понимание MIM Металлический порошок
Оглавление
MIM Metal Powder (MIM) - это эффективный производственный процесс, сочетающий в себе конструктивную гибкость литья пластмасс под давлением с прочностью и свойствами обработанных металлических деталей. Основным материалом для MIM является металлический порошок, специально разработанный для этого процесса. В данном руководстве представлен полный обзор металлического порошка MIM, включая состав, производство, свойства, области применения и многое другое.
Обзор Металлический порошок MIM
Металлический порошок MIM относится к мелкодисперсным металлическим порошкам, используемым в качестве сырья для процесса литья металлов под давлением. Это смесь мелкодисперсного металлического порошка и связующего вещества, которая впрыскивается в пресс-формы для формирования зеленых деталей сложной сетчатой формы.
Основные характеристики порошка MIM включают:
- Сверхтонкий сферический порошок размером 10-20 мкм
- Загрузка порошка 55-65% по объему в связующее
- Отличная текучесть для заполнения пресс-форм
- Постоянный гранулометрический состав
- Составы сплавов, оптимизированные для MIM
- Широкий выбор материалов, таких как стали, нержавеющие стали, титановые сплавы, тяжелые сплавы вольфрама и т.д.
- Экономически эффективное производство сложных металлических деталей с малыми допусками
Объем мирового рынка MIM-порошков в 2020 году составил более $350 млн. По прогнозам, отрасль будет стабильно расти с темпами CAGR более 8%, что обусловлено спросом в различных секторах экономики.
Виды металлических порошков для MIM
В качестве сырья для MIM используются различные составы металлических порошков. Наиболее распространенными являются:
Материал | Основные свойства | Приложения |
---|---|---|
Нержавеющие стали | Коррозионная стойкость, прочность | Медицина, автомобилестроение, потребительские товары |
Инструментальные стали | Высокая твердость, износостойкость | Режущий инструмент, штампы, зубчатые колеса |
Низколегированные стали | Магнитные свойства, обрабатываемость | Электромеханические компоненты |
Титановые сплавы | Высокое соотношение прочности и массы | Аэрокосмическая, военная, биомедицинская промышленность |
Вольфрамовые тяжелые сплавы | Плотность, демпфирование вибраций | Автомобили, спортивное оборудование |
Суперсплавы | Высокотемпературная прочность | Компоненты турбин и ракет |
Выбор подходящих порошковых металлических сплавов позволяет изготавливать детали со свойствами, соответствующими конкретным задачам.
![понимание MIM Металлический порошок 1 металлический порошок мим](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/Stainless-Steel-OP431-Powder.jpg)
Производство металлического порошка MIM
Для получения тонких металлических порошков, используемых в качестве сырья для MIM, в коммерческой практике применяется несколько методов:
Газовая атомизация - Высокоскоростные струи инертного газа разбивают тонкую струю расплавленного металла на мелкие капли, которые застывают в сферические порошки, идеально подходящие для MIM. Обычно применяется для сталей, суперсплавов и цветных сплавов.
Распыление воды - Аналогично газовому распылению, но при меньшей скорости охлаждения получаются порошки более неправильной формы, пригодные для некоторых применений. Более дешевый процесс, применяемый для таких распространенных сплавов, как железо, медь.
Плазменное распыление - Высокотемпературная плазменная дуга используется для получения более тонких сферических порошков из реакционноспособных сплавов, таких как титан, ниобий и тантал.
Механическая убыль - Шаровой помол используется для уменьшения размеров частиц металлопорошковых смесей до диапазона MIM. Эффективный сухой процесс.
Карбонильный процесс - Карбонилы железа и никеля разлагаются с получением высокочистых сферических порошков с размером частиц 1-5 мкм.
Метод изготовления порошка контролирует такие конечные характеристики порошка, как текучесть, плотность ленты и содержание примесей.
