Zrozumienie proszku metalowego MIM
Spis treści
MIM Metal Powder (MIM) to wydajny proces produkcyjny, który łączy elastyczność projektowania formowania wtryskowego tworzyw sztucznych z wytrzymałością i właściwościami obrabianych części metalowych. Kluczowym materiałem dla MIM jest proszek metalowy, specjalnie dostosowany do tego procesu. Niniejszy przewodnik zawiera kompleksowy przegląd proszku metalowego MIM, w tym skład, produkcję, właściwości, zastosowania i nie tylko.
Przegląd Proszek metalowy MIM
Proszek metalowy MIM odnosi się do drobnych proszków metalowych stosowanych jako surowiec w procesie formowania wtryskowego metali. Jest to mieszanina drobnego proszku metalowego i spoiwa, która jest wtryskiwana do form w celu utworzenia złożonych, zielonych części o kształcie siatki.
Kluczowe cechy proszku MIM obejmują:
- Bardzo drobny proszek sferyczny o wielkości 10-20 mikronów
- Objętościowe ładowanie proszku 55-65% w spoiwie
- Doskonała płynność do wypełniania form
- Stały rozkład wielkości cząstek
- Kompozycje stopów zoptymalizowane pod kątem MIM
- Szeroki wybór materiałów, takich jak stale, stale nierdzewne, stopy tytanu, ciężkie stopy wolframu itp.
- Ekonomiczna produkcja złożonych komponentów metalowych o wąskich tolerancjach
Globalny rynek proszków MIM wyniósł ponad $350 milionów w 2020 roku. Przewiduje się, że branża będzie stale rosła w tempie ponad 8% CAGR, napędzana popytem w różnych sektorach.
Rodzaje proszków metalowych MIM
Różne kompozycje proszków metali są wykorzystywane jako surowiec do MIM. Najpopularniejsze typy obejmują:
Materiał | Kluczowe właściwości | Zastosowania |
---|---|---|
Stale nierdzewne | Odporność na korozję, wytrzymałość | Medycyna, motoryzacja, produkty konsumenckie |
Stale narzędziowe | Wysoka twardość, odporność na zużycie | Narzędzia tnące, matryce, koła zębate |
Stale niskostopowe | Właściwości magnetyczne, skrawalność | Komponenty elektromechaniczne |
Stopy tytanu | Wysoki stosunek wytrzymałości do wagi | Lotnictwo, wojsko, biomedycyna |
Ciężkie stopy wolframu | Gęstość, tłumienie drgań | Motoryzacja, sprzęt sportowy |
Nadstopy | Wytrzymałość na wysokie temperatury | Elementy turbin i rakiet |
Wybierając odpowiednie proszkowe stopy metali, można wytwarzać komponenty o właściwościach dostosowanych do konkretnych zastosowań.
![Zrozumienie MIM Metal Powder 1 mim proszek metalowy](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/Stainless-Steel-OP431-Powder.jpg)
Produkcja proszku metalowego MIM
Kilka metod jest wykorzystywanych komercyjnie do produkcji drobnych proszków metalowych dla materiałów wsadowych MIM:
Atomizacja gazu - Strumienie gazu obojętnego o dużej prędkości rozbijają cienki strumień stopionego metalu na drobne kropelki, które zestalają się w kuliste proszki idealne do MIM. Typowe dla stali, nadstopów i stopów nieżelaznych.
Atomizacja wody - Podobny do atomizacji gazowej, ale niższa szybkość chłodzenia pozwala uzyskać bardziej nieregularne kształty proszku odpowiednie do niektórych zastosowań. Tańszy proces stosowany do popularnych stopów, takich jak żelazo, miedź.
Atomizacja plazmowa - Łuk plazmowy o ekstremalnie wysokiej temperaturze używany do generowania drobniejszych sferycznych proszków ze stopów reaktywnych, takich jak tytan, niob i tantal.
Mechaniczny zanik - Frezowanie kulowe służy do zmniejszania rozmiarów cząstek mieszanek proszków metali do zakresu MIM. Wydajny proces na sucho.
Proces karbonylowy - Karbonyle żelaza i niklu są rozkładane w celu wytworzenia sferycznych proszków o wysokiej czystości i wielkości cząstek 1-5 mikronów.
Metoda wytwarzania proszku kontroluje końcowe właściwości proszku, takie jak płynność, gęstość i zanieczyszczenia.
