Обзор металлических порошков MIM

металлический порошок мим это универсальный производственный процесс для изготовления небольших металлических деталей сложной формы в больших объемах с использованием металлических порошков и пластиковых связующих. В данном руководстве представлен подробный обзор MIM-порошков с указанием их состава, ключевых свойств, областей применения в различных отраслях промышленности, распространенных марок и спецификаций, основных мировых поставщиков и ценовых показателей.

Обзор металлических порошков MIM

Порошки MIM - это металлические порошки сферической формы, специально разработанные для процесса литья металлов под давлением. Они демонстрируют отличные характеристики текучести и упаковки в литьевой форме для достижения высокой зеленой прочности до удаления связующего и окончательного спекания детали.

Ключевые свойства, необходимые для металлических порошков, используемых в технологии MIM:

• Контролируемый размер и распределение частиц по размерам
• Высокая чистота с пониженным содержанием кислорода и азота
• Хорошая текучесть порошка и высокая плотность упаковки
• Смешиваемость и совместимость со связующими системами
• Сферичность, низкая пористость, небольшое количество сателлитов и гладкая морфология поверхности

Благодаря таким строгим свойствам получаются высококачественные конечные металлические детали, сочетающие в себе тонкость пластиковых деталей и высокую производительность обработанных металлических компонентов.

Наиболее распространенными сплавами для MIM являются нержавеющая сталь, низколегированная и инструментальная сталь, магнитные сплавы, тяжелые сплавы с вольфрамом и сплавы титан + титан.

Состав основных металлических порошков для MIM

MIM подходит для целого ряда материалов, включая нержавеющие стали, легированные стали, магнитные сплавы, титан, вольфрам и т.д., адаптированных для конкретных применений путем оптимизации состава.

Типичные составы металлических порошков MIM

Производители порошков подбирают соотношение основных легирующих элементов в сочетании с распределением частиц по размерам и выбором связующего для удовлетворения требований к эксплуатационным характеристикам MIM-продуктов из различных материалов - от нержавеющей стали до титановых и вольфрамовых сплавов.

Основные характеристики и области применения порошков MIM

Характеристики и типичные области применения всех категорий сплавов MIM:

MIM расширяет свободу проектирования и сферу применения всех этих передовых металлических сплавов, превращая их в малогабаритные компоненты с более низкой стоимостью изготовления нетто-формы по сравнению с такими альтернативами, как прецизионная механическая обработка.

Литье металлов под давлением Параметры процесса

Для достижения оптимальной производительности технологии MIM необходимо оптимизировать параметры исходного сырья и условия процесса:

Основные этапы и переменные процесса литья металлов под давлением

Такие характеристики порошка, как гранулометрический состав, морфология и чистота, определяют механические характеристики, в то время как связующие обеспечивают необходимую вязкость и легкость удаления.

Взаимодействие между металлическими частицами, полимерами, растворителями, тепловыми градиентами влияет на конечные свойства. После того как рецепт установлен, автоматизация обеспечивает постоянство.

Роль свойств порошка в оптимизации производительности MIM

Поэтому производители порошков разрабатывают такие аспекты, как диапазон размеров, соотношение форм, чистота и т. д., исходя из функциональности конечной детали.

Спецификации и стандарты контроля для порошков MIM

Чтобы обеспечить пригодность сырья для процесса литья металлов под давлением, в различных национальных и международных спецификациях существуют стандарты, определяющие предельный состав, гранулометрический состав, пороговые значения примесей, упаковку и т.д.

Ключевые стандарты, устанавливающие контроль за качеством и согласованностью порошка:

Сертифицированные порошки, готовые к MIM, подкрепленные статистическим контролем качества, обеспечивают надежную и повторяющуюся работу, сокращая время квалификации. Строгое ведение документации способствует анализу дефектов.

Требования к распределению частиц по размерам для порошков MIM

Распределение частиц по размерам, специально разработанное для процесса MIM, обеспечивает постоянную плотность упаковки в течение миллионов циклов впрыска. Это минимизирует износ пресс-формы, позволяет избежать дефектов "зеленой" детали и оптимизирует механическую целостность спеченного материала.

Типичные характеристики распределения частиц по размерам для MIM-оптимизированных порошков

Средний диапазон размеров обеспечивает гладкое покрытие связующего, упаковку и однородность шихты, необходимую для высокой плотности спекания. Минимальное количество мелких частиц снижает износ пресс-формы, а ограниченный переизбыток позволяет избежать проблем с сегрегацией.