Свойства Металлический порошок MIM
К основным свойствам исходного порошка MIM относятся:
Размер частиц - От 1 до 20 микрон, обычно около 10 микрон для оптимального заполнения. Высокая производительность в этом диапазоне.
Форма частиц - Преимущественно сферическая морфология обеспечивает плавную подачу в сложные формы. Допускается некоторая неравномерность.
Распределение частиц по размерам - Узкое распределение способствует равномерному спеканию. Обычно 80-90% частиц в диапазоне 10 +/- 5 мкм.
Плотность отвода - Указывает на конечную плотность детали. Для получения высоких механических свойств требуется более высокая плотность отвода свыше 3 г/куб. см.
Расход - Измеряется в секундах/50 г. Критически важен для плавного заполнения формы без зазоров. Желательно менее 40 с/50 г.
Кажущаяся плотность - В исходном сырье обычно 40-50% от конечной плотности спекания, указывающей на фракцию загрузки порошка.
Пикнометрическая плотность - Фактическая плотность частиц твердого сплава. Совпадение с плотностью конечной детали указывает на ее чистоту.
Удельная площадь поверхности - Высокие значения указывают на более мелкий гранулометрический состав, необходимый для MIM. Диапазон от 0,1 до 1 м2/г.
Варианты сплавов для металлических порошков MIM
В качестве исходного сырья для MIM-порошков предлагается широкий спектр сплавов, в том числе:
Сплав | Состав | Свойства | Приложения |
---|---|---|---|
Нержавеющая сталь 316L | Cr, Ni, Mo | Отличная коррозионная стойкость | Медицина, контакт с пищевыми продуктами |
Нержавеющая сталь 17-4PH | Cr, Ni, Cu | Высокая прочность, твердость | Аэрокосмические компоненты |
Инструментальная сталь H13 | Cr, Mo, V | Горячая твердость, сопротивление термической усталости | Литье под давлением |
Мартенситно-стареющая сталь | Ni, Co, Mo, Ti | Сверхвысокая прочность | Аэрокосмическая промышленность, оснастка |
Легированная сталь | Cr, Mo, C | Термообрабатываемые, магнитные | Конструктивные части |
Никелевый сплав 718 | Ni, Fe, Nb, Mo | Высокотемпературная прочность | Аэрокосмическая промышленность |
Титан Ti-6Al-4V | Ti, Al, V | Легкость, биосовместимость | Медицинские имплантаты |
Тяжелый сплав вольфрама | W, Ni, Fe | Высокая плотность, радиационная защита | Военное дело, автоспорт |
Благодаря широкому выбору сплавов MIM обеспечивает гибкость в достижении требуемых свойств и характеристик материала.
Области применения металлических порошков MIM
К основным областям применения технологии MIM и порошкового сырья относятся:
Медицинские и стоматологические имплантаты
MIM идеально подходит для крупносерийного производства небольших сложных компонентов имплантатов из нержавеющей стали и титана, таких как суставы, фиксирующие винты, инструменты. Обеспечивает биосовместимость, коррозионную стойкость, прочность и точность изготовления.
Автомобильные компоненты
Мелкие прецизионные детали, такие как роторы турбокомпрессоров, форсунки инжекторов, крышки блокировки клапанов, изготовленные компанией MIM, обеспечивают высокие эксплуатационные характеристики современных двигателей и трансмиссий.
Потребительская электроника
Миниатюрные детали, такие как часовые шестеренки, декоративная фурнитура, соединительные штифты и т.д., изготавливаются методом MIM из нержавеющих сталей, медных сплавов и инструментальных сталей.
Аэрокосмическая и оборонная промышленность
Легкие и высокопрочные компоненты MIM из сплавов Ti и Ni позволяют снизить вес турбин и авиационных рам. Вольфрамовые сплавы обеспечивают защиту от радиации в космической и оборонной промышленности.
Огнестрельное оружие
Небольшие сложные детали огнестрельного оружия, такие как спусковые крючки, молотки, предохранители, эжекторы, могут быть изготовлены по технологии MIM в больших объемах из нержавеющих сталей и сплавов инструментальной стали.