Właściwości Proszek metalowy MIM
Kluczowe właściwości proszku zasilającego MIM obejmują:
Wielkość cząstek - Od 1 do 20 mikronów, zazwyczaj około 10 mikronów dla optymalnego wypełnienia. Wysoka wydajność w tym zakresie.
Kształt cząsteczki - Przeważnie sferyczna morfologia pozwala na płynny przepływ do złożonych form. Dopuszczalne są pewne nieregularności.
Rozkład wielkości cząstek - Wąski rozkład poprawia równomierne spiekanie. Ogólnie 80-90% cząstek w zakresie 10 +/- 5 mikronów.
Gęstość kranu - Wskazuje końcową gęstość części. Wyższa gęstość powyżej 3 g/cc jest wymagana dla uzyskania wysokich właściwości mechanicznych.
Natężenie przepływu - Mierzone w sekundach/50g. Krytyczne dla gładkiego wypełnienia formy bez przerw. Pożądane poniżej 40 s/50g.
Gęstość pozorna - W surowcu, zazwyczaj 40-50% końcowej gęstości spieku wskazującej frakcję załadunku proszku.
Gęstość piknometryczna - Rzeczywista gęstość stałych cząstek stopu. Dopasowanie do końcowej gęstości części wskazuje na czystość.
Powierzchnia właściwa - Wysokie wartości wskazują na drobniejszy rozkład wielkości cząstek pożądany dla MIM. Zakres od 0,1 do 1 m2/g.
Opcje stopów dla proszków metali MIM
Jako surowiec do produkcji proszków MIM dostępna jest szeroka gama stopów, w tym:
Stop | Skład | Właściwości | Zastosowania |
---|---|---|---|
Stal nierdzewna 316L | Cr, Ni, Mo | Doskonała odporność na korozję | Medyczny, do kontaktu z żywnością |
Stal nierdzewna 17-4PH | Cr, Ni, Cu | Wysoka wytrzymałość, twardość | Komponenty lotnicze i kosmiczne |
Stal narzędziowa H13 | Cr, Mo, V | Twardość na gorąco, odporność na zmęczenie cieplne | Formowanie wtryskowe |
Stal maraging | Ni, Co, Mo, Ti | Bardzo wysoka wytrzymałość | Przemysł lotniczy, oprzyrządowanie |
Stal stopowa | Cr, Mo, C | Obrabialne cieplnie, magnetyczne | Części konstrukcyjne |
Stop niklu 718 | Ni, Fe, Nb, Mo | Wytrzymałość na wysokie temperatury | Lotnictwo i kosmonautyka |
Tytan Ti-6Al-4V | Ti, Al, V | Lekkość, biokompatybilność | Implanty medyczne |
Ciężki stop wolframu | W, Ni, Fe | Wysoka gęstość, ekranowanie przed promieniowaniem | Wojsko, sporty motorowe |
Dzięki szerokiej gamie dostępnych stopów, MIM zapewnia elastyczność w osiąganiu wymaganych właściwości materiału i wydajności.
Zastosowania proszku metalowego MIM
Główne obszary zastosowań wykorzystujące technologię MIM i proszek surowcowy obejmują:
Implanty medyczne i dentystyczne
Metoda MIM jest idealna do wielkoseryjnej produkcji małych, złożonych elementów implantów ze stali nierdzewnej i tytanu, takich jak stawy, śruby mocujące, narzędzia. Zapewnia biokompatybilność, odporność na korozję, wytrzymałość i precyzję produkcji.
Komponenty motoryzacyjne
Małe precyzyjne części, takie jak wirniki turbosprężarek, dysze wtryskiwaczy, pokrywy blokujące zawory, wykonane przez MIM, zapewniają korzyści w zakresie wydajności w nowoczesnych silnikach i układach napędowych.
Elektronika użytkowa
Miniaturowe komponenty, takie jak koła zębate zegarków, elementy dekoracyjne, kołki łączące itp. są wytwarzane metodą MIM ze stali nierdzewnych, stopów miedzi i stali narzędziowych.
Przemysł lotniczy i obronny
Lekkie, wysokowytrzymałe komponenty MIM ze stopów Ti i Ni zmniejszają wagę turbin i płatowców. Stopy wolframu zapewniają ochronę przed promieniowaniem w zastosowaniach kosmicznych i obronnych.
