什么情況下合采用MIM工藝

MIM工藝的制程技術(shù)、材料和設(shè)備在國(guó)內(nèi)已經(jīng)越來越成熟，應(yīng)用范圍也非常廣。

零件形狀復(fù)雜、尺寸較小以及產(chǎn)量大，這些都是MIM工藝的優(yōu)勢(shì)。

這些強(qiáng)項(xiàng)，使其在電子數(shù)碼產(chǎn)品、手表、手工工具、牙齒矯正支架、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)零件、電子密封件、切削工具及運(yùn)動(dòng)器械中得到了大量的應(yīng)用。

那么，如何判定一個(gè)產(chǎn)品是否應(yīng)該選擇MIM工藝，也就是選擇MIM工藝的準(zhǔn)則是什么呢？

目前主要有下列主要事項(xiàng)，選擇MIM工藝前需要考慮清楚。

1.

質(zhì)量、切削量：對(duì)于在切削加工和磨削加工中材料損耗非常、加工非常耗時(shí)的零件，MIM在降低生產(chǎn)成本上極有優(yōu)勢(shì)；

2.

總需求量：模具費(fèi)和研發(fā)費(fèi)用對(duì)于低需求量的產(chǎn)品，分?jǐn)傁聛砗笫呛茈y以承受的。因此，當(dāng)產(chǎn)品的年需求量達(dá)到或超過2萬(wàn)件時(shí)，可以考慮選擇MIM工藝。

3.

材料：MIM工藝是一種近凈成形技術(shù)，對(duì)于由鈦、不銹鋼及鎳合金之類難易切削的材料設(shè)計(jì)的零件，MIM最有吸引力。

4.

產(chǎn)品復(fù)雜性：MIM工藝最適合制造幾何形狀復(fù)雜的、在切削加工中需要變換很多次加工工位的多軸零件、多基準(zhǔn)零件。

5.

使用性能：基于MIM產(chǎn)品的高密度，如果使用性能有需求，則MIM的高密度形成的性能有競(jìng)爭(zhēng)力。

6.

表面粗糙度：表面粗糙度反映了粉末顆粒的大小。

7.

公差（精度要求）：MIM燒結(jié)件的公差大概為±0.3%，如果產(chǎn)品要求的公差很嚴(yán)格，MIM燒結(jié)件就需要二次加工，如CNC，數(shù)控車等，MIM的成本也趨向于增加，需要評(píng)估比較。

8.

組合：為了節(jié)省庫(kù)存與組裝費(fèi)用，可見多個(gè)零件固結(jié)為一個(gè)零件。

9.

缺陷：必須使MIM固有的缺陷處于非關(guān)鍵位置，或制造成型后可以除去，例如澆口印跡，頂針印跡或結(jié)合線。

10.

新型組合材料：MIM可制造出傳統(tǒng)工藝難以制造的新型組合材料，例如疊片的或兩種材料結(jié)構(gòu)的或耐磨耗用的混合的金屬-陶瓷材料。

MIM常用材料的種類很多，但有幾種是主要的。若材料難以切削加工，諸如工具鋼、鈦、鎳合金或不銹鋼，對(duì)于MIM最終成型來說，是最有利的，MIM工藝可以一次性成型復(fù)雜的幾何形狀特征。

在不同的生產(chǎn)地點(diǎn)之間，用MIM可達(dá)到的性能是不同的。我們?cè)谠O(shè)計(jì)之前，需要的許多性能參數(shù)都匯總與技術(shù)手冊(cè)中。

現(xiàn)在，我們看到了很多為MIM設(shè)計(jì)的新的材料，其中有疊片結(jié)構(gòu)的（硬磁-軟磁，磁性的-非磁性的，傳導(dǎo)性的-絕緣的）、泡沫金屬及孔新建，這些可選擇的項(xiàng)目，都將MIM推進(jìn)到了幾乎沒有工藝可替代的領(lǐng)域。

不銹鋼拋光一

金屬注射成型產(chǎn)品燒結(jié)出來后，因?yàn)楦鞣N原因，表面的光潔度相對(duì)比較粗糙，并有輕微的毛刺，并可能有細(xì)小的不銹鋼粉粒黏著在產(chǎn)品表面。實(shí)際操作中，需要注意的是工件發(fā)黑前除銹和除油的質(zhì)量，以及發(fā)黑后的鈍化浸油。為了達(dá)到表面光潔度（有的產(chǎn)品甚至要求達(dá)到鏡面效果，如蘋果的Logo產(chǎn)品）和去毛刺的要求，往往都會(huì)增加研磨、拋光、噴砂等表面處理工藝。

1. 機(jī)械拋光

機(jī)械拋光是靠切削、材料外表塑性變形去掉被拋光后的凸部而得到平滑面的拋光方式,一般運(yùn)用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主,特別零件如回轉(zhuǎn) 體外表,可運(yùn)用轉(zhuǎn)臺(tái)等輔佐工具,外表質(zhì)量要求高的可采取超精研拋的方式。

