貝斯特談金屬粉末注射成型在汽車上的應(yīng)用前景
time:2020-04-28Views:2320 Author:Best Seiko1.MIM發(fā)展簡介:
金屬粉末注射成型(Metal Injection Molding,簡稱MIM)是由專 門從事 MIM 技術(shù)的研究和產(chǎn)品研發(fā)的美國加州Parmatech公司于1973年發(fā)明的,MIM 是融合了塑料注射成形工藝、高分子學(xué)、粉末冶金工藝和金屬材料學(xué)的一門新型金屬零件近凈成形技術(shù)。此技術(shù)在當(dāng)時(shí)外界知之甚少。過去由于缺少合適的粉末及原料價(jià)格太高、知識(shí)平臺(tái)不完善、技術(shù)不成熟(脫脂時(shí)間長、產(chǎn)品易變形等)、人們了解和市場接受時(shí)間不長、生產(chǎn)(包括模具制造)周期太長、投資不夠等原因,其發(fā)展和應(yīng)用較為緩慢。
到了20世紀(jì)80年代中期,為解決MIM技術(shù)的難點(diǎn),促 進(jìn)MIM技術(shù)實(shí)用化,美國制定了一個(gè)高級(jí)粉末工計(jì)劃,研究內(nèi)容涵括了與注射成形有關(guān)的18個(gè)課題。隨后日本、德國等也積極開展MIM的開發(fā)研究。美國政 府的引導(dǎo)加快了MIM技術(shù)的發(fā)展。經(jīng)過隨后幾十年的發(fā)展,由于粉末產(chǎn)出率大大提 高、合理的粘結(jié)劑設(shè)計(jì)、先 進(jìn)的脫脂方法的出現(xiàn),MIM技術(shù)得到了快 速的發(fā)展。
隨著MIM研究的不斷深入,到90年代初已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。經(jīng)過20多年的努力,目前MIM 已成為國際粉末冶金領(lǐng)域發(fā)展迅 速、很有前途的一種新型近凈成形技術(shù),被譽(yù)為"國際很熱門的金屬零部件成形技術(shù)"之一。
2.MIM工藝:
MIM是一種將金屬粉末與其粘結(jié)劑的增塑混合料注射于模型中的成形方法。它是先將所選粉末與粘結(jié)劑進(jìn)行均勻混合(按重量比例/體積比例),然后將混合料進(jìn)行制粒再注射成形所需要的形狀。聚合物將其粘性流動(dòng)的特征賦予混合料,而有助于成形、模腔填充和粉末裝填的均勻性。成形以后排除粘結(jié)劑,再對脫脂坯進(jìn)行燒結(jié)。有的燒結(jié)產(chǎn)品還可能要進(jìn)行進(jìn)一步致密化處理、熱處理或機(jī)加工。燒結(jié)產(chǎn)品不僅具有與塑料注射成形法所得制品一樣的復(fù)雜形狀和高 精 度,而且具有與鍛件接近的物理、化學(xué)與機(jī)械性能。該工藝技術(shù)適合大批量生產(chǎn)小型、精密、三維形狀復(fù)雜以及具有特 殊 性能要求的金屬零部件的制造。
MIM 技術(shù)包含四個(gè)主要工藝過程:①粉末和粘結(jié)劑混煉、制粒;②注塑機(jī)注射成形;③選取恰當(dāng)?shù)拿撝に嚸撝?;④燒結(jié)零件使其致密化。
3.MIM工藝優(yōu)勢:
MIM技術(shù)作為一種制造高質(zhì)量精密零件的近凈成形技術(shù),具有常規(guī)粉末冶金、機(jī)加工和精密鑄造方法無 法 比擬的優(yōu)勢。
1.能像生產(chǎn)塑料制品一樣生產(chǎn)形狀復(fù)雜的小型金屬零件(0.1-500g);
注塑是影響MIM的關(guān)鍵技術(shù),MIM的成型設(shè)備、模具、甚至注射周期與注射很相似。與其他幾種成形技術(shù)存在競爭,如砂型鑄造、壓鑄和精密鑄造、機(jī)加工等。MIM不僅繼承了傳統(tǒng)粉末冶金和塑料注射成形的優(yōu)勢,而且突 破了粉末冶金在零件形狀上的限制。形狀復(fù)雜增加,MIM的成本競爭優(yōu)勢增加。MIM的很佳應(yīng)用是制造復(fù)雜形狀的小零件,那些采用其他生產(chǎn)工藝需要多個(gè)裝配和成形工序才能實(shí)現(xiàn)的零件;
2.制件各部分組織均勻、尺寸精度高、相對密度高(≥95%);
