21世紀の金属粉末射出成形技術

 

発売日：[2024/1/30]
 

金属粉末射出成形技術（MetalPowderInjectionMolding、略称MIM）は、現代プラスチック射出成形技術を粉末冶金分野に導入して构成された新しい粉末冶金近接正味成形技術である。その根基的なプロセスは：まず固体粉末と有機バインダーを均一に混練し、造粒後に加熱可塑化状態（~ 150℃）で射出成形機でキャビティ内に注入して软化成形し、その後、化学または熱分化の方式で成形ブランク中のバインダーを撤除し、最後に焼結して緻密化して最終製品を得る。伝統技術と比べ、精度が高く、組織が均一で、机能が優れ、生産コストが低いなどの特徴があり、その製品は電子情報工学、生物医療機器、事務設備、自動車、機械、金物、スポーツ機器、時計業、武器及び航空宇宙などの工業分野に広く応用されている。そのため、国際的にはこの技術の発展は部品成形と加工技術の反动を招くと考えられており、「今最も人気のある部品成形技術」と「21世紀の成形技術」と呼ばれている。
1973年に米国カリフォルニア州Parmatech社が発明し、1980年月初頭には欧州の多くの国や日本もこの技術の研讨に精神を注ぎ始め、缓慢に提高した。特に80年月半ばには、この技術が産業化を実現して以来、さらに飛躍的な発展を遂げ、毎年驚くべき速率で増加してきた。これまで、米国、西欧、日本など10以上の国と地区で100以上の会社がこの技術の製品開発、開発、販売に従事してきた。日本は競争に積極的で、際立っており、承平洋金属、三菱製鋼、川崎製鉄、神戸製鋼、住友鉱山、セイコーエプソン、大同特别鋼など、多くの大手股份有限公司がMIM工業の提高に参与している。現在、日本にはMIM産業を専門とする40社以上の会社があり、そのMIM工業製品の販売総額はすでにヨーロッパを超え、米国を追いかけている。これまで、天下中で100社以上の会社がこの技術の製品開発、開発、販売に従事しており、MIM技術もそのため、新型製造業の中で最も活発な最早端技術分野となり、天下の冶金業界の開拓的な技術によって、粉末冶金技術の発展の主标的目的MIM技術を代表している。
金属粉末射出成形技術はプラスチック成形技術学、高份子化学、粉末冶金技術学と金属资料学などの多学科透過と交差の産物であり、金型を操纵してブランクを射出成形し、焼結によって高密度、高精度、三次元複雑な外形の構造部品を敏捷に製造することができ、設計思惟物を必然の構造、機能特征を持つ製品に敏捷かつ正確に変換することができ、间接部品を量産することができ、製造技術業界の新しい変革です。このプロセス技術は従来の粉末冶金プロセスが少なく、切削がないか少ないか、経済効果が高いなどの利点を持つだけでなく、伝統的な粉末冶金プロセス製品、材質が不均一で、機械机能が低く、成形しにくい薄肉、複雑な構造の欠点を降服し、特に小型、複雑で特别な请求を持つ金属部品の大批生産に適している。プロセスフロー接着剤→混練→射出成形→脱脂→焼結→後処理。
ふんまつきんぞくふんまつ
MIMプロセスに用いられる金属粉末の粒子サイズは、普通に0.5 ~ 20μm；理論的には、粒子が細いほど比外表積も大きくなり、成形や焼結が轻易になる。伝統的な粉末冶金技術は40以上を採用しているμmの粗い粉末。
ゆうきせっちゃくざい
有機接着剤の役割は、金属粉末粒子を接着し、夹杂剤を打针機のシリンダー中で加熱するレオロジー性と潤滑性、つまり粉末の流れを動かす担体である。したがって、接着剤の選択は粉末全部の担体である。したがって、粘引張選択は粉末射出成形全部の鍵である。有機接着剤に対する请求：
1.操纵量が少なく、少ない接着剤で夹杂资料に杰出なレオロジーを発生させることができる、
2.反応せず、接着剤を撤除する過程で金属粉末と化学反応を起こさない、
3.撤除しやすく、製品内に炭素が残らない。
こんごうぶつ
金属粉末と有機接着剤を均一に夹杂し、各種质料を射出成形用夹杂物とする。夹杂资料の均一性はその流動性に间接影響し、したがって射出成形プロセスパラメータに影響し、最終资料の密度及びその他の机能に至る。射出成形の本工程プロセスはプラスチック射出成形プロセスと道理的に分歧し、その設備前提も根基的に同じである。射出成形中、夹杂资料は射出機バレル内で流動性のある塑性资料に加熱され、適切な射出圧力で金型に注入され、ブランクを成形する。射出成形されたブランクの微視的に均一に分歧し、それによって製品が焼結過程で均一に収縮する。
ちゅうしゅつ
成形ブランクは焼結前にブランク内に含まれる有機接着剤を撤除しなければならず、この過程を抽出と呼ぶ。抽出プロセスは、ブランクの強度を低下させることなく、ブランクの異なる部位からブランク間の细小な通路に沿って接着剤が徐々に排挤されることを保証しなければならない。接着剤の解除速率は普通的に拡散方程式に従う。焼結焼結は、多孔質の脱脂ブランクを、必然の組織と机能を有する製品になるまで収縮させることができる。製品の机能は焼結前の多くのプロセス因素と関係があるが、多くの場合、焼結プロセスは最終製品の金相組織と机能に大きく、さらに決定的な影響を与える。後処理寸法に対して紧密さが请求される部品には、须要な後処理が须要です。この工程は、従来の金属製品の熱処理工程と同様である。
MIMプロセスの特徴MIMプロセスと他の加工プロセスとの比較
MIMに操纵される质料粉末の粒径は2〜15μmであるのに対し、従来の粉末冶金の原粉粉末の粒径は50 ~ 100であることが多いμm。MIMプロセスの实现品密度は、微細粉末を操纵するために高い。MIMプロセスは伝統的な粉末冶金プロセスの利点を有し、外形上の自在度が高いことは伝統的な粉末冶金では達成できない。従来の粉末冶金は金型の強度と充填密度に限られ、外形は2次元円柱型が多い。
伝統的な紧密鋳造脱乾燥技術は複雑な外形の製品を作るのに極めて有効な技術であり、最近几年陶心補助を用いてスリット、深い穴の实现品を实现することができるが、陶心の強度、及び鋳液の流動性の制限のため、この技術にはまだいくつかの技術上の困難がある。普通に、このプロセスは大・中型部品を製造するのに適しており、小型で複雑な外形の部品はMIMプロセスが適している。プロジェクト製造プロセスMIMプロセスの伝統的な粉末冶金プロセスの粉末粒子径（μm）2−1550−100相対密度（%）95−9880−85製品分量（g）400 g以下10−数百製品外形3次元複雑外形2次元単純外形機械的性質は優劣であり、MIMプロセスと伝統粉末冶金法の比較ダイカストプロセスはアルミニウムや亜鉛合金などの融点が低く、鋳液流動性が杰出な资料に用いられる。この技術の製品は资料の制限により、その強度、耐摩耗性、耐食性には限制がある。