ทำความเข้าใจกับผงโลหะ MIM

MIM Metal Powder (MIM) เป็นกระบวนการผลิตที่มีประสิทธิภาพซึ่งรวมความยืดหยุ่นในการออกแบบของการฉีดพลาสติกด้วยความแข็งแรงและคุณสมบัติของชิ้นส่วนโลหะกลึง วัสดุสำคัญสำหรับ MIM คือผงโลหะโดยเฉพาะเหมาะสำหรับกระบวนการนี้ คู่มือนี้ให้ภาพรวมที่ครอบคลุมของผงโลหะ MIM รวมถึงองค์ประกอบการผลิตคุณสมบัติการใช้งานและอื่น ๆ

ภาพรวมของ MIM Metal Powder

MIM Metal Powder หมายถึงผงโลหะขนาดเล็กที่ใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับกระบวนการฉีดโลหะ มันเป็นส่วนผสมของผงโลหะละเอียดและสารยึดเกาะที่ถูกฉีดเข้าไปในแม่พิมพ์เพื่อสร้างชิ้นส่วนสีเขียวที่ซับซ้อน

คุณสมบัติที่สำคัญของ MIM Powder ได้แก่ :

• ผงทรงกลมพิเศษขนาด 10-20 ไมครอน
• การโหลดผง 55-65% โดยปริมาตรในสารยึดเกาะ
• ความสามารถในการไหลที่ยอดเยี่ยมสำหรับการเติมเชื้อรา
• การกระจายขนาดอนุภาคที่สอดคล้องกัน
• องค์ประกอบโลหะผสมที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับ MIM
• ตัวเลือกวัสดุที่หลากหลายเช่นเหล็กกล้าสแตนเลสอัลลอยไทเทเนียม, โลหะผสมหนักทังสเตน ฯลฯ
• การผลิตที่มีประสิทธิภาพของส่วนประกอบโลหะที่มีความซับซ้อนและแน่นหนา

ตลาด MIM Powder ทั่วโลกมีมูลค่ามากกว่า 350 ล้านเหรียญสหรัฐในปี 2563 อุตสาหกรรมคาดว่าจะเติบโตอย่างต่อเนื่องที่ CAGR มากกว่า 8% ซึ่งขับเคลื่อนด้วยความต้องการในภาคที่หลากหลาย

ชนิดของผงโลหะ MIM

องค์ประกอบของผงโลหะต่าง ๆ ใช้สำหรับ MIM Feedstock ประเภทที่พบมากที่สุด ได้แก่ :

โดยการเลือกโลหะผสมโลหะผงที่เหมาะสมส่วนประกอบสามารถประดิษฐ์ด้วยคุณสมบัติที่เหมาะสำหรับการใช้งานเฉพาะ

การผลิตผงโลหะ MIM

มีการใช้วิธีการหลายอย่างในเชิงพาณิชย์เพื่อผลิตผงโลหะชั้นดีสำหรับ MIM Feedstock:

การทำให้เป็นอะตอมก๊าซ - เครื่องบินไอพ่นก๊าซเฉื่อยความเร็วสูงจะสลายลำธารบาง ๆ ของโลหะหลอมเหลวลงในหยดชั้นดีที่แข็งตัวให้เป็นผงทรงกลมที่เหมาะสำหรับ MIM พบได้ทั่วไปสำหรับเหล็กซุปเปอร์อัลลอยและโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก

การทำให้เป็นอะตอมน้ำ - คล้ายกับการทำให้เป็นอะตอมของก๊าซ แต่อัตราการระบายความร้อนที่ต่ำกว่าทำให้เกิดรูปร่างผงที่ผิดปกติมากขึ้นเหมาะสำหรับการใช้งานบางอย่าง กระบวนการที่ต่ำกว่าใช้สำหรับโลหะผสมทั่วไปเช่นเหล็กทองแดง