因?yàn)镸IM是注射和粉末燒結(jié)技術(shù)的混合工藝,因此公差的控制能力也是二者的結(jié)合。通常的注射公差范圍是±0.3%~0.5%mm;相對密度可以達(dá) 到95%以 上;
3.表面光潔度好;
燒結(jié)后的表面粗擦度在0.2~1.6μm。這個(gè)范圍與磨削加工的表面質(zhì)量相當(dāng),可直接用于很多對表面粗糙度要求相對不高的場合;
4.產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,生產(chǎn)效率高,易于實(shí)現(xiàn)大批量、規(guī)?;a(chǎn)。
4.MIM零件在汽車上的應(yīng)用:
隨著科技的進(jìn)步,汽車發(fā)展的主要方向是節(jié) 能、環(huán) 保、舒適、智 能化和輕量化等。MIM 作為一種近凈成形工藝,不僅能得到致密度高、力學(xué)性能良好、表面粗糙度小的零件,而且還能大批量、高效率地生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件,一般不需要繼續(xù)精加工,零件成本降低,促 進(jìn)了汽車輕量化發(fā)展,減少了環(huán)境污染,因而引起了汽車行業(yè)的重視。
利用 MIM 技術(shù),可以將微小的汽車零件設(shè)計(jì)成為一個(gè)整體或多個(gè)組件,運(yùn)用 MIM工藝一 次注射成形,使得零件在滿 足性能的前提下,達(dá) 到微型、集成、低 成 本等特點(diǎn)。同時(shí)可制造零件帶有外部切槽、外螺紋、交叉孔、盲孔、加強(qiáng)筋板、凹槽與鍵銷等復(fù)雜形狀。
汽車制造業(yè)是MIM的很大用戶,典型用途是高溫、高耐 磨性發(fā)動(dòng)機(jī)零件和變速箱零件,其他的還有諸如桿件(拉索接頭)、離合器內(nèi)環(huán)、搖臂鑲塊、撥叉套、分配器套、汽車安全氣囊件、汽車鎖具零件等。
中國已經(jīng)成為世 界第 一大汽車生產(chǎn)、銷售國 家,汽車生產(chǎn)已經(jīng)占到全 世 界約30%,汽車工業(yè)在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地 位。就我國而言,MIM市場自2000年開始逐步增長,短短十幾年,國內(nèi)MIM市場已呈現(xiàn)出較為強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),2011年國內(nèi) MIM市場規(guī)模突 破了10億元大關(guān)(全 球約10億美元),到2015年市場規(guī)模已經(jīng)接近50億元(全 球約20億美元),我國MIM市場已經(jīng)發(fā)展成為全 球 MIM 市場的重要組成部分。同時(shí),中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)粉末冶金分會(huì)預(yù)計(jì)到2018年我國 MIM 市場規(guī)模將突 破70億元,判斷未來我國 MIM市場仍將擁抱高 速的發(fā)展空間。
國際上每輛汽車的粉末冶金制品使用量,在歐洲是14公斤,日本是16公斤,美國是19.5公斤。而國內(nèi)汽車的MIM 產(chǎn)品使用量只有5 公斤左右??梢灶A(yù)見,在汽車產(chǎn)量持續(xù)增長的帶動(dòng)下,未來 MIM 產(chǎn)品在汽車產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用將面臨更加廣闊的發(fā)展空間。
5. 金屬粉末注射成型總結(jié):
隨著MIM工藝的不斷成熟,以及汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展,新工藝和新材料的應(yīng)用也在不斷更新,而汽車消費(fèi)者對汽車提出了更高的要求:安全性、舒適性、環(huán) 保性等,汽車上的零部件數(shù)量很大,在汽車節(jié) 能低排、輕量化的發(fā)展趨勢下,會(huì)有更多的MIM零件被應(yīng)用,以替代傳統(tǒng)的加工工藝,這也必將為汽車工業(yè)發(fā)展的變革創(chuàng) 新注入新的動(dòng)力。
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