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La modanatura in metallo (MIM) è un processo di lavorazione metallica che prevede la conversione di polveri metalliche in parti metalliche particolarmente specializzate.
Mentre ferro, acciai legati a bassa lega e acciaio inox sono i metalli più utilizzati per formare parti MIM, molte leghe utilizzano anche l'alluminio, il titanio, il cobalto, il cromo, il rame, il magnesio, il nichel, i carburi e metalli preziosi .
Il processo, sviluppato e commercializzato negli anni '70 e '80, è simile alla stampaggio a iniezione di plastica e alla pressofusione ad alta pressione.
È oggi un settore in rapida crescita del mercato dei metalli utilizzato per produrre una vasta gamma di parti utilizzate in applicazioni industriali, commerciali, mediche, aerospaziali e automobilistiche.
I vantaggi maggiori per l'utilizzo di MIM sono visibili in parti relativamente piccole e complesse che richiederebbero altrimenti una costosa finitura o un assemblaggio. Come tale, lo sviluppo della tecnologia MIM è accreditato per consentire la produzione di componenti metallici complessi in modo economico in grandi volumi.
Nel 2012 il mercato di MIM è stato stimato da BCC Research per circa US $ 5 miliardi.
Processo di fabbricazione
Fase 1. Miscelazione e granulazione del materiale di alimentazione
Il primo passo nella produzione di parti MIM è quello di creare una materia prima. Ciò comporta la combinazione di una polvere metallica - o di una lega di polveri - che posseggono specifiche caratteristiche richieste con un polimero termoplastico e paraffina che, insieme, agiscono come materiale legante.
La maggior parte delle polveri metalliche utilizzate in MIM hanno una dimensione media di particelle di meno di 20 micron.
Il processo di miscelazione è condotto ad alte temperature per garantire un rivestimento uniforme della polvere. Ciò è fondamentale per garantire che le caratteristiche di flusso siano adatte al processo di stampaggio ad iniezione.
Il materiale legante comprende circa il 40% della miscela totale per volume.
Dopo il raffreddamento, il prodotto risultante è una miscela granulare di polvere metallica e legante che può essere alimentata nella macchina per stampaggio ad iniezione.
Passo 2. Stampi
I pellets di alimentazione vengono quindi introdotti nella canna di una macchina stampatrice dove vengono riscaldati per creare una consistenza pasta.
La pasta può poi essere forzata attraverso i cancelli in uno stampo preformato della cavità.
Una volta che questo processo è completo, lo stampo viene lasciato raffreddare prima che la parte completamente formata venga rimossa.
In questa fase, la parte ancora fragile e porosa viene chiamata "verde".
Le funzioni di progettazione, come fori o sottosquadri, che non potrebbero essere inclusi durante il processo di stampaggio, possono ora essere aggiunti mediante la lavorazione.
Passo 3. Rimozione legante
La parte verde contiene ancora il materiale legante del polimero incluso nella materia prima, il che rende circa il 20% più grande del disegno finale del prodotto.
La rimozione del legante primario può essere eseguita chimicamente (spegnimento catalitico) o termicamente. Il metodo utilizzato dipende dalle caratteristiche fisiche e chimiche del materiale utilizzato.
Il processo di decomposizione lascerà un certo contenuto di polimeri all'interno della parte MIM, ma solo sufficiente a mantenere intatta la dimensione e la forma del pezzo.
Una volta che il materiale legante è stato rimosso, la parte viene chiamata "marrone".
Parte 4. Sinterizzazione
Impostato su un setter in ceramica, la parte marrone viene quindi messa in una fornace o in forno continuo dove la temperatura e l'atmosfera possono essere controllati strettamente.
Viene riscaldato a circa l'85% della temperatura di fusione del materiale, che brucia il restante materiale di rilavorazione del polimero secondario.
A temperature elevate, anche le particelle metalliche iniziano a fondere, eliminando debolezze e guasti nella parte. Ciò comporta la riduzione fisica della parte che forma una parte solida denso e singola che soddisfa i requisiti di dimensione del disegno originale.
Se necessario, l'elaborazione post-sinterizzazione, inclusa la placcatura, la passivazione, l'annealing, la carburazione, la nitrurazione o l'indurimento delle precipitazioni, possono essere fatte per soddisfare tolleranze più severe e migliorare le proprietà.
Applicazioni
Alcune applicazioni specifiche delle parti prodotte da MIM comprendono:
- Blocchi di alloggiamento
- Ugelli di aria compressa
- Componenti di fucile e revolver, inclusi i manicotti e i giunti
- Barre di bloccaggio,
- Supporti ortodontici
- Parti per utensili chirurgici, compresi perni e dispositivi di sutura
- Parti di manette
- Cerniere e cursori per telefoni cellulari
- Connettori elettrici
- Custodie
- Ingranaggi e latch
Fonti
Iniezione in metallo e ceramica. Pubblicato gennaio 2014.
URL: www. bccresearch. com
La Metal Molding Association.
URL: www. MIMAweb. org
Internazionalizzazione iniezione di polveri (PIM International). Tecniche di rimozione del legante e del legante.
URL: www. pim-internazionale. com
Pan Taiwan Enterprise Co. (Immagine)
URL: // oem. pantaiwan. com. TW / it
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