การทำให้เป็นอะตอมพลาสมา - ส่วนโค้งพลาสมาอุณหภูมิสูงมากที่ใช้ในการสร้างผงทรงกลมที่ดีขึ้นจากโลหะผสมปฏิกิริยาเช่นไทเทเนียม, ไนโอเบียมและแทนทาลัม

การขัดสีเชิงกล - การกัดบอลใช้เพื่อลดขนาดอนุภาคของผงโลหะผสมกับช่วง MIM กระบวนการแห้งที่มีประสิทธิภาพ

กระบวนการคาร์บอนิล – คาร์บอนิลเหล็กและนิกเกิลถูกย่อยสลายเพื่อผลิตผงทรงกลมที่มีความบริสุทธิ์สูงขนาดอนุภาค 1-5 ไมครอน

วิธีการทำผงควบคุมลักษณะของผงขั้นสุดท้ายเช่นความสามารถในการไหลความหนาแน่นของก๊อกน้ำและสิ่งสกปรก

คุณสมบัติของ MIM Metal Powder

คุณสมบัติที่สำคัญของผง MIM วัตถุดิบรวมถึง:

ขนาดอนุภาค - ระหว่าง 1 ถึง 20 ไมครอนโดยทั่วไปประมาณ 10 ไมครอนเพื่อการเติมที่ดีที่สุด อัตราผลตอบแทนสูงในช่วงนี้

รูปร่างอนุภาค - สัณฐานวิทยาทรงกลมส่วนใหญ่ช่วยให้การไหลอย่างราบรื่นเป็นแม่พิมพ์ที่ซับซ้อน ความผิดปกติบางอย่างยอมรับได้

การกระจายขนาดอนุภาค - การกระจายแคบช่วยปรับปรุงการเผาแบบสม่ำเสมอ โดยทั่วไป 80-90% ของอนุภาคภายใน 10 +/- 5 ไมครอน

แตะความหนาแน่น - ระบุความหนาแน่นของส่วนสุดท้าย ความหนาแน่นของก๊อกน้ำสูงกว่า 3 g/cc ที่จำเป็นสำหรับคุณสมบัติเชิงกลสูง

อัตราการไหล - วัดเป็นวินาที/50 กรัม สำคัญสำหรับการเติมเชื้อราเรียบโดยไม่มีช่องว่าง ต่ำกว่า 40 s/50g เป็นที่ต้องการ

ความหนาแน่นที่ชัดเจน -ในวัตถุดิบโดยทั่วไป 40-50% ของความหนาแน่นของการเผาไหม้ขั้นสุดท้ายซึ่งบ่งบอกถึงเศษส่วนการโหลดผง

ความหนาแน่นของ pycnometric - ความหนาแน่นจริงของอนุภาคโลหะผสมของแข็ง การจับคู่กับความหนาแน่นส่วนสุดท้ายบ่งบอกถึงความบริสุทธิ์

พื้นที่ผิวเฉพาะ - ค่าสูงบ่งบอกถึงการกระจายขนาดอนุภาคที่ดีกว่าที่ต้องการสำหรับ MIM ช่วงตั้งแต่ 0.1 ถึง 1 m2/g

ตัวเลือกอัลลอยสำหรับ Mim Metal Powder

โลหะผสมที่หลากหลายมีให้บริการเป็นวัตถุดิบ MIM Powder รวมถึง:

ด้วยโลหะผสมที่หลากหลาย MIM ให้ความยืดหยุ่นในการบรรลุคุณสมบัติและประสิทธิภาพของวัสดุที่จำเป็น

การประยุกต์ใช้ผงโลหะ MIM

พื้นที่แอปพลิเคชันที่สำคัญโดยใช้เทคโนโลยี MIM และผงวัตถุดิบรวมถึง:

การแพทย์และทันตกรรม

MIM เหมาะสำหรับการผลิตปริมาณสแตนเลสขนาดเล็กและไทเทเนียมขนาดเล็กที่ซับซ้อนเช่นข้อต่อสกรูตรึงเครื่องมือ เสนอความเข้ากันได้ทางชีวภาพความต้านทานการกัดกร่อนความแข็งแรงและความแม่นยำในการผลิต