Часовая промышленность
MIM позволяет экономично производить корпуса, браслеты, пряжки и миниатюрные подвижные компоненты, такие как шестеренки и пружины, из нержавеющей стали сложной формы.
Благодаря гибкости конструкции MIM продолжает находить применение в самых разных отраслях - от потребительских товаров до важнейших промышленных компонентов.
Как выбрать Металлический порошок MIM
Основные соображения при выборе порошка для MIM-сырья:
- Состав сплава - Подбор порошкового сплава в соответствии с требованиями конечного применения, такими как коррозионная стойкость, прочность, износостойкость и т.д.
- Размер и форма частиц - Предпочтительна сферическая морфология с узким распределением около 10 мкм для оптимальной текучести и упаковки.
- Чистота порошка - Высокая чистота выше 99% необходима для специализированных применений, например, в медицине, чтобы избежать загрязнения.
- Плотность отвода - Повышенная плотность свыше 3 г/куб. см улучшает заполнение формы и плотность конечной детали после спекания.
- Загрузка порошка - Типичное содержание связующего в пределах 30-50 об%. Влияет на вязкость и прочность формованного зеленого материала.
- Производитель порошков - Авторитетные производители порошков, такие как Sandvik, BASF и Kymera, с проверенными технологическими процессами.
- Согласованность между участками - Постоянные свойства сырья позволяют поддерживать стабильные параметры формования в течение длительных производственных циклов.
- Техническая поддержка - Подробные данные по применению и помощь поставщика порошка при проведении опытно-конструкторских работ.
Ведущие мировые поставщики, такие как Sandvik Osprey, BASF Ultraform, Kymera International и Epson Atmix, сотрудничают с конечными пользователями при разработке деталей и технологических процессов для достижения оптимальных результатов.
Сравнение атомизированных и измельченных порошков MIM
Параметр | Распыляемые порошки | Механически измельченные порошки |
---|---|---|
Форма частиц | Сферическая | Неровные, угловатые |
Диапазон размеров | 1 - 20 мкм | 10 - 100+ мкм |
Распределение по размерам | Очень узкий | Широкий |
Плотность отвода | Более высокие ~3-4 г/куб.см | Нижний ~2-3 г/куб.см |
Расход | Отличный | Умеренный |
Чистота | Высокая | Нижний |
Стоимость | Выше | Нижний |
Доступные сплавы | Большинство стандартных и специальных сплавов | Ограниченные сплавы |
Приложения | Большинство компонентов MIM | Более крупные, менее ответственные детали MIM |
Распыляемые порошки позволяют создавать более сложные и высокопроизводительные MIM-компоненты. Фрезерованные порошки обеспечивают экономию средств для некоторых применений.
Установка для производства порошка MIM
Основные этапы монтажа установки по производству MIM-порошков:
- Выбор площадки - Достаточная площадь, наличие инженерных коммуникаций, обработка отходов, подъездные пути и погрузочные площадки.
- Здание и расположение - Проектирование планировки предприятия с учетом материальных и людских потоков, безопасности, производственных зон, будущего расширения.
- Коммунальные соединения - Электропитание высокой мощности, очищенная вода, магистрали сжатого воздуха, жидкий азот.
- Фундаменты машин - Прочные железобетонные фундаменты для распылителей, мельниц, печей. Гашение вибрации.
- Установка оборудования - Настройка перчаточных боксов, распылителей, сит, конвейеров, бункеров, систем управления в соответствии с инструкциями поставщика.
- Вспомогательные системы - Трубопроводы, вентиляция, фильтрация воздуха, пожарная безопасность, обработка материалов, очистка сточных вод.
- Системы управления - Установка датчиков, исполнительных механизмов, программируемых терминалов. Интегрировать и программировать системы управления технологическими процессами.