Мировые поставщики металлических порошков MIM-класса

По мере ускорения роста индустрии MIM, вызванного спросом в автомобильной промышленности, медицине и бытовой электронике, одними из основных мировых поставщиков специализированных порошков MIM являются:

Ведущие производители и поставщики заказной продукции Металлические порошки MIM

Эти известные производители металлических порошков имеют необходимый опыт и контроль в области раскисления, распыления в инертных газах, просеивания, смешивания и сферического отжига, которые необходимы для производства сырья, совместимого с MIM.

Помимо этих крупных игроков, множество небольших региональных предприятий предлагают нишевые легкие сплавы, инструментальные стали и т. д., но логистика глобальных поставок ограничена.

Мировые производственные мощности и спрос на MIM-порошки

Быстрый рост использования MIM для производства небольших прецизионных компонентов в различных областях применения приводит к увеличению производственных мощностей.

Оценка размера мирового рынка литья под давлением металлических порошков:

• Текущий объем рынка на 2022 год: ~120 000 метрических тонн
• Прогнозируемый объем рынка к 2027 году: более 160 000 метрических тонн
• CAGR для спроса на порошок в период 2022-2027: ~6%

MIM осваивает новые территории благодаря росту спроса на компоненты MIM с использованием всех типов металлов - от драгоценного золота, серебра, платины до меди, алюминия, магния и их сплавов, помимо обычных нержавеющих сталей, инструментальных сталей, тяжелых сплавов вольфрама и т.д.

Тенденции ценообразования и модели затрат на металлические порошки MIM

Цены на MIM-порошки зависят от состава, уровня соответствия качества, технологии производства, используемой производителем порошка, и объемов закупок.

Типичные диапазоны цен на MIM-оптимизированные порошки:

Как правило, инструментальные стали, титановые сплавы и суперсплавы имеют более высокие цены из-за стоимости сырья и передовых технологий изготовления порошков, таких как распыление в инертном газе.

Высокочистые порошки, сертифицированные для медицинских/аэрокосмических целей, с возможностью отслеживания партии, требуют надбавки ~30% по сравнению с промышленным качеством. Крупные OEM-покупатели получают скидки до 20% от средних цен.

Возможности экономии затрат в жизненном цикле MIM-порошка:

Технологические усовершенствования еще больше снижают стоимость деталей MIM, делая экономически выгодными конструкции высокой сложности.

Сравнительный анализ MIM с конкурирующими вариантами производства металла

Процесс MIM конкурирует с методами прецизионной обработки при производстве небольших сложных металлических деталей.

Сравнительный анализ MIM и альтернативных технологий производства

MIM обеспечивает лучшую в своем классе гибкость проектирования в сочетании с очень высокими объемами и снижением веса при себестоимости, не сравнимой ни с механической обработкой, ни с литьем, что приводит к ускоренному внедрению в автомобильной промышленности, медицине, бытовой электронике и промышленных сегментах.

Вопросы и ответы

Вопрос: Какой металлический порошок чаще всего используется в MIM?

О: Порошок из нержавеющей стали 316L является рабочей лошадкой для примерно 50% всего объема MIM-индустрии благодаря оптимальному сочетанию прочности, коррозионной стойкости, биологической совместимости, экологической стабильности и стоимости.

В: Что контролирует свойства деталей MIM?

О: Такие характеристики порошка, как гранулометрический состав, геометрия и чистота, определяют механические характеристики и качество конечной детали. Эти свойства исходного сырья в сочетании с переменными процесса контролируют конечные характеристики MIM-компонентов.

В: Являются ли компоненты MIM такими же прочными, как кованые металлы?

О: Правильно сформулированные и обработанные детали достигают >95% прочности деформируемого материала. Горячее изостатическое прессование (HIP) позволяет устранить внутренние пустоты и дополнительно повысить усталостную прочность и твердость поверхности.

В: Что влияет на цену порошков MIM?

О: Цены зависят от состава (например, драгоценные металлы стоят дороже), требуемого уровня соответствия качества, технологии производства, используемой производителями порошков, и объемов закупок у изготовителей деталей MIM.

В: Может ли MIM обеспечить создание легких компонентов?

О: Да, MIM позволяет значительно облегчить конструкцию за счет оптимизации топологии, которая невозможна при использовании субтрактивных методов обработки, позволяя усиливать конструкцию только вдоль путей нагрузки. Это способствует более быстрому внедрению мобильности.

узнать больше о процессах 3D-печати