85-98.56 |
|
Magnesio |
0.80-1.20 |
|
Silicio |
0.40-0.80 |
|
Ferro |
0.70max |
|
Rame |
0.15-0.40 |
|
cromo |
0.04-0.35 |
|
Zinco |
0.25max |
|
Titanio |
0.15max |
|
Manganese |
0.15max |
MIM Titanio
Stampaggio a iniezione di titanio svolge un ruolo importante nella produzione di impianti medici, strumenti chirurgici e impianti dentali
Probabilmente sapete che la lavorazione delle leghe di titanio è costosa a causa dei costi di lavorazione e delle basse velocità. Fortunatamente, la tecnologia MIM (Machine Injection Imaging) è un metodo conveniente per modellarle.
Le leghe di titanio hanno una buona biocompatibilità, un'eccellente resistenza alla corrosione e un peso leggero. Sono quindi promettenti nel applicazioni mediche di stampaggio a iniezione di metallo.
Ti-6Al-4V
Ti-6Al-4V, chiamato anche Ti64, è ideale per gli impianti medici.
Composizione chimica (%)
|
Titanio |
Bal. |
|
Alluminio |
5.50-6.70 |
|
Vanadio |
3.50-4.50 |
|
Ferro |
0.30 |
|
Carbonio |
0.80 |
|
Azoto |
0.05 |
|
Oxygen |
0.20 |
|
Ti |
0.15max |
|
Mn |
0.15max |
Proprietà meccaniche
| Densità | 4.20 g/cm³ min |
| Resistenza alla trazione | 750 MPa minimo |
| Resistenza allo snervamento (0.2%) | 650 MPa minimo |
| Durezza | 30 HRC |
| Allungamento a rottura | 10% |
| Modulo di elasticità | 114 Gpa |
Ti-6Al-7Nb
Ti-6Al-7Nb è ideale per protesi dell'anca, articolazioni artificiali del ginocchio e placche ossee.
Composizione chimica (%)
|
Titanio |
Bal. |
|
Alluminio |
5.50-6.60 |
|
Niobio |
6.50-7.50 |
|
Tantalio |
0.50max |
|
Ferro |
0.25max |
|
Oxygen |
0.20max |
|
Carbonio |
0.08max |
|
Azoto |
0.05max |
|
Idrogeno |
0.009max |
Durante il processo MIM, le leghe di titanio sono sensibili alla contaminazione e possono essere lavorate in un gas protettivo inerte.
Leghe di nichel
Inconel 625
L'Inconel 625 è una superlega a base di nichel. È apprezzata per la sua eccellente resistenza e la straordinaria resistenza alle alte temperature e alla corrosione.
applicazioni:
- Sistemi di condotti per aeromobili
- Attrezzatura per acqua di mare
- Apparecchiature per processi chimici
- Anelli di rivestimento della turbina
Composizione chimica (%)
| Nichel | 58.0min |
| cromo | 20.0-23.0 |
| Ferro | 5.0max |
|
Molibdeno |
8.00-10.00 |
| Niobio | 3.15-4.15 |
| Carbonio | 0.10max |
| Manganese | 0.50max |
| Silicio | 0.50max |
| Fosforo | 0.015max |
| Zolfo | 0.015max |
| Alluminio | 0.40max |
| Titanio | 0.40max |
Proprietà fisiche e meccaniche
|
Densità (g / cm3) |
8.44 |
| Intervallo di fusione (°C) | 1290-1350 |
|
Resistenza alla trazione (MPa) |
827-1103 |
|
Forza di rendimento (compensazione dello 0.2%) |
414-758 |
|
Durezza (Brinell) |
67min |
|
Allungamento (%) |
175-240 |
Inconel 718
Composizione chimica (%)
|
Nichel |
50-55 |
|
Manganese |
0.35 max |
|
Fosforo |
0.015 max |
|
Zolfo |
0.015 max |
|
Silicio |
0.35 max |
|
cromo |
17-21 |
|
Carbonio |
0.08 max |
|
Molibdeno |
2.80-3.30 |
|
columbium |
4.75-5.50 |
|
Titanio |
0.65-1.15 |
|
Alluminio |
0.20-0.80 |
|
Ferro |
Bal. |
Proprietà fisiche e meccaniche
|
Densità (g / cm3) |
8.22 |
| Intervallo di fusione (°C) | 1370-1430 |
|
Resistenza alla trazione (MPa) |
965-1035 |
|
Forza di rendimento (compensazione dello 0.2%) |
550-725 |
|
Durezza (Brinell) |
67min |
Metallo biocompatibile
ASTM F75 (lega CoCr)
Presenta una buona biocompatibilità e resistenza all'usura ed è preferito negli impianti ortopedici e negli impianti dentali.