- Ввод в эксплуатацию - Тестовое производство для проверки качества порошка, безопасности, соответствия экологическим нормам перед началом полномасштабного производства.
Установка порошковых установок MIM требует тщательного планирования и внимания к инженерным коммуникациям, системам управления, безопасности и нормативным требованиям.
Эксплуатация и обслуживание оборудования для производства порошков MIM
Надежная работа оборудования для производства MIM-порошков требует:
- Профилактическое обслуживание - Запланируйте периодическое обслуживание распылителей, печей, мельниц, конвейеров в соответствии с рекомендациями производителя оборудования.
- Мониторинг оборудования - Непрерывный мониторинг таких параметров процесса, как расход, давление, температура, потребляемая мощность.
- Инспекции - Ежедневный визуальный осмотр на предмет утечек, ненормальных шумов и вибраций, проблем с безопасностью.
- Услуги и ремонт - Запланировать ежегодные сервисные контракты для генераторов азота, чиллеров, электрических систем.
- Запасные части - Для минимизации времени простоя необходимо иметь запас запасных частей, таких как нагревательные элементы, двигатели, подшипники.
- Журналы учета оборудования - Ведение журналов учета производственных показателей, ремонтов, поломок для оптимизации использования оборудования.
- Уборка помещений - Ежедневная уборка для поддержания чистоты и порядка в оборудовании и предотвращения риска воспламенения в зонах обработки порошка.
- Обучение персонала - Проведение практических занятий с оборудованием для повышения эффективности работы и совершенствования навыков поиска и устранения неисправностей.
При правильном техническом обслуживании оборудование для производства порошка MIM может обеспечивать надежное и безопасное производство в течение многих лет.
Как выбрать поставщика MIM-порошка
Ключевые факторы при выборе поставщика MIM-порошка:
- Техническая экспертиза в порошках - Опыт оптимизации характеристик порошка и рецептуры связующего для MIM.
- Ассортимент сплавов - Наличие широкого спектра сплавов - от нержавеющих сталей до титана, инструментальных сталей и т.д.
- Системы качества - Сертификация по стандарту ISO 9001. Внутренний контроль качества характеристик порошка.
- Последовательность - Свойства порошка остаются неизменными от партии к партии, что обеспечивает стабильность процесса формования.
- Компетенция в области НИОКР - Непрерывные исследования по разработке новых специализированных сплавов и связующих для ответственных применений.
- Обслуживание клиентов - Оперативная техническая и торговая поддержка. Помощь на месте при испытаниях и вводе в эксплуатацию.
- Возможности логистики - Системы, обеспечивающие эффективную и своевременную доставку порошка по регионам.
В число ведущих мировых поставщиков входят Sandvik Osprey, BASF, Kymera International и Epson Atmix, которые уделяют большое внимание технологии MIM-порошков.
Плюсы и минусы MIM-порошка
Плюсы
- Сложные детали, имеющие форму сетки, в больших объемах при низких затратах
- Широкий спектр сплавов, включая труднообрабатываемые металлы
- Хорошие механические свойства, близкие к деформируемым материалам
- Высокая точность и повторяемость
- Минимальные потери брака по сравнению с механической обработкой
- Для спеченных деталей требуется ограниченная чистовая обработка
- Экологически чистый процесс с меньшим количеством отходов по сравнению с механической обработкой
Cons
- Повышение стоимости деталей при снижении объемов производства
- Размер ограничен небольшими компонентами, обычно не более 500 г.