ส่วนประกอบยานยนต์

ชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำขนาดเล็กเช่นใบพัดเทอร์โบชาร์จเจอร์หัวฉีดหัวฉีดหมวกล็อควาล์วที่ทำโดย MIM ให้ประโยชน์ด้านประสิทธิภาพในเครื่องยนต์และระบบส่งกำลังที่ทันสมัย

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค

ส่วนประกอบขนาดเล็กเช่นเกียร์นาฬิกาอุปกรณ์ตกแต่งพินตัวเชื่อมต่อ ฯลฯ ผลิตผ่าน MIM จากเหล็กกล้าไร้สนิมโลหะผสมทองแดงและเหล็กกล้าเครื่องมือ

การบินและอวกาศและการป้องกัน

ส่วนประกอบ MIM ที่มีน้ำหนักเบาน้ำหนักเบาและมีความแข็งแรงสูงลดน้ำหนักในกังหันและเฟรม ทังสเตนอัลลอยด์เสนอการป้องกันรังสีสำหรับการใช้พื้นที่และการป้องกัน

อาวุธปืน

ส่วนประกอบอาวุธปืนขนาดเล็กที่ซับซ้อนเช่นทริกเกอร์, ค้อน, เซฟตี้, เครื่องพ่นสามารถสร้าง MIM ในปริมาณสูงจากเหล็กกล้าไร้สนิมและโลหะผสมเหล็กกล้าเครื่องมือ

อุตสาหกรรมชม

MIM ช่วยให้การผลิตอย่างประหยัดของเคสนาฬิกาสแตนเลสที่มีรูปร่างอย่างประณีตกำไลหัวเข็มขัดและส่วนประกอบที่เคลื่อนไหวขนาดเล็กเช่นเกียร์และสปริง

ด้วยความยืดหยุ่นในการออกแบบ MIM ยังคงค้นหาแอพพลิเคชั่นในภาคส่วนที่หลากหลายตั้งแต่ผลิตภัณฑ์อุปโภคบริโภคไปจนถึงส่วนประกอบอุตสาหกรรมที่สำคัญ

วิธีการเลือก MIM Metal Powder

ข้อควรพิจารณาที่สำคัญเมื่อเลือก MIM Feedstock Powder:

• องค์ประกอบของโลหะผสม - จับคู่แป้งผสมผงเพื่อสิ้นสุดข้อกำหนดการใช้งานเช่นความต้านทานการกัดกร่อนความแข็งแรงคุณสมบัติการสึกหรอ ฯลฯ
• ขนาดและรูปร่างของอนุภาค - ชอบสัณฐานวิทยาทรงกลมที่มีการกระจายแคบประมาณ 10 ไมครอนเพื่อการไหลและการบรรจุที่ดีที่สุด
• ความบริสุทธิ์ของผง - ความบริสุทธิ์สูงสูงกว่า 99% ที่จำเป็นสำหรับการใช้งานพิเศษเช่นการแพทย์เพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อน
• แตะความหนาแน่น - ความหนาแน่นสูงกว่า 3 g/cc ปรับปรุงการเติมเชื้อราและความหนาแน่นส่วนสุดท้ายหลังจากการเผา
• การโหลดผง -ปริมาณสารยึดเกาะระหว่าง 30-50 vol% เป็นเรื่องปกติ ส่งผลกระทบต่อความหนืดและความแข็งแรงสีเขียว
• ผู้ผลิตผง - ผู้ผลิตผงที่มีชื่อเสียงเช่น Sandvik, BASF และ Kymera พร้อมกระบวนการที่ผ่านการตรวจสอบแล้ว
• ความสอดคล้องแบบล็อตล็อตล็อต - คุณสมบัติวัตถุดิบที่สอดคล้องกันช่วยให้พารามิเตอร์การขึ้นรูปที่เสถียรในการผลิตระยะยาว
• การสนับสนุนทางเทคนิค - ข้อมูลแอปพลิเคชันโดยละเอียดและความช่วยเหลือจากซัพพลายเออร์ผงในระหว่างการทดลองพัฒนา

