Processo MIM

O processo MIM é um processo de fabricação de peças metálicas para estruturas complexas com alta precisão. Este processo de moldagem combina tecnologias de pó metálico, moldagem por injeção e sinterização, a fim de garantir que as peças MIM sejam complexas, com tolerâncias rigorosas e superfícies excelentes. Além disso, a seleção de pós metálicos com diferentes tamanhos e formas, bem como a adição de aditivos, criará diferentes propriedades químicas e físicas nas peças MIM. O componente ligante de cada partícula de pó determinará a rigidez da forma final.

Nossas principais etapas do processo MIM incluem: Mistura e granulação de matéria-prima, moldagem por injeção, desintegração, sinterização.

Mistura e granulação de matéria-prima

A produção de matéria-prima é a primeira etapa do processo de fabricação MIM. Pó metálico extraordinariamente fino (geralmente menor que 15 mícrons) é misturado a um componente ligante, composto por parafina primária, polímero termoplástico secundário e outros materiais de uso. Nesta etapa, todos os pós metálicos elementares ou pré-ligados muito finos serão caracterizados extensivamente por meio de revestimento uniforme com ligante, a fim de atingir a fluidez necessária no próximo processo de moldagem por injeção.
Ao contrário da metalurgia do pó padrão, que atinge apenas 80-90% de densidade teórica, a MIM resulta em 95-100%. Isso significa que podemos atingir tolerâncias rigorosas e reduzir custos produzindo peças pequenas e complexas em grandes séries.

Moldagem por injeção

Esta etapa é a moldagem de peças MIM em máquina de moldagem convencional,

Os pellets de alimentação são introduzidos no cilindro da máquina de moldagem por meio de um funil, por gravidade.
Em seguida, o aglutinante na matéria-prima será aquecido por aquecedores no cilindro, o que derreterá a matéria-prima até adquirir a consistência de pasta de dente.
O parafuso alternativo forçará o material fundido para dentro de um molde de duas partes através de comportas de abertura.
As peças brutas com geometria totalmente formada serão ejetadas do molde após o resfriamento

Normalmente, chamamos a peça bruta de peça verde, que ainda é composta pela mesma proporção de pó metálico e ligante da matéria-prima. No entanto, devido à expansão do ligante, sua dimensão será 20% (dependendo do volume do ligante) maior do que a da peça MIM acabada.

Também podemos adicionar facilmente recursos especiais de design, como rebaixos ou furos transversais durante esta etapa, o que não é viável no processo de moldagem, mas é conveniente por usinagem ou operação secundária.

Desvinculação

A etapa de desvinculação ou remoção do ligante é um processo controlado que visa remover a maior parte do ligante e deixar ligante suficiente para a estrutura principal, mantendo o tamanho e a geometria das peças completamente intactos. Este processo é realizado quimicamente (desvinculação catalítica) ou termicamente; em alguns casos, o banho de solvente ou água será a etapa inicial. O método de desvinculação depende do tipo de material processado, das propriedades físicas e metalúrgicas e da composição química. As peças após o processo de desvinculação são chamadas de peças marrons.

Sinterização

A sinterização é comumente processada ligeiramente abaixo da temperatura do líquido/sólido, também chamada de sinterização em estado sólido. Nessa temperatura, o pó metálico será o motor atômico para a ligação das partículas metálicas, formando as peças finais com densidade natural. Como sabemos, a temperatura de sinterização de metais ou ligas é inferior à temperatura de fusão. No processo de sinterização, partes marrons são preparados em incubadoras de cerâmica e, em seguida, colocados em banhos ou fornos contínuos com atmosfera protetora ou a vácuo. Um perfil preciso de temperatura será controlado e monitorado para aumentar gradualmente até uma temperatura específica.

Operação Secundária

A operação secundária é usada para melhorar as propriedades do material das peças finais, obter tolerâncias rigorosas, aprimorar a aparência da superfície ou montar componentes adicionais. As peças MIM podem utilizar usinagem, rosqueamento, furação, brochamento, retificação ou soldagem, assim como as peças forjadas. O tratamento térmico isostático e térmico melhora a resistência, a dureza e a resistência ao desgaste das peças MIM. A coloração e o revestimento padrão podem ser aplicados sem preparação da superfície, devido à baixa porosidade interconectada das peças MIM.