- Ограничение на сплавы, доступные в виде порошковых смесей для MIM
- Спеченные детали обладают меньшей пластичностью, чем деформируемые металлы
- Необходимы специализированное оборудование и опыт
- Дополнительные этапы шлифовки и спекания
Порошок MIM в сравнении с металлическими порошками для других применений
Параметр | Порошок MIM | Порошок для аддитивного производства | Прессование и спекание порошка |
---|---|---|---|
Сплавы | Широкий спектр нержавеющих, инструментальных сталей, титановых сплавов | Ограниченные сплавы, такие как 17-4PH, Ti-6Al-4V, CoCr | Низколегированные и нержавеющие стали |
Форма частиц | Преимущественно сферические | Высокая сферичность | Нерегулярный допустимый |
Диапазон размеров | 1-20 мкм | 15-45 мкм | До 150 мкм |
Распределение по размерам | Очень узкий | Узкий | Более широкая приемлемость |
Чистота | Средний и высокий уровень | Высокая | Средний |
Стоимость | Средний | Высокая | Низкий |
Типовой метод производства | Распыление газа или воды | Газовое или плазменное распыление | Распыление воды, механическое фрезерование |
![понимание MIM Металлический порошок 5 металлический порошок мим](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/CoCrMoW-Powder.jpg)
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
Вопрос: Каково типичное распределение порошка MIM по размерам?
О: Около 80-90% частиц порошка MIM находятся в пределах 10 +/- 5 микрон, что обеспечивает оптимальную плотность упаковки и текучесть.
Вопрос: Какие факторы влияют на загрузку порошка в связующее?
О: Ключевыми факторами, определяющими загрузку порошка %, являются гранулометрический состав, форма, плотность ленты и взаимодействие порошка со связующим.
Вопрос: Какова высокотемпературная прочность MIM-деталей по сравнению с деформируемыми сплавами?
О: При оптимальном спекании MIM-детали из таких сплавов, как нержавеющая сталь 316L и 17-4PH, достигают прочности при деформации более 90%.
Вопрос: Что является причиной дефектов неполного заполнения пресс-формы в MIM?
О: Неправильная загрузка порошка, широкое распределение частиц, плохая текучесть порошка и низкая скорость впрыска могут стать причиной дефектов заполнения.
Вопрос: Чем MIM отличается от литья пластмасс под давлением с точки зрения давления формования?
О: Давление впрыска MIM-изделий находится в диапазоне 70-140 МПа, что выше, чем обычное давление при литье пластмасс, составляющее 15-60 МПа.
Вопрос: Какие меры предосторожности необходимо соблюдать при работе с порошками MIM?
Ответ: Порошки MIM могут быть легковоспламеняющимися. Используйте перчаточные боксы с инертным газом, избегайте источников искр, заземляйте оборудование и используйте пылеудаление.
Заключение
MIM продолжает набирать популярность как технология изготовления деталей практически чистой формы для производства высокоэффективных сложных металлических деталей при низких затратах и больших объемах. Порошки MIM представляют собой критически важное сырье, специально разработанное для этого процесса с помощью передовых методов порошковой металлургии. Благодаря расширению спектра сплавов и улучшению качества порошков, внедрение MIM будет продолжать расти во всех отраслях промышленности, чтобы заменить механическую обработку и литье компонентов с улучшением стоимости и сроков изготовления.
Поделиться
Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
Электронная почта
MET3DP Technology Co., LTD - ведущий поставщик решений для аддитивного производства со штаб-квартирой в Циндао, Китай. Наша компания специализируется на производстве оборудования для 3D-печати и высокопроизводительных металлических порошков для промышленного применения.
Сделайте запрос, чтобы получить лучшую цену и индивидуальное решение для вашего бизнеса!
Похожие статьи
О компании Met3DP
Воспроизвести видео
Последние обновления
Наш продукт
CONTACT US
Есть вопросы? Отправьте нам сообщение прямо сейчас! После получения Вашего сообщения мы всей командой выполним Ваш запрос.
Получите информацию о Metal3DP
Брошюра о продукции
Получить последние продукты и прайс-лист
![металлический 3dp логотип малый](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/metal-3dp-logo-small.png)
Металлические порошки для 3D-печати и аддитивного производства
КОМПАНИЯ
ПРОДУКТ
ИНФОРМАЦИЯ О КОНТАКТЕ
- Город Циндао, Шаньдун, Китай
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731