Broń palna
Małe, złożone elementy broni palnej, takie jak spusty, młotki, zabezpieczenia, wyrzutniki mogą być wytwarzane metodą MIM w dużych ilościach ze stali nierdzewnej i stopów stali narzędziowej.
Przemysł zegarmistrzowski
MIM umożliwia ekonomiczną produkcję skomplikowanych w kształcie kopert zegarków ze stali nierdzewnej, bransolet, sprzączek i miniaturowych elementów ruchomych, takich jak koła zębate i sprężyny.
Dzięki elastyczności projektowania, MIM znajduje zastosowanie w różnych sektorach, od produktów konsumenckich po krytyczne komponenty przemysłowe.
Jak wybrać Proszek metalowy MIM
Kluczowe kwestie przy wyborze proszku zasilającego MIM:
- Skład stopu - Dopasowanie stopu proszku do wymagań aplikacji końcowej, takich jak odporność na korozję, wytrzymałość, właściwości ścierne itp.
- Rozmiar i kształt cząstek - Preferowana morfologia sferyczna z wąskim rozkładem około 10 mikronów dla optymalnego przepływu i upakowania.
- Czystość proszku - Wysoka czystość powyżej 99% wymagana do specjalistycznych zastosowań, takich jak medycyna, aby uniknąć zanieczyszczenia.
- Gęstość kranu - Wyższa gęstość powyżej 3 g/cc poprawia wypełnienie formy i końcową gęstość części po spiekaniu.
- Ładowanie proszku - Typowa zawartość spoiwa wynosi 30-50 vol%. Wpływa na lepkość i wytrzymałość formowanej masy.
- Producent proszków - Renomowani producenci proszków, tacy jak Sandvik, BASF i Kymera, z zatwierdzonymi procesami.
- Spójność między partiami - Stałe właściwości surowca zapewniają stabilne parametry formowania podczas długich serii produkcyjnych.
- Wsparcie techniczne - Szczegółowe dane aplikacji i pomoc dostawcy proszku podczas prób rozwojowych.
Do wiodących światowych dostawców należą Sandvik Osprey, BASF Ultraform, Kymera International i Epson Atmix, którzy współpracują z użytkownikami końcowymi podczas opracowywania części i procesów w celu uzyskania optymalnych wyników.
Porównanie rozpylonych i zmielonych proszków MIM
Parametr | Rozpylane proszki | Proszki mielone mechanicznie |
---|---|---|
Kształt cząsteczki | Kulisty | Nieregularny, kanciasty |
Zakres rozmiarów | 1 - 20 mikronów | 10 - 100+ mikronów |
Rozkład wielkości | Bardzo wąski | Szeroki |
Gęstość kranu | Wyższe ~3-4 g/cc | Niższy ~2-3 g/cc |
Natężenie przepływu | Doskonały | Umiarkowany |
Czystość | Wysoki | Niższy |
Koszt | Wyższy | Niższy |
Dostępne stopy | Większość stopów standardowych i specjalnych | Ograniczone stopy |
Zastosowania | Większość komponentów MIM | Większe, mniej krytyczne części MIM |
Proszki rozpylane umożliwiają tworzenie bardziej złożonych komponentów MIM o wyższej wydajności. Proszki mielone oferują opcję oszczędności kosztów w niektórych zastosowaniach.
Instalacja zakładu produkcji proszków MIM
Kluczowe etapy instalacji zakładu produkcji proszków MIM:
- Wybór miejsca - Odpowiednia przestrzeń, zaopatrzenie w media, obsługa odpadów, drogi dojazdowe i rampy załadunkowe.
- Budynek i układ - Projektowanie układu zakładu pod kątem przepływu materiałów i ludzi, bezpieczeństwa, stref produkcyjnych, przyszłej rozbudowy.
- Połączenia użytkowe - Wysokowydajne zasilanie elektryczne, oczyszczona woda, linie sprężonego powietrza, ciekły azot.
- Fundamenty maszyn - Mocne fundamenty żelbetowe pod rozpylacze, młyny, piece. Tłumienie drgań.
- Instalacja sprzętu - Ustawianie komór rękawicowych, rozpylaczy, sit, przenośników, lejów, elementów sterujących zgodnie z instrukcjami dostawcy.
- Systemy pomocnicze - Rurociągi, wentylacja, filtracja powietrza, bezpieczeństwo przeciwpożarowe, transport materiałów, oczyszczanie ścieków.