Operação de pós-sinterização

Operação de pós-sinterização de Zhuorui incluindo:

Cunhagem

Forçar os componentes sinterizados a conformar o mandril rígido e o substrato a endireitar, a fim de garantir a planura e as dimensões desejadas das peças MIM. Este processo reduzirá as dimensões de dispersão para características de tamanho adequadas.

Usinagem

Todos os métodos comuns de usinagem podem ser aplicados a peças MIM sinterizadas, como adição de roscas, rebaixos, ranhuras, tolerâncias ultrarrígidas ou recursos especiais.

Tratamento térmico

O processo de sinterização deixa as peças MIM recozidas, e o tratamento térmico pode ajustar a dureza e outras propriedades das ligas ferrosas de alto carbono. Aços inoxidáveis endurecidos por precipitação precisam de ciclos de aquecimento para otimizar suas propriedades mecânicas. Às vezes, o tratamento térmico é incorporado ao ciclo de resfriamento da sinterização.

Deformação a Quente

As peças sinterizadas serão aquecidas e deformadas por forjamento rápido, a fim de garantir o tamanho e a densidade adequados. A resistência do aço aumentará de 500 Mpa com a sinterização para 720 Mpa com a deformação a quente.

Carburação de superfície

O carbono é um elemento importante para a obtenção de aço de alta resistência. Utilizar um ciclo de aquecimento com atmosfera de metano resultará em alta dureza superficial em peças MIM. A cementação da superfície resulta em perda de precisão dimensional, portanto, precisamos equilibrar a dureza superficial das peças MIM com a precisão dimensional.

Juntando-se

Peças sinterizadas podem ser unidas por soldagem, brasagem ou técnicas adesivas, assim como outros componentes metálicos. Os materiais metálicos das peças MIM se comportam da mesma forma que os metais comuns; a soldagem a laser é muito eficaz para aços inoxidáveis MIM.

Tratamentos de superfície

As peças MIM podem ser submetidas a diversos tratamentos de superfície, como polimento, revestimento, pintura, limpeza, anodização, galvanoplastia, selagem e polimento a laser. A galvanoplastia é aplicada para melhorar a estética e a resistência à corrosão das peças MIM. A galvanoplastia de níquel é perfeita para instrumentação, armas de fogo e componentes magnéticos.

Prensa Isostática a Quente (HIP)

As peças MIM têm densidade tipicamente de 96-98% após o processo de sinterização. O tratamento HIP aumentará a densidade para 100%. O componente sinterizado será carregado em uma câmara selada, onde será aquecido e introduzido gás argônio. O gás aquecido cria pressão para colapsar a porosidade interna e comprimir as peças MIM.

Em resumo, o processo MIM é um método de fabricação altamente sofisticado e versátil que oferece inúmeras vantagens para a produção de peças metálicas complexas e de alta precisão. Ele combina a precisão da moldagem por injeção com a integridade do material da sinterização, desde a etapa crucial de mistura e granulação da matéria-prima, onde o pó metálico fino é uniformemente revestido com ligante para garantir o fluxo adequado na etapa subsequente de moldagem por injeção.

A fase de moldagem por injeção permite a criação de peças com geometrias complexas, e o processo subsequente de desintegração remove cuidadosamente o ligante, mantendo o formato da peça. A sinterização então densifica as peças, alcançando um alto nível de densidade e propriedades mecânicas.

Após a sinterização, uma variedade de operações secundárias e pós-sinterização estão disponíveis. Essas operações, como cunhagem, usinagem, tratamento térmico, deformação a quente, cementação de superfície, união, tratamentos de superfície e prensagem isostática a quente (HIP), aprimoram ainda mais as propriedades, a precisão dimensional e o acabamento superficial da peça.

Em suma, o processo MIM proporciona aos fabricantes a flexibilidade necessária para produzir peças sob medida para atender a requisitos específicos de diferentes setores. Compreender cada etapa do processo MIM é essencial para otimizar a produção, garantir resultados de alta qualidade e aproveitar ao máximo o potencial dessa tecnologia avançada de fabricação.