Forskjeller mellom metallpulversprøytestøping (MIM) og CNC-maskinering, og anvendelser av MIM

Forskjeller mellom metallpulversprøytestøping (MIM) og CNC-bearbeiding

Det er to ofte brukte metoder for å lage metalldeler: MIM (Metal Injection Molding) og CNC-maskinering. Bransjer som medisinsk, bilindustri, romfart og elektronikk er alle avhengige av disse to metodene. Prinsippene er forskjellige, og applikasjonene er også svært forskjellige. Å velge riktig prosess er veldig avgjørende når man lager produkter.

La oss starte med MIM (Metal Injection Molding). Enkelt sagt kombinerer den plastsprøytestøping og pulvermetallurgi, spesielt for å lage små, komplekse metalldeler. Prosessen innebærer å blande metallpulver med et bindemiddel for å danne et materiale, og deretter injisere det i en form for å forme det. Bindemidlet fjernes deretter ved oppvarming, og til slutt sintres materialet, noe som resulterer i en tett metalldel. Mange materialer kan brukes, inkludert rustfritt stål, lav-legert stål, verktøystål og titanlegeringer. Pulveret er typisk 5 til 20 mikrometer stort, og metallinnholdet i råmaterialet er ca. 65 % til 72 %, hovedsakelig for å sikre god forming uten å gjøre det for sprøtt. MIM brukes vanligvis for små, komplekse deler og{11}}høyvolumsproduksjon.

Så er det CNC-bearbeiding, som de fleste er mer kjent med. Det involverer en datamaskin-styrt maskin for å kutte materialer, gradvis forme et solid stykke materiale til ønsket form. Den kan brukes med metaller, plast og tre, og tilbyr høy presisjon og repeterbarhet. Det er mye brukt i krevende felt som romfart, bilindustri og medisinsk.

Den største forskjellen mellom de to er at MIM er additiv produksjon, hvor materialer bygges opp litt etter litt; CNC er subtraktiv produksjon, hvor materialer kuttes bort litt etter litt. De er helt motsatte tilnærminger.

Kostnadene er også forskjellige. MIM-former er dyre i de tidlige stadiene, men kostnaden per enhet synker etter hvert som volumet øker, spesielt for komplekse deler, som CNC ikke kan matche. CNC er det motsatte: det er kostnadseffektivt-for små partier med enkle deler, men jo mer kompleks delen er, jo mer tid og penger tar CNC, og kostnadene reduseres ikke mye selv med store volumer.

Designmodifikasjoner er enda mer kompliserte. Å endre strukturen til en MIM-maskin (Mechanical Manufacturing) krever i utgangspunktet redesign av formen, noe som er kostbart og tidkrevende-. CNC (Computer Numerical Control) krever bare endring av programmet, og det kan endres slik du vil, noe som gjør det mye mer fleksibelt.

Designmodifikasjoner er enda mer kompliserte. Å endre strukturen til en MIM-maskin (Mechanical Manufacturing) krever i utgangspunktet redesign av formen, noe som er kostbart og tidkrevende-. CNC (Computer Numerical Control) krever bare endring av programmet, og det kan endres slik du vil, noe som gjør det mye mer fleksibelt.

Fordelene med MIM inkluderer nesten ingen avfall, lav indre belastning, mindre mottakelighet for deformasjon og rask produksjon-oppgang, med en enkelt form som er i stand til å produsere en stor mengde deler. Imidlertid er ulempene også tydelige: sintring kan påvirke materialegenskaper og kan forårsake deformasjon; råstoffet har en holdbarhet; og materialutvalget er mindre omfattende enn med CNC-maskinering, noe som gjør den egnet kun for små til middels batchproduksjon av små deler.

Fordelene med CNC-bearbeiding er høy presisjon, fleksibelt materialvalg, rask produksjon av små-partier og enkel modifikasjon. Ulempene er høyere avfall, høyere kostnader for komplekse deler, behov for ekstra maskiner for produksjon av store-volum, og indre stress under skjæring, som kan føre til deformasjon over tid.

Når det gjelder materialer, kan MIM bruke rustfritt stål, verktøystål, titan, kobolt-krom, høy-temperaturlegeringer, karbonstål, nikkellegeringer og wolframlegeringer, hovedsakelig i pulverform. CNC er enda mer allsidig, i stand til å bruke nesten alle materialer som aluminium, titan, kobber, rustfritt stål og legert stål, og solide materialer kan brukes direkte.