ซัพพลายเออร์ชั้นนำระดับโลก ได้แก่ Sandvik Osprey, BASF Ultraform, Kymera International และ Epson Atmix ที่ร่วมมือกับผู้ใช้ปลายทางในระหว่างการพัฒนาส่วนและกระบวนการเพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

การเปรียบเทียบระหว่างผง MIM แบบอะตอมและมิล

ผงอะตอมช่วยให้ส่วนประกอบ MIM ที่ซับซ้อนและมีประสิทธิภาพสูงขึ้น ผงเครื่องตัดนำเสนอตัวเลือกการประหยัดต้นทุนสำหรับบางแอปพลิเคชัน

การติดตั้งโรงงานผลิตผง MIM

ขั้นตอนสำคัญในการติดตั้งโรงงานผลิตผง MIM:

• การเลือกไซต์ - พื้นที่ที่เพียงพอการจัดหาสาธารณูปโภคการจัดการของเสียถนนทางเข้าและอ่าวโหลด
• การสร้างและเค้าโครง - การออกแบบเค้าโครงพืชสำหรับวัสดุและผู้คนไหล, ความปลอดภัย, เขตการผลิต, การขยายตัวในอนาคต
• การเชื่อมต่อยูทิลิตี้ - แหล่งไฟฟ้าที่มีความจุสูง, น้ำบริสุทธิ์, สายลมอัด, ไนโตรเจนเหลว
• มูลนิธิเครื่องจักร - ฐานรากคอนกรีตเสริมแรงที่แข็งแกร่งสำหรับอะตอมมิวเซอร์โรงงานเตาเผา การสั่นสะเทือนการสั่นสะเทือน
• การติดตั้งอุปกรณ์ - ตั้งค่ากล่องถุงมืออะตอม, ตะแกรง, สายพานลำเลียง, hoppers, ควบคุมต่อคำแนะนำของซัพพลายเออร์
• ระบบเสริม - ท่อ, การระบายอากาศ, การกรองอากาศ, ความปลอดภัยจากอัคคีภัย, การจัดการวัสดุ, การบำบัดน้ำเสีย
• ระบบควบคุม - ติดตั้งเซ็นเซอร์, แอคทูเอเตอร์, HMIS รวมและระบบควบคุมกระบวนการโปรแกรม
• การว่าจ้าง - ทดสอบการผลิตเพื่อตรวจสอบคุณภาพของผงความปลอดภัยการปฏิบัติตามสิ่งแวดล้อมก่อนการผลิตเต็มรูปแบบ

การติดตั้งโรงงาน MIM Powder ต้องมีการวางแผนอย่างกว้างขวางและให้ความสนใจกับสาธารณูปโภคการควบคุมความปลอดภัยและความต้องการด้านกฎระเบียบ

การใช้งานและบำรุงรักษาอุปกรณ์ MIM Powder

การทำงานที่เชื่อถือได้ของอุปกรณ์การผลิตผง MIM ที่เชื่อถือได้:

• บำรุงรักษาเชิงป้องกัน - กำหนดเวลาการบำรุงรักษาเป็นระยะของอะตอมเมโทร, เตาเผา, โรงงาน, สายพานลำเลียงตามคำแนะนำ OEM
• การตรวจสอบอุปกรณ์ - การตรวจสอบอย่างต่อเนื่องของพารามิเตอร์กระบวนการเช่นการไหล, ความดัน, อุณหภูมิ, การใช้พลังงาน
• การตรวจสอบ - การตรวจสอบด้วยสายตาทุกวันสำหรับการรั่วไหลเสียงผิดปกติหรือการสั่นสะเทือนปัญหาด้านความปลอดภัย
• บริการและการซ่อมแซม - กำหนดการทำสัญญาบริการประจำปีสำหรับเครื่องกำเนิดไนโตรเจน, เครื่องทำความเย็น, ระบบไฟฟ้า
• อะไหล่สำรอง - เก็บสต็อกของอะไหล่ทั่วไปเช่นองค์ประกอบความร้อนมอเตอร์แบริ่งเพื่อลดเวลาหยุดทำงาน
• บันทึกอุปกรณ์ - เก็บบันทึกสำหรับอัตราการผลิตการซ่อมแซมการแยกย่อยเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้สินทรัพย์
• การดูแลบ้าน - การทำความสะอาดทุกวันเพื่อรักษาอุปกรณ์ที่สะอาดเป็นระเบียบและหลีกเลี่ยงความเสี่ยงด้านการจุดระเบิดใด ๆ ในพื้นที่จัดการผง
• การฝึกอบรมพนักงาน -ดำเนินการฝึกอบรมอุปกรณ์มือเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการปฏิบัติงานและทักษะการแก้ไขปัญหา

ด้วยแนวทางปฏิบัติด้านการบำรุงรักษาที่ยอดเยี่ยมอุปกรณ์การทำผง MIM สามารถส่งมอบการผลิตที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้เป็นเวลาหลายปี

วิธีเลือกซัพพลายเออร์ผง MIM

ปัจจัยสำคัญเมื่อเลือกซัพพลายเออร์ MIM Powder:

• ความเชี่ยวชาญทางเทคนิค ในผง - ประสบการณ์การเพิ่มประสิทธิภาพของผงและสูตรสารยึดเกาะสำหรับ MIM
• ช่วงของโลหะผสม - ความพร้อมของโลหะผสมที่หลากหลายตั้งแต่เหล็กกล้าไร้สนิมไปจนถึงไทเทเนียมเหล็กกล้าเครื่องมือ ฯลฯ
• ระบบคุณภาพ - การรับรอง ISO 9001 การควบคุมคุณภาพภายในของลักษณะผง
• ความสม่ำเสมอ -คุณสมบัติของผงยังคงเป็นแบทช์เป็นแบทช์ที่สอดคล้องกันช่วยให้กระบวนการขึ้นรูปที่มั่นคง
• R & amp; d ความสามารถ - การวิจัยอย่างต่อเนื่องเพื่อพัฒนาโลหะผสมและสารยึดเกาะที่ปรับแต่งใหม่เพื่อเรียกร้องแอปพลิเคชัน
• บริการลูกค้า - การสนับสนุนด้านเทคนิคและการสนับสนุนการขาย ความช่วยเหลือในสถานที่ในระหว่างการทดลองและทางลาด
• ความสามารถด้านโลจิสติกส์ -ระบบเพื่อให้แน่ใจว่ามีประสิทธิภาพการส่งผงตรงเวลาข้ามภูมิภาค

ซัพพลายเออร์ชั้นนำระดับโลก ได้แก่ Sandvik Osprey, BASF, Kymera International และ Epson Atmix ซึ่งให้ความสำคัญกับเทคโนโลยี MIM Powder

ข้อดีและข้อเสียของ MIM Powder

ข้อดี

• ชิ้นส่วนรูปร่างที่ซับซ้อนและสุทธิในปริมาณสูงในราคาต่ำ
• โลหะผสมที่หลากหลายรวมถึงโลหะที่ใช้งานได้ยาก
• คุณสมบัติเชิงกลที่ดีใกล้กับวัสดุดัด
• ความแม่นยำและการทำซ้ำสูง
• การสูญเสียเศษซากน้อยที่สุดเมื่อเทียบกับการตัดเฉือน
• จำเป็นต้องมีการตกแต่งที่ จำกัด ในชิ้นส่วนที่ถูกเผา
• กระบวนการทำความสะอาดสิ่งแวดล้อมโดยมีของเสียน้อยกว่าการตัดเฉือน