2.化學(xué)拋光

其長(zhǎng)處是加工設(shè)備投資少,龐雜件能拋,速度快，防腐性好。,效率高,     其缺陷是光明度差,有氣體溢出,須要通風(fēng)設(shè)備,加溫艱難。適宜加工小批量龐雜件及小零件光明度要求不高的產(chǎn)品。

化學(xué)拋光是讓材料在化學(xué)介質(zhì)中外表宏觀凸出的部分較凹部分優(yōu)先溶解,從而得到平滑面。③珠光體：鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物叫做珠光體，常用P表示。這種方式的重要長(zhǎng)處是不需龐雜設(shè)備,可以拋光外形龐雜的工件,可以同時(shí)拋光很多工件,效率高。化學(xué)拋光的核心問題是拋光液的配制。化學(xué)拋光得到的外表毛糙度一般為數(shù)10μm。

3.電解拋光

其長(zhǎng)處是鏡面光澤維持長(zhǎng),工藝穩(wěn)固,污染少,本錢低,防腐性好。從某種程度上正在以驚人的速度取代CNC精加工等傳統(tǒng)成型技術(shù)，且該技術(shù)在突破核心技術(shù)攻堅(jiān)后，質(zhì)量穩(wěn)定，便于大批量生產(chǎn)，客戶滿意度高，企業(yè)回報(bào)率高。其缺陷是防污染性高,加工設(shè)備一次性投資大,龐雜件要工裝、輔佐電極,大批生產(chǎn)還須要降溫設(shè)備。適宜批量生產(chǎn),重要應(yīng)用于出口產(chǎn)品,有公差產(chǎn)品,其加工工藝穩(wěn)固,操作上也相對(duì)簡(jiǎn)略。

電解拋光根底原理與化學(xué)拋光雷同,即靠選擇性的溶解材料外表渺小凸出部分,使外表光滑。與化學(xué)拋光相比,可以清除陰極反映的影響,效果較好。

電化學(xué)拋光過程分為兩步：

(1)宏觀整平 溶解產(chǎn)物向電解液中分散,材料外表幾何毛糙下降,Ra＞1μm。

(2)微光平坦陽(yáng)極極化，外表光明度提高,Ra＜1μm。

金屬微注射成型技術(shù)（μ-MIM）

微機(jī)械或微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）是20世紀(jì)80年代后期發(fā)展起來的一門新興的交叉學(xué)科，已被公認(rèn)為21世紀(jì)重點(diǎn)發(fā)展的關(guān)鍵學(xué)科之一。

微機(jī)械或微機(jī)電系統(tǒng)的實(shí)用化依賴于微細(xì)加工技術(shù)的進(jìn)步，金屬微注射成型技術(shù)是批量化高效率生產(chǎn)高精度、高性能微型金屬或陶瓷零件的一種zui有效的方法。

金屬微注射成型技術(shù)是指利用MIM工藝生產(chǎn)微米尺寸或微米結(jié)構(gòu)金屬或陶瓷零件的一門工藝技術(shù)，一般指尺寸小于1mm或局部微米級(jí)精細(xì)結(jié)構(gòu)的精密零件。

目前，采用適當(dāng)?shù)募?xì)粉，可以制取25~50μm厚、局部結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)小于5μm、表面粗糙度大2~3μm的金屬或陶瓷零件。

金屬注射成型零件的尺寸向兩個(gè)極端發(fā)展，微米尺寸精密零件有著巨大的市場(chǎng)容量和發(fā)展?jié)摿?。這些小零件的技術(shù)附加值非常高，例如光纖金屬套、激光導(dǎo)管、印刷電路微型鉆、微電子執(zhí)行器及YA科醫(yī)用等零件，每千克售價(jià)為4000~20000美元。

微注射成型產(chǎn)品在執(zhí)行器、傳感器、袖珍消費(fèi)品、航空航天、電子組裝工具、氧分析儀、過濾器及醫(yī)用保健設(shè)備等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

限制微注射成型技術(shù)發(fā)展的主要障礙是精密微細(xì)模具的制造、狹窄縫隙的注射充填及為小零件的操作處理。

生產(chǎn)這類高精度微小零件的模具比常規(guī)模具要精密的多，需要用到各類現(xiàn)金為細(xì)加工技術(shù)，如光刻加工、電鑄加工、微細(xì)切割、微細(xì)電火花加工等。采用LIGA（德文制版術(shù)、電鑄成型和注塑成型三次縮寫）等工藝制造塑料消失模具方法，可以很好地解決上述問題。

我國(guó)近十年來粉末冶金成形新技術(shù)綜述

粉末冶金是一項(xiàng)集材料制備與零件成形于一體，節(jié)能、節(jié)材、高效、最終成形、少污染的先進(jìn)制造技術(shù)，在材料和零件制造業(yè)中具有不可替代的地位和作用，已經(jīng)進(jìn)入當(dāng)代材料科學(xué)的發(fā)展前沿。

   目前粉末冶金技術(shù)正向著高致密化、高性能化、低成本方向發(fā)展，本文著重介紹幾種近十年來粉末冶金零件的成形新技術(shù)。

   一、溫壓技術(shù)