- Systemy sterowania - Instalowanie czujników, siłowników, interfejsów HMI. Integracja i programowanie systemów kontroli procesów.
- Uruchomienie - Testowe serie produkcyjne w celu sprawdzenia jakości proszku, bezpieczeństwa i zgodności z wymogami ochrony środowiska przed rozpoczęciem produkcji na pełną skalę.
Instalacja instalacji proszkowej MIM wymaga szeroko zakrojonego planowania i zwrócenia uwagi na media, sterowanie, bezpieczeństwo i potrzeby regulacyjne.
Obsługa i konserwacja urządzeń do produkcji proszków MIM
Niezawodne działanie urządzeń do produkcji proszków MIM wymaga:
- Konserwacja zapobiegawcza - Zaplanuj okresową konserwację rozpylaczy, pieców, młynów, przenośników zgodnie z zaleceniami OEM.
- Monitorowanie sprzętu - Ciągłe monitorowanie parametrów procesu, takich jak przepływ, ciśnienie, temperatura, zużycie energii.
- Inspekcje - Codzienne kontrole wizualne pod kątem wycieków, nietypowych dźwięków lub wibracji, kwestii bezpieczeństwa.
- Usługi i naprawy - Zaplanuj roczne umowy serwisowe dla generatorów azotu, agregatów chłodniczych, systemów elektrycznych.
- Części zamienne - Przechowuj zapas typowych części zamiennych, takich jak elementy grzejne, silniki, łożyska, aby zminimalizować przestoje.
- Rejestry sprzętu - Prowadzenie dzienników dotyczących tempa produkcji, napraw, awarii w celu optymalizacji wykorzystania zasobów.
- Sprzątanie - Codzienne czyszczenie w celu utrzymania sprzętu w czystości i porządku oraz uniknięcia ryzyka zapłonu w obszarach obsługi proszków.
- Szkolenie personelu - Prowadzenie praktycznych szkoleń sprzętowych w celu poprawy wydajności operacyjnej i umiejętności rozwiązywania problemów.
Dzięki doskonałym praktykom konserwacyjnym, sprzęt do produkcji proszków MIM może zapewnić lata bezpiecznej i niezawodnej produkcji.
Jak wybrać dostawcę proszku MIM?
Kluczowe czynniki przy wyborze dostawcy proszku MIM:
- Wiedza techniczna w proszkach - Doświadczenie w optymalizacji właściwości proszku i receptury spoiwa dla MIM.
- Zakres stopów - Dostępność szerokiej gamy stopów, od stali nierdzewnych po tytan, stale narzędziowe itp.
- Systemy jakości - Certyfikat ISO 9001. Wewnętrzna kontrola jakości właściwości proszku.
- Spójność - Właściwości proszku pozostają niezmienne z partii na partię, umożliwiając stabilny proces formowania.
- Kompetencje w zakresie badań i rozwoju - Ciągłe badania w celu opracowania nowych stopów i spoiw dostosowanych do wymagających zastosowań.
- Obsługa klienta - Responsywne wsparcie techniczne i sprzedażowe. Pomoc na miejscu podczas testów i rozruchu.
- Możliwości logistyczne - Systemy zapewniające wydajne i terminowe dostawy proszków w różnych regionach.
Wiodący światowi dostawcy to Sandvik Osprey, BASF, Kymera International i Epson Atmix, którzy koncentrują się na technologii proszków MIM.
