Forskelle mellem Metal Powder Injection Molding (MIM) og CNC-bearbejdning
Der er to almindeligt anvendte metoder til fremstilling af metaldele: MIM (Metal Injection Molding) og CNC-bearbejdning. Industrier som medicin, bilindustri, rumfart og elektronik er alle afhængige af disse to metoder. Principperne er forskellige, og anvendelserne er også meget forskellige. At vælge den rigtige proces er virkelig afgørende, når man laver produkter.
Lad os starte med MIM (Metal Injection Molding). Kort sagt kombinerer den plastsprøjtestøbning og pulvermetallurgi, specielt til fremstilling af små, komplekse metaldele. Processen involverer at blande metalpulver med et bindemiddel for at danne et materiale og derefter sprøjte det ind i en form for at forme det. Bindemidlet fjernes derefter ved opvarmning, og til sidst sintres materialet, hvilket resulterer i en tæt metaldel. Mange materialer kan bruges, herunder rustfrit stål, lav-legeret stål, værktøjsstål og titanlegeringer. Pulveret er typisk 5 til 20 mikrometer i størrelse, og metalindholdet i råmaterialet er omkring 65% til 72%, hovedsageligt for at sikre god støbning uden at gøre det for skørt. MIM bruges generelt til små, komplekse dele og produktion af store{11}}volumener.
Så er der CNC-bearbejdning, som de fleste er mere bekendt med. Det involverer en computer-styret maskine til at skære materialer, der gradvist former et solidt stykke materiale til den ønskede form. Den kan bruges med metaller, plastik og træ, hvilket giver høj præcision og gentagelighed. Det er meget brugt i krævende områder som rumfart, bilindustrien og medicinsk.
Den største forskel på de to er, at MIM er additiv fremstilling, hvor materialer opbygges lidt efter lidt; CNC er subtraktiv fremstilling, hvor materialer skæres væk lidt efter lidt. De er fuldstændig modsatte tilgange.
Omkostningerne er også forskellige. MIM-forme er dyre i de tidlige stadier, men prisen pr. enhed falder i takt med at volumen øges, især for komplekse dele, som CNC ikke kan matche. CNC er det modsatte: det er omkostningseffektivt-til små partier af simple dele, men jo mere kompleks delen er, jo mere tid og penge tager CNC, og omkostningerne falder ikke meget, selv med store mængder.
Designændringer er endnu mere komplicerede. Ændring af strukturen på en MIM-maskine (Mechanical Manufacturing) kræver dybest set omdesign af formen, hvilket er dyrt og tidskrævende-. CNC (Computer Numerical Control) kræver kun ændring af programmet, og det kan ændres, som du vil, hvilket gør det meget mere fleksibelt.
Designændringer er endnu mere komplicerede. Ændring af strukturen på en MIM-maskine (Mechanical Manufacturing) kræver dybest set omdesign af formen, hvilket er dyrt og tidskrævende-. CNC (Computer Numerical Control) kræver kun ændring af programmet, og det kan ændres, som du vil, hvilket gør det meget mere fleksibelt.
Fordelene ved MIM omfatter næsten intet spild, lav intern belastning, mindre modtagelighed for deformation og hurtig produktionsrampe-opad med en enkelt form, der er i stand til at producere en stor mængde dele. Men ulemperne er også tydelige: sintring kan påvirke materialeegenskaber og kan forårsage deformation; råmaterialet har en holdbarhed; og materialevalget er mindre omfattende end ved CNC-bearbejdning, hvilket gør den kun egnet til små til mellemstore batchproduktioner af små dele.
Fordelene ved CNC-bearbejdning er høj præcision, fleksibelt materialevalg, hurtig små-batchproduktion og nem modifikation. Ulemperne er større spild, højere omkostninger til komplekse dele, behovet for yderligere maskiner til produktion af store-volumener og intern belastning under skæring, som kan føre til deformation over tid.
Med hensyn til materialer kan MIM bruge rustfrit stål, værktøjsstål, titanium, kobolt-chrom, høj-temperaturlegeringer, kulstofstål, nikkellegeringer og wolframlegeringer, hovedsageligt i pulverform. CNC er endnu mere alsidig, i stand til at bruge næsten alle materialer såsom aluminium, titanium, kobber, rustfrit stål og legeret stål, og solide materialer kan bruges direkte.
Hvornår skal du vælge MIM (Mechanical Manufacturing)? Når volumen er stor, er delene små (helst under 40 gram, ikke over 100 gram), strukturen er kompleks, tolerancekravene er ikke på deres grænse, designet vil ikke blive ændret, du vil spare materialer og minimere sekundær behandling.
Hvornår skal man vælge CNC? Små partier, ekstrem høj præcision, store dele, høj belastning, specielle materialer, hyppige designændringer og usædvanlig stabil ydeevne.
Kvalitetskontrol af MIM er også meget vigtig. Råvarerne og bindemidlerne skal efterses, når de kommer ind på fabrikken. Efter støbning skal størrelsen af den grønne krop måles, og tætheden og ydeevnen skal også kontrolleres. Efter sintring skal også størrelse, tolerance, overflade og ydeevne kontrolleres. Statistisk proceskontrol bruges til at holde øje med det for at reducere skrot.