Når bør du velge MIM (Mechanical Manufacturing)? Når volumet er stort, er delene små (fortrinnsvis under 40 gram, ikke over 100 gram), strukturen er kompleks, toleransekravene er ikke på grensen, designet vil ikke bli endret, du vil spare materialer og minimere sekundær prosessering.

Når skal du velge CNC? Små partier, ekstremt høy presisjon, store deler, høy belastning, spesielle materialer, hyppige designendringer og eksepsjonelt stabil ytelse.

Kvalitetskontroll av MIM er også svært viktig. Råvarene og bindemidlene skal kontrolleres når de kommer inn i fabrikken. Etter støping skal størrelsen på den grønne kroppen måles, og tettheten og ytelsen må også kontrolleres. Etter sintring skal også størrelse, toleranse, overflate og ytelse kontrolleres. Statistisk prosesskontroll brukes for å holde et øye med det for å redusere skrap.

Generelt er MIM egnet for komplekse,-store og rimelige applikasjoner. CNC er egnet for høy presisjon, fleksibilitet og et bredt spekter av materialer. Det er ingen enkelt beste alternativ; valget avhenger av størrelse, struktur, volum, presisjonskrav og budsjett for delene dine. Å velge det riktige alternativet er det mest kostnadseffektive-.

Praktiske anvendelser av pulversprøytestøping på ulike felt

Typiske anvendelser av MIM (Mechanical Manufacturing) for presisjonskomponenter til biler

Gir (kraft-/transmisjonssystemer)

Applikasjonsscenarier

Motortimingsgir, oljepumpe/vannpumpegir, girsynkroniseringsnav, aktuatordrev.

Materiale

Fe-Ni-legert stål, 420 rustfritt stål, 17-4PH (høy styrke/slitasjebestandig).

Nøkkelverdi

Komplekse tannprofiler og integrert nav/kilespor reduserer bearbeidingstrinn.

Tetthet Større enn eller lik 7,6g/cm³, tannoverflatehardhet HRC 40~50, slitebestandig-og slitebestandig-.

Masseproduksjon (årlig kapasitet større enn eller lik 100 000 enheter) koster 30-50 % mindre enn maskinering.

MIM-utstyr for biler

Sensorhus (elektronisk kontrollsystem)

Applikasjonsscenarier

ABS-sensor, temperatur-/trykksensor, gassposisjonssensorhus og sokkel.

Materiale

304/316 rustfritt stål (korrosjonsbestandig), aluminiumslegering (lett).

Nøkkelverdi

Tynn-vegg (0,5~1,5 mm) + integrert tetningsspor/monteringshull, beskyttelsesnivå IP67+.

Den har gode elektromagnetiske skjermingsegenskaper, noe som gjør den egnet for anti-interferenskravene til bilelektronikk.

Høy dimensjonal konsistens, egnet for automatiserte samlebånd.

Drivstoffinjektorkomponenter (drivstoffsystem)

Applikasjonsscenarier

Bensin-/dieselinjektorventilhus, nåleventilsete, strømningskontrollring,-høytrykksoljekammerenhet.

Materiale

Høy-temperaturlegeringer (som Inconel 718), 440C rustfritt stål (motstandsdyktig mot høy temperatur/høyt trykk/korrosjon).

Nøkkelverdi

Mikro-fin strømningsbane (φ0,1~0,5 mm) + høy-forseglingsoverflate er formet i ett stykke for å møte høye-trykksforhold på 200~300bar.

Den er motstandsdyktig mot høye temperaturer (-40 grader ~150 grader), drivstoffkorrosjon og har høy langsiktig pålitelighet.

Den erstatter presisjonsmaskinering, løser problemet med maskinering av små/dype hull og forbedrer ytelsesraten til 95 %+.

Automotive MIM drivstoffinjektorkomponenter

Andre presisjonskomponenter

Turbolader

Lite impeller, justeringsring, varmeskjold (høytemperaturlegering, lett + høytemperaturbestandig).

Girkasse

Skiftegafler, glidere og styreblokker (kompleks struktur + slitasjebestandig, erstatter smiing/bearbeiding).

Bremsesystem

ABS aktuatorventilkjerne, proporsjonal ventilenhet (høy presisjon + pålitelig tetning).

MIM har utviklet seg fra en "valgfri" til en "foretrukket" teknologi innen presisjons bildeler, spesielt for små og komplekse komponenter som gir, sensorhus og drivstoffinjektordeler. Den balanserer ytelse, presisjon, kostnad og lettvekt, noe som gjør den til en nøkkelproduksjonsteknologi for avansert-utvikling og ny energitransformasjon av biler.