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 | 2-15pm | 50-100pm |
| 相对密度 | >95-99% | 92%(最大) |
| 壁厚 | 0.30 -10mm | 2-20mm |
| 零部件复杂度 | 高 | 中 |
| 重量 | 0.01-200g | 1-1,000g |
| 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 | 高 | 低 |
硬度 | 高 | 低 |
表面光洁度 | 高 | 中 |
产量 | 高 | 高 |
材料范围 | 广 | 广 |
成本 | 中 | 低 |
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
在每个项目中,我们致力于以更高效率和更低成本交付一致性更高的零部件。在 OptiMIM,我们的目标是通过首次实现净成形,消除与机加工等二次工艺相关的费用。因此,我们制造更适用于大批量生产的高效模具,并在前期纳入所需的复杂结构,以避免高成本的机加工和二次加工。