Generelt er MIM velegnet til komplekse,-højvolumen og billige applikationer; CNC er velegnet til høj præcision, fleksibilitet og en bred vifte af materialer. Der er ingen enkelt bedste mulighed; valget afhænger af størrelsen, strukturen, volumen, præcisionskrav og budget for dine dele. At vælge den rigtige løsning er den mest omkostningseffektive-.
Praktiske anvendelser af pulversprøjtestøbning på forskellige områder
|
Serienummer |
Anvendelsesområder |
Pulversprøjtestøbte produkter |
|
1 |
Elektronisk kommunikation |
SIM-kortslot, vibrator, diskdrevkomponenter, kabelstik, elektronrørshuse, computerprinthoveder, elektroniske pakker, kølepladematerialer |
|
2 |
Bilindustrien |
Komponenter til tændingskontrollås, turboladerrotor, ventilstyrekomponenter, komponenter til bilbremsesystem, komponenter til solafskærmning til biler |
|
3 |
Medicinsk udstyr |
Ortodontiske beslag, interne suturnåle, biopsipincet, stråleskjold |
|
4 |
Mrticles til daglig brug |
Urkasser, urremme, urspænder, golfkøllehoveder og -t-shirts, sportsskospænder, sportsskydevåbendele, dokumentbindingsstanser, små brilledele, sikkerhedslåse og frisørsakse. |
|
5 |
Maskinindustrien |
Uregelmæssige fræsere, skæreværktøjer, mikrogear og små mekaniske dele, tekstilmaskine shuttles |
|
6 |
Våben og udstyr |
Minerotor, pistoludløser, panser-gennemborende projektilkerne, frontsigtebase, klyngepile |
|
7 |
Rumfart |
Flyvingehængsler, raketdyser, missilhalefinner, keramiske turbinebladkerner |
Typiske anvendelser af MIM (Mechanical Manufacturing) til præcisionskomponenter til biler
Gear (kraft-/transmissionssystemer)
Applikationsscenarier
Motor timing gear, oliepumpe/vandpumpe gear, transmission synchronizer nav, aktuator tandhjul.
Materiale
Fe-Ni-legeret stål, 420 rustfrit stål, 17-4PH (høj styrke/slidbestandig).
Nøgleværdi
Komplekse tandprofiler og integreret nav/kilegang reducerer bearbejdningstrin.
Densitet Større end eller lig med 7,6 g/cm³, tandoverfladehårdhed HRC 40~50, slid--bestandig og udmattelsesbestandig-.
Masseproduktion (årlig kapacitet større end eller lig med 100.000 enheder) koster 30-50 % mindre end bearbejdning.
Automotive MIM Gear
Sensorhus (elektronisk kontrolsystem)
Applikationsscenarier
ABS-sensor, temperatur-/tryksensor, gasspjældpositionssensorhus og base.
Materiale
304/316 rustfrit stål (korrosionsbestandigt), aluminiumslegering (letvægt).
Nøgleværdi
Tynd-vægget (0,5~1,5 mm) + integreret tætningsrille/monteringshul, beskyttelsesniveau IP67+.
Den har gode elektromagnetiske afskærmningsegenskaber, hvilket gør den velegnet til anti-interferenskravene til bilelektronik.
Høj dimensionel konsistens, velegnet til automatiserede samlebånd.
Brændstofinjektorkomponenter (brændstofsystem)
Applikationsscenarier
Benzin-/dieselinjektorventilhus, nåleventilsæde, flowkontrolring, højtryksoliekammerenhed.-
Materiale
Høj-temperaturlegeringer (såsom Inconel 718), 440C rustfrit stål (modstandsdygtig over for høj temperatur/højt tryk/korrosion).
Nøgleværdi
Mikro-fin strømningsbane (φ0,1~0,5 mm) + høj-forseglingsoverflade er formet i ét stykke for at opfylde høje-trykforhold på 200~300bar.
Den er modstandsdygtig over for høje temperaturer (-40 grader ~150 grader), brændstofkorrosion og har høj langsigtet pålidelighed.
Det erstatter præcisionsbearbejdning, løser problemet med bearbejdning af små/dybe huller og forbedrer udbyttegraden til 95 %+.
Automotive MIM brændstofinjektor komponenter
Andre præcisionskomponenter
Turbolader
Lille pumpehjul, justeringsring, varmeskjold (højtemperaturlegering, letvægts + højtemperaturbestandig).
Gearkasse
Skiftegafler, skydere og styreblokke (kompleks struktur +-slidbestandig, erstatter smedning/bearbejdning).
Bremsesystem
ABS aktuator ventilkerne, proportional ventilsamling (høj præcision + pålidelig tætning).
MIM har udviklet sig fra en "valgfri" til en "foretrukken" teknologi inden for præcisionsautodele, især til små og komplekse komponenter såsom gear, sensorhuse og brændstofinjektordele. Den balancerer ydeevne, præcision, omkostninger og letvægt, hvilket gør den til en vigtig produktionsteknologi til den avancerede-udvikling og ny energitransformation af biler.