   溫壓技術(shù)是粉末冶金領(lǐng)域近幾年發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，可生產(chǎn)出高密度、高強(qiáng)度，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。所謂溫壓技術(shù)就是采用te制的粉末加溫、粉末輸送和模具加熱系統(tǒng)，將加有特殊潤(rùn)滑劑的預(yù)合金粉末和模具等加熱至130～150℃，并將溫度波動(dòng)控制在±2．5℃以內(nèi)，然后和傳統(tǒng)粉末冶金工藝一樣進(jìn)行壓制、燒結(jié)而制得粉末冶金零件的技術(shù)。其技術(shù)關(guān)鍵：一是溫壓粉末制備，二是溫壓系統(tǒng)。首先要確定金屬粉末和粘結(jié)劑的搭配比例，當(dāng)粘結(jié)劑比例過大時(shí)，會(huì)減小喂料的粘度，使金屬粉末顆粒間的接觸減弱，造成后續(xù)脫除粘結(jié)劑時(shí)變形嚴(yán)重或坍塌。

   與傳統(tǒng)工藝相比，溫壓成形的壓坯密度約有0.15～0.30g／cm3的增幅，其密度可達(dá)7.45g／cm3。在相同的壓制壓力下，溫壓材料的屈服強(qiáng)度比傳統(tǒng)工藝平均高11％，極限拉伸強(qiáng)度平均高13．5％，沖擊韌性可提高33％。另外，溫壓零件的生坯強(qiáng)度高，可達(dá)2O～30MPa，比傳統(tǒng)方法提高50—100％，不僅降低生坯搬運(yùn)過程中的破損率而且能對(duì)生坯進(jìn)行機(jī)加工，表面光潔度好。2、能清理工件表面的微小毛刺，并使工件表面更加平整，消除了毛刺的危害，提高了工件的檔次。此外，溫壓工藝的壓制壓力低和脫模力小，同時(shí)零件性能均一，產(chǎn)品精度高，材料利用率高。

   溫壓工藝還有一個(gè)特點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，成本低廉。研究表明，假如一次壓制、燒結(jié)的普通粉末冶金工藝的成本為1.0，則粉末鍛造的相對(duì)成本為2.0，復(fù)壓復(fù)燒的相對(duì)成本為1.5，滲銅的相對(duì)成本為1.4，而溫壓技術(shù)的相對(duì)成本為1．25。目前，采用溫壓技術(shù)生產(chǎn)的粉末冶金零件已達(dá)200多種，零件重量在5—1200g。例如，德國(guó)SinterstahlGmbH公司用溫壓技術(shù)生產(chǎn)復(fù)雜的摩擦傳動(dòng)用同步齒環(huán)，在美國(guó)新奧爾蘭舉行的PM2TEC2001國(guó)際會(huì)議上獲獎(jiǎng)。該零件的齒部密度超過7.3g／cm，環(huán)體密度超過7.1g／cm，生坯強(qiáng)度達(dá)到28MPa。因此，國(guó)際上普遍認(rèn)為該技術(shù)的發(fā)展將會(huì)導(dǎo)致零部件成形與加工技術(shù)的一場(chǎng)革命，被譽(yù)為“當(dāng)今最熱門的零部件成形技術(shù)”和“21世紀(jì)的成形技術(shù)”。采用了擴(kuò)散合金化的燒結(jié)硬壓粉末，zui低抗拉強(qiáng)度為850MPa。由于使用了溫壓技術(shù)和采用粉末冶金零件，使得綜合成本降低了38％。

   二、流動(dòng)溫壓技術(shù)

   流動(dòng)溫壓技術(shù)(Warm Flow Compaction，簡(jiǎn)稱WFC)是在粉末壓制、溫壓成形工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合了金屬粉末注射成形工藝的優(yōu)點(diǎn)而提出來的一種新型粉末冶金零部件近凈成形技術(shù)。其關(guān)鍵技術(shù)是提高混合粉末的流動(dòng)性。它通過提高了混合粉末的流動(dòng)性、填充能力和成形性，從而可以在8O～130~C溫度下，在傳統(tǒng)壓機(jī)上精密成形具有復(fù)雜幾何外形的零件，如帶有與壓制方向垂直的凹槽、孔和螺紋孔等零件，而不需要其后的二次機(jī)加工。現(xiàn)在問題MIM改進(jìn)措施及建議美國(guó)、歐洲及日本等世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家上世紀(jì)90年代初基本完成MIM技術(shù)向MIM產(chǎn)業(yè)發(fā)展的轉(zhuǎn)變，我國(guó)MIM行業(yè)與國(guó)外總體水平差距大概在10-15年。WFC技術(shù)既克服了傳統(tǒng)粉末冶金在成形復(fù)雜幾何形狀方面的不足，又避免了金屬注射成形技術(shù)的高成本，是一項(xiàng)極具潛力的新技術(shù)，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

   WFC技術(shù)作為一種新型的粉末冶金零部件近凈成形技術(shù)，其主要特點(diǎn)如下：(1)可成形具有復(fù)雜幾何形狀的零件；(2)壓坯密度高、密度均勻；(3)對(duì)材料的適應(yīng)性較好；(4)工藝簡(jiǎn)單，成本低。