Plusy i minusy proszku MIM
Plusy
- Złożone części o kształtach netto w dużych ilościach przy niskich kosztach
- Szeroka gama dostępnych stopów, w tym metali trudnych w obróbce
- Dobre właściwości mechaniczne zbliżone do materiałów kutych
- Wysoka dokładność i powtarzalność
- Minimalne straty złomu w porównaniu do obróbki skrawaniem
- Ograniczone wykończenie wymagane w przypadku części spiekanych
- Czystszy dla środowiska proces z mniejszą ilością odpadów niż obróbka skrawaniem
Wady
- Wyższy koszt części przy niższych wolumenach produkcji
- Rozmiar ograniczony do mniejszych komponentów, zazwyczaj poniżej 500 g
- Ograniczone do stopów dostępnych jako mieszanki proszków MIM
- Części spiekane mają niższą ciągliwość niż metale kute
- Potrzebny specjalistyczny sprzęt i wiedza
- Dodatkowe etapy usuwania zgorzeliny i spiekania
Proszek MIM a proszki metali do innych zastosowań
Parametr | Proszek MIM | Proszek do wytwarzania przyrostowego | Proszek do prasowania i spiekania |
---|---|---|---|
Stopy | Szeroki zakres stali nierdzewnych, narzędziowych, stopów Ti | Ograniczone stopy, takie jak 17-4PH, Ti-6Al-4V, CoCr | Stale niskostopowe i nierdzewne |
Kształt cząsteczki | Głównie kulisty | Wysoce sferyczny | Nieregularne dopuszczalne |
Zakres rozmiarów | 1-20 mikronów | 15-45 mikronów | Do 150 mikronów |
Rozkład wielkości | Bardzo wąski | Wąski | Szerszy akceptowalny zakres |
Czystość | Średni do wysokiego | Wysoki | Średni |
Koszt | Średni | Wysoki | Niski |
Typowa metoda produkcji | Atomizacja gazowa lub wodna | Atomizacja gazowa lub plazmowa | Atomizacja wodna, frezowanie mechaniczne |
![Zrozumienie proszku metalowego MIM 5 mim proszek metalowy](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/CoCrMoW-Powder.jpg)
FAQ
P: Jaki jest typowy rozkład wielkości proszku MIM?
O: Około 80-90% cząstek proszku MIM mieści się w zakresie 10 +/- 5 mikronów, co zapewnia optymalną gęstość upakowania i przepływ.
P: Jakie czynniki wpływają na ładunek proszku w spoiwie?
O: Kluczowymi czynnikami kontrolującymi ładowanie proszku % są rozkład wielkości cząstek, kształt, gęstość kranu i interakcja proszek-spoiwo.
P: Jaka jest wytrzymałość części MIM w wysokich temperaturach w porównaniu do stopów kutych?
O: Dzięki optymalnemu spiekaniu, części MIM ze stopów takich jak stal nierdzewna 316L i 17-4PH osiągają ponad 90% wytrzymałości kutej.
P: Co powoduje wady niepełnego wypełnienia formy w MIM?
O: Niewłaściwy załadunek proszku, szeroki rozkład cząstek, słaba płynność proszku i niska prędkość wtrysku mogą powodować wady napełniania.
P: Jak MIM wypada w porównaniu z formowaniem wtryskowym tworzyw sztucznych pod względem ciśnienia formowania?
O: Ciśnienie wtrysku MIM waha się od 70-140 MPa, czyli jest wyższe niż typowe ciśnienie formowania tworzyw sztucznych wynoszące 15-60 MPa.
P: Jakie środki ostrożności są wymagane podczas pracy z proszkami MIM?
O: Proszki MIM mogą być łatwopalne. Należy stosować komory rękawicowe z gazem obojętnym, unikać źródeł iskier, uziemić sprzęt i stosować odsysanie pyłu.
Wnioski
MIM nadal zyskuje na znaczeniu jako technologia zbliżona do kształtu netto do produkcji wysokowydajnych, złożonych elementów metalowych przy niskich kosztach i dużych ilościach. Proszki MIM są kluczowymi surowcami opracowanymi specjalnie dla tego procesu przy użyciu zaawansowanych technik metalurgii proszków. Dzięki rozszerzonym stopom i ulepszonym proszkom, zastosowanie MIM będzie nadal rosło w różnych gałęziach przemysłu, zastępując obrabiane i odlewane komponenty przy niższych kosztach i krótszym czasie realizacji.
Udostępnij
Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
E-mail
MET3DP Technology Co., LTD jest wiodącym dostawcą rozwiązań w zakresie produkcji addytywnej z siedzibą w Qingdao w Chinach. Nasza firma specjalizuje się w sprzęcie do druku 3D i wysokowydajnych proszkach metali do zastosowań przemysłowych.
Zapytaj o najlepszą cenę i spersonalizowane rozwiązanie dla Twojej firmy!
Powiązane artykuły
Informacje o Met3DP
Odtwórz wideo
Ostatnia aktualizacja
Nasz produkt
KONTAKT
Masz pytania? Wyślij nam wiadomość teraz! Po otrzymaniu wiadomości obsłużymy Twoją prośbę całym zespołem.
![metalowe logo 3dp małe](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/metal-3dp-logo-small.png)
Proszki metali do druku 3D i produkcji addytywnej
PRODUKT
cONTACT INFO
- Miasto Qingdao, Shandong, Chiny
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731