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金属粉末注射成形与粉末冶金对比

1 min

全球制造商始终致力于制造性能更优的金属零部件。他们希望在不牺牲成本效益的前提下获得更大的设计自由度。当传统铸造方法已无法满足要求时,制造商正转向其他成形工艺,以推动产品升级。

如果您熟悉粉末冶金(PM),就会知道零件是通过在模具中压制金属粉末后再进行烧结而成。金属粉末注射成形(MIM) 是一种互补工艺,同样使用金属颗粒,但颗粒更细,可生产具有三维设计自由度的高密度零部件。

金属粉末注射成形的不同之处

材料

粉末冶金和金属粉末注射成形采用相同的基础粉末,两种工艺均可使用定制合金;但材料方面的关键差异在于颗粒尺寸。PM 所用的较粗粉末应用广泛,且其制备路线成本较低。MIM 粉末的颗粒更小,因此制备该粒度范围粉末所需的工艺和能源成本更高。

在比较 MIM 和 PM 的材料时,金属粉末成本是关键影响因素。由于 MIM 粉末更细(-20 micron 对比 +100 micron),其成本通常高于 PM 粉末。然而,得益于更细的材料,MIM 产生的孔隙率显著更低。

您知道吗?  PM 在压制阶段即可实现全部密度(85-92% 密度),而 MIM 的密度则来自烧结——一种扩散结合。(95%+ 密度)

设计自由度

由于两者均以金属粉末为原料,工程师常将 MIM 与传统 PM 混淆。PM 依赖高压单向压制。PM 更适合易于从模腔中脱出的简单形状。这正是 MIM 的不同之处。MIM 几乎没有几何限制,因此可实现三维设计自由度。

 MIM 零部件的其他设计改进包括:

  • 零件整合
  • 均匀壁厚
  • 挖空与减重
  • 孔和槽
  • 倒扣
  • 螺纹
  • 滚花、文字和徽标
 金属粉末注射成形

粉末冶金

粉末颗粒尺寸2-15pm50-100pm
相对密度>95-99%92%(最大)
壁厚0.30 -10mm2-20mm
零部件复杂度
重量0.01-200g1-1,000g
公差0.3-0.5%0.1-2.0%

物理性能

尽管 MIM 和 PM 工艺看似相似,但主要差异体现在成品零部件的最终性能上,尤其是最终密度。采用 PM 工艺时,粉末与模具之间的摩擦会导致最终零部件密度不均匀,而 MIM 零件则在各个方向上保持均匀。

此外,MIM 的烧结温度远高于 PM(2350-2500F° 对比 1800-2000F°)。较大的 PM 金属粉末加上较低的烧结温度,必然导致最终 PM 零部件的物理性能较低;MIM 零部件的强度约为其两倍,且韧性和疲劳强度显著更佳。 

 金属粉末注射成形粉末冶金

延伸率

硬度

表面光洁度

产量

材料范围

广广

成本

何时应选择金属粉末注射成形?


虽然更昂贵的喂料和模具会增加成本,但对于无法通过其他制造工艺生产的高密度、高复杂度零部件,您可实现成本节省。对于简单零件,PM 可能是具有成本效益的替代方案;但 MIM 可生产能够省去二次加工的零件几何形状,从而显著节约成本。

许多客户发现,将两个或更多子部件整合为单个 MIM 零部件可显著节省成本。此外,考虑 MIM 工艺在材料、设计、装配和物流方面的优势,还可进一步节省成本。

OptiMIM - 领先的金属粉末注射成形制造商

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