Processo di stampaggio ad iniezione di metalli (MIM)

Il processo di stampaggio ad iniezione del metallo (MIM) combina la flessibilità progettuale dello stampaggio ad iniezione della plastica con la resistenza e l'integrità dei metalli lavorati per offrire soluzioni convenienti per geometrie di parti altamente complesse.

Il processo MIM è tipicamente spiegato come quattro fasi di lavorazione uniche (Compounding, Molding, De-binding e Sintering) per produrre una parte finale.

1.Compounding / Materie prime

Composto

Il processo MIM inizia con il processo di composizione o preparazione delle materie prime. Polvere metallica fine inferiore a 20µ granulometria è mescolata con leganti termoplastici e cera in quantità precise. Il rapporto polvere di metallo/legante è di circa 60:40 in volume. La miscela viene posta in speciali attrezzature di miscelazione e riscaldata ad una temperatura che provoca la fusione dei leganti. La massa viene miscelata meccanicamente fino a quando le particelle di polvere metallica sono uniformemente rivestite con i leganti. La massa viene raffreddata e poi granulata in pellet a flusso libero (materia prima) che saranno accettati dalla macchina di stampaggio a iniezione del metallo.

2. Stampaggio ad iniezione

Parte verde di stampaggio

Lo stampaggio ad iniezione è identico in attrezzature e tecniche a come avviene lo stampaggio ad iniezione di plastica. La materia prima pelletizzata viene immessa in una macchina di stampaggio ad iniezione dove viene riscaldata e iniettata in una cavità dello stampo sotto alta pressione. La parte stampata (ora chiamata "parte verde") viene lasciata raffreddare e poi espulsa dallo stampo in modo che il processo possa ripetersi. Poiché solo i leganti si sciolgono (per trasportare le polveri metalliche), l'intero processo avviene a circa 200° C. L'utensile può essere di cavità multiple per alti tassi di produzione. La cavità dello stampo è dimensionata circa il 20% più grande per compensare il restringimento che avviene durante la sinterizzazione. Il cambiamento di restringimento è noto con precisione per ogni materiale.

3. Processo di rimozione di Binder (Debinding)

Debinding

Dopo lo stampaggio ad iniezione, la parte stampata passerà al passo successivo chiamato processo di rimozione del legante o debinding. La rimozione del legante è un processo in cui i materiali del legante vengono rimossi dal componente MIM stampato. Questo processo viene solitamente eseguito in diversi passaggi in cui la maggior parte viene rimossa prima della fase di sinterizzazione, lasciando dietro solo un legante sufficiente per maneggiare le parti nel forno di sinterizzazione. La rimozione del legante può essere effettuata con più metodi, il più popolare è l'estrazione con solvente. Dopo la rimozione del legante, la parte è ora semi-porosa che consente al legante rimanente di fuoriuscire facilmente durante il processo di sinterizzazione.

4. Processo di sinterizzazione – Parti sinterizzate

sinterizzazione

Le parti di debind sono posizionate su setter ceramici caricati in un forno di sinterizzazione ad alta temperatura controllato dall'atmosfera. Le parti marroni vengono riscaldate lentamente in un'atmosfera protettiva per scacciare i leganti rimanenti. Una volta evaporati i leganti, la parte metallica viene riscaldata ad una temperatura elevata dove lo spazio vuoto tra le particelle viene eliminato mentre le particelle si fondono insieme. La parte si restringe isotropicamente alle sue dimensioni progettuali e si trasforma in un solido denso. La densità della parte sinterizzata è tipicamente superiore al 97% teorico per la maggior parte dei materiali. L'alta densità sinterizzata conferisce al prodotto proprietà simili ai materiali lavorati.

5. Finitura / Processi secondari

Parti del gruppo MIM

I processi di finitura/lavorazione non fanno parte del processo di stampaggio ad iniezione del metallo. A seconda dei requisiti finali, alcune operazioni di finitura/lavorazione possono essere eseguite alla parte sinterizzata. Per migliorare le proprietà fisiche, il trattamento termico può essere fatto come su qualsiasi metallo. Qualsiasi tipo di operazione di lavorazione può essere eseguita per ottenere tolleranze MIM (Metal Injection Molding) più precise di quelle che il processo può fornire. La placcatura e i rivestimenti possono essere facilmente applicati a causa dell'alta densità del materiale. Numerose tecniche di assemblaggio meccanico come saldatura o lavorazione a freddo possono essere utilizzate con successo.