Ad esempio, steli femorali per i condili dell'anca e del ginocchio, coppe acetabolari e vassoi tibiali.
Composizione chimica (%)
|
Cobalto |
Bal. |
|
Molibdeno |
27.00-30.00 |
|
Nichel |
0.50max |
|
Ferro |
0.75max |
|
Carbonio |
0.35max |
|
Silicone |
1.00max |
|
Manganese |
1.00max |
|
Tungsteno |
0.2max |
|
Fosforo |
0.02max |
|
Sulphur |
0.01max |
|
Azoto |
0.25max |
|
Alluminio |
0.1max |
|
Titanio |
0.1max |
|
Vive |
0.01max |
Proprietà del materiale MIM
- Piccole dimensioni delle particelle di polvere
La maggior parte delle particelle di polvere di lega MIM ha una dimensione inferiore a 22 μm. Per le leghe dure e metalli duri, può essere inferiore a 5 μm.
- Elevata densità di imballaggio
- Elevata purezza superficiale
- Buon attrito interparticellare
Un buon attrito aiuta a mantenere la forma durante il processo di sgrassaggio.
- Forma sferica
Metodi di produzione di polvere metallica MIM
Di seguito sono riportati alcuni m comunimetodi di produzione di polvere di metallo.
L'atomizzazione a gas è un metodo di produzione di polvere metallica che utilizza gas ad alta energia cinetica per frantumare il metallo fuso in goccioline, che poi si solidificano in polvere. Le polveri atomizzate a gas hanno per lo più forme sferiche.
- Atomizzazione dell'acqua
L'atomizzazione ad acqua funziona in modo simile all'atomizzazione a gas. Inoltre, la polvere atomizzata ad acqua è economica, ma la maggior parte delle polveri ha una forma irregolare.
- Decomposizione chimica
La decomposizione chimica è un metodo comune per produrre polveri di ferro carbonilico e polveri di nichel carbonilico per il processo di stampaggio a iniezione dei metalli.
- Riduzione
La riduzione è un altro metodo comune per produrre polvere di ferro. La polvere di ferro ridotta si ottiene facendo passare l'ossido di ferro attraverso un agente riducente, come il carbonio o l'idrogeno.
BLUE fornisce funzionalità avanzate servizi di stampaggio ad iniezione di metalli Utilizzando acciaio inossidabile, acciaio debolmente legato, titanio e acciaio per utensili. Supportiamo pesi di componenti da 0.2 g a 300 g e geometrie complesse con elevata precisione dimensionale. Il nostro processo garantisce densità costante, tolleranze ristrette e prestazioni affidabili in applicazioni complesse.
FAQ
1. Qual è la differenza tra i materiali di metallurgia delle polveri e i materiali per stampaggio a iniezione di metalli?
Materiali PM I materiali MIM e M50M sono prodotti con gli stessi processi. Tuttavia, la PM richiede polveri metalliche più piccole, di circa 100-2 μm, mentre lo stampaggio a iniezione di metalli richiede polveri metalliche di 20-XNUMX μm.
2. L'acciaio inossidabile 420 è magnetico?
Sì, l'acciaio inossidabile 420 è magnetico. Questo tipo di acciaio inossidabile fa parte della famiglia dei materiali martensitici.