ข้อเสีย

• ต้นทุนส่วนที่สูงขึ้นสำหรับปริมาณการผลิตที่ลดลง
• ขนาด จำกัด อยู่ที่ส่วนประกอบที่เล็กกว่าโดยทั่วไปจะต่ำกว่า 500 กรัม
• จำกัด เฉพาะโลหะผสมที่มีให้เป็น MIM Powder ผสมผสาน
• ชิ้นส่วนที่ถูกเผามีความเหนียวต่ำกว่าโลหะดัด
• จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์และความเชี่ยวชาญเฉพาะด้าน
• ขั้นตอนการ debinding และ sintering เพิ่มเติม

MIM Powder vs. Metal Powders สำหรับการใช้งานอื่น ๆ

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: การกระจายขนาดทั่วไปของ MIM Powder คืออะไร?

ตอบ: ประมาณ 80-90% ของอนุภาคผง MIM อยู่ภายใน 10 +/- 5 ไมครอนเพื่อความหนาแน่นและการไหลที่เหมาะสมที่สุด

ถาม: ปัจจัยใดที่มีผลต่อการโหลดผงในสารยึดเกาะ?

ตอบ: ปัจจัยสำคัญในการควบคุมการโหลดผง % คือการกระจายขนาดอนุภาครูปร่างความหนาแน่นของก๊อกน้ำและการโต้ตอบแบบผง

ถาม: ความแข็งแรงของอุณหภูมิสูงของชิ้นส่วน MIM เป็นอย่างไรเมื่อเทียบกับโลหะผสมที่ดัดได้อย่างไร

ตอบ: ด้วยการเผาที่ดีที่สุดชิ้นส่วน MIM ในโลหะผสมเช่นสแตนเลส 316L และ 17-4ph ได้รับความแข็งแรงมากกว่า 90%

ถาม: อะไรทำให้เกิดข้อบกพร่องในการเติมเชื้อราที่ไม่สมบูรณ์ใน MIM?

ตอบ: การโหลดผงที่ไม่เหมาะสมการกระจายอนุภาคกว้างความสามารถในการไหลของผงที่ไม่ดีและความเร็วในการฉีดต่ำอาจทำให้เกิดข้อบกพร่องในการเติม

ถาม: MIM เปรียบเทียบกับการปั้นการฉีดพลาสติกในแง่ของแรงกดดันการขึ้นรูปได้อย่างไร?

ตอบ: แรงกดดันจากการฉีด MIM มีตั้งแต่ 70-140 MPa สูงกว่าแรงดันพลาสติกพลาสติกทั่วไปที่ 15-60 MPa

ถาม: ข้อควรระวังด้านความปลอดภัยใดที่ต้องใช้เมื่อจัดการกับผง MIM?

ตอบ: MIM Powders สามารถติดไฟได้ ใช้กล่องถุงมือก๊าซเฉื่อยหลีกเลี่ยงแหล่งกำเนิดแสงอุปกรณ์พื้นดินและใช้การสกัดฝุ่น

บทสรุป

MIM ยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่องในฐานะเทคโนโลยีรูปร่างใกล้เคียงกับการผลิตส่วนประกอบโลหะที่มีประสิทธิภาพสูงและซับซ้อนในราคาต่ำและปริมาณสูง MIM Powders เป็นวัตถุดิบที่สำคัญโดยเฉพาะสำหรับกระบวนการนี้ด้วยเทคนิคการโลหะผงขั้นสูง ด้วยโลหะผสมที่ขยายตัวและผงที่ดีขึ้นการยอมรับ MIM จะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในอุตสาหกรรมเพื่อแทนที่ส่วนประกอบกลึงและการหล่อด้วยต้นทุนที่ดีขึ้นและเวลานำ

รู้กระบวนการพิมพ์ 3 มิติเพิ่มเติม