Confronto tra lo stampaggio a iniezione di polveri metalliche e la metallurgia delle polveri

I produttori di tutto il mondo sono costantemente alla ricerca di componenti metallici dalle prestazioni migliori. Desiderano maggiore libertà di progettazione senza compromettere l'efficienza dei costi. Quando i metodi di fusione tradizionali non sono più sufficienti, i produttori si rivolgono ad altri processi di stampaggio per sviluppare i propri prodotti.

Se conoscete la metallurgia delle polveri (PM), sapete che i componenti sono formati da metallo pressato in uno stampo e successivamente sinterizzato. Lo stampaggio a iniezione di polveri metalliche (MIM) è un processo complementare che utilizza anch'esso particelle metalliche, solo molto più fini, per produrre componenti ad alta densità con flessibilità progettuale tridimensionale.

Differenze nello stampaggio a iniezione di polveri metalliche

Materiali

La metallurgia delle polveri e lo stampaggio a iniezione di polveri metalliche utilizzano le stesse polveri di base ed entrambi i processi consentono l'uso di leghe su misura; tuttavia, la differenza principale nei materiali è la dimensione delle particelle. Le polveri più grossolane utilizzate nella PM sono ampiamente diffuse e i processi per produrle sono economici. Le polveri MIM sono molto più piccole, quindi il processo e l'energia necessari per produrle in tale intervallo dimensionale sono più costosi.

Il costo della polvere metallica è un fattore determinante nel confronto tra materiali MIM e PM. Le polveri MIM sono in genere più costose delle polveri PM poiché sono più fini (-20 micron rispetto a +100 micron). Tuttavia, grazie alla maggiore finezza del materiale, il MIM produce una porosità significativamente inferiore.

Lo sapevate?  La PM raggiunge tutta la densità nella fase di compattazione (85-92% di densità), mentre la densità MIM deriva dalla sinterizzazione, un legame per diffusione. (95%+ di densità)

Libertà di progettazione

Gli ingegneri spesso confondono il MIM con la PM convenzionale, poiché entrambi partono da polvere metallica. La PM si basa su una compattazione uniassiale ad alta pressione. La PM è più adatta a forme semplici, facilmente estraibili dalla cavità dello stampo. È qui che il MIM si differenzia. Con il MIM esistono pochissime, se non nessuna, limitazioni geometriche, consentendo libertà di progettazione tridimensionale.

 Altri miglioramenti progettuali dei componenti MIM includono:

• Consolidamento dei componenti
• Spessore uniforme delle pareti
• Cavità interne e riduzione della massa
• Fori e asole
• Sottosquadri
• Filettature
• Godronature, lettere e loghi

Proprietà fisiche

Sebbene i processi MIM e PM possano sembrare simili, le differenze principali si riscontrano nelle proprietà finali del componente finito, soprattutto nella densità finale. Nel processo PM, l'attrito tra la polvere e gli stampi rende il componente finale non uniforme, mentre i componenti MIM sono uniformi in tutte le direzioni.

Inoltre, la sinterizzazione MIM avviene a temperature molto più elevate rispetto alla PM (2350-2500F° rispetto a 1800-2000F°). Le polveri metalliche PM più grandi, combinate con temperature di sinterizzazione inferiori, fanno sì che il componente PM finale presenti intrinsecamente proprietà fisiche inferiori, rendendo i componenti MIM circa due volte più resistenti, con tenacità e resistenza a fatica significativamente migliori. 

Quando lo stampaggio a iniezione di polveri metalliche è la scelta giusta?

L'aumento dei costi dovuto a feedstock e stampi più costosi è compensato dai risparmi ottenuti con componenti ad alta densità e alta complessità, non producibili con nessun altro processo produttivo. La PM può essere un'alternativa economicamente vantaggiosa per componenti semplici, ma il MIM può produrre geometrie dei componenti che eliminano le lavorazioni secondarie, con conseguenti risparmi significativi.

Molti dei nostri clienti ottengono risparmi sostanziali combinando due o più sottocomponenti in un unico componente MIM. Ulteriori risparmi si ottengono considerando i vantaggi del processo MIM in termini di materiali, progettazione, assemblaggio e logistica vantaggi del processo MIM.

OptiMIM - produttore leader di stampaggio a iniezione di polveri metalliche

Per ogni progetto, puntiamo a fornire componenti più uniformi, in modo più efficiente e a costi inferiori. In OptiMIM, il nostro obiettivo è eliminare le spese associate ai processi secondari, quali la lavorazione meccanica, ottenendo componenti net-shape al primo tentativo. Per questo realizziamo stampi più efficienti per la produzione ad alti volumi e integriamo fin dall'inizio tutta la complessità necessaria per evitare costose lavorazioni meccaniche e lavorazioni secondarie.