御嘉鑫股份公司使用金屬注射成型（MIM）工藝，以更低成本實現(xiàn)精細零部件制造

  汽車、工業(yè)、醫(yī)療、電子和槍械等行業(yè)對制造物品有著巨大的需求，這些零件物品必須做到精確無誤：復雜的幾何形狀、精細的表面處理、較高的公差性能。常見的制造工藝可以提供幫助。金屬壓鑄生產(chǎn)線制造的產(chǎn)品很可能需要額外的加工步驟，從而增加費用和造成浪費，而熔模鑄造可能是成本昂貴的方法。

  隨著人們對數(shù)據(jù)中心容量需求的增加，企業(yè)正在尋找最有效的空間利用方法。數(shù)據(jù)中心開發(fā)人員不得不重新考慮如何設計和構(gòu)建服務器，以應對人們不斷增長的計算、網(wǎng)絡和存儲容量需求的相關(guān)挑戰(zhàn)。新設計趨向使用尺寸更小、功能更強的新組件。

  在下一代數(shù)據(jù)中心中，一方面存在電力和物理空間緊缺問題，另一方面，為了滿足未來互聯(lián)網(wǎng)的容量需求，還必須增加計算、網(wǎng)絡和存儲容量。為了解決該矛盾，工程師們必須在服務器設計中采用下一代高密度組件。這些組件不僅要布局緊湊，而且為了確保信號完整性還必須高度可靠和堅固耐用。  
精密零部件的更好工藝  

  俗話說："魔鬼藏在細節(jié)中"，這句話在制造業(yè)中是毋庸置疑的。在許多應用中，達到"足夠接近"的精度就可以了。公用水槽和水龍頭、兒童金屬玩具、雨傘傘架、鍍鋅鋼屋頂和數(shù)以百萬計的其他產(chǎn)品，可以在較低的公差性能或近似的細節(jié)參數(shù)下正常工作。對于金屬零部件，有許多眾所周知的工藝可以生產(chǎn)企業(yè)所需要的制品。

  然而，業(yè)界亦有對小型、耐用、精密零部件的需求，在這些產(chǎn)品中，細節(jié)決定一切。汽車、工業(yè)、醫(yī)療、電子和槍械等行業(yè)對制造物品有著巨大的需求，這些零件物品必須做到精確無誤：復雜的幾何形狀、精細的表面處理、較高的公差性能。常見的制造工藝可以提供幫助。金屬壓鑄生產(chǎn)線制造的產(chǎn)品很可能需要額外的加工步驟，從而增加費用和造成浪費，而熔模鑄造可能是成本昂貴的方法。

  有一種方法可以更快速地獲得所需的精細成果，減少浪費并最終降低費用，這就是金屬注射成型（或稱MIM）。該工藝可以從頭開始提供項目所需要的零部件，而不需要在初始生產(chǎn)之后進行大量的加工操作來獲得出色的表面光潔度、卓越的耐腐蝕性和高強度的最終產(chǎn)品。MIM還能帶來讓人驚嘆的成本節(jié)省，相比機械加工或熔模鑄造方法，可將成本降低多達50%。

  因而最好將MIM視為機械加工、熔模鑄造和粉末冶金的競爭替代加工方法。它具有以下優(yōu)勢：

  超越機械加工——減輕重量，可以使用較硬的鋼材。可生產(chǎn)較復雜的單個零部件，從而合并部件，以降低成本和減少加工步驟。

  超越熔模鑄造——更薄的壁面、較好的表面光潔度、更少的二次加工、較小的孔洞、更高的產(chǎn)量、較短的交貨時間。

  超越粉末冶金——更復雜的零部件、較薄的壁面、零部件整合、更高的密度、較大的強度和更好的耐腐蝕性。

  MIM還能帶來讓人驚嘆的成本節(jié)省，相比機械加工或熔模鑄造方法，可將成本降低多達50%

  使用MIM工藝制造的精密金屬零部件

MIM解讀  

  在制造業(yè)中，MIM一直備受忽視。它是已經(jīng)存在多年的成熟工藝，功能強大且有效，但不知何故，許多大學院校都不向工程師傳授MIM的知識。

  MIM采用尺寸小于22微米的極細金屬粉末與聚合物粘合劑，并以大約6：4的比例混合。把這些混合物加熱并使其變得均勻，然后冷卻并制成顆粒狀原料。  

  這項工藝的關(guān)鍵是材料的組合，由于使用了聚合物粘合劑，所生成的原料在某種程度上類似于金屬塑料或油灰。在模塑成型步驟中，體現(xiàn)了MIM加工能力的諸多優(yōu)勢，復雜的輪廓、孔洞、小半徑、標志和文字都可以納入零部件中。在這個步驟中，原料加熱并注入成型設備，零部件即可生成。這種成型工藝對原材料幾乎沒有浪費，因廣泛采用了自動化操作，從而提供了具有高成本效益并且性能一致的制造解決方案。因此，這項工藝在許多方面與塑料注射成型相似，客戶熟悉后者便可以幫助簡化任何過渡操作。  

  一旦零部件注射成型，就必須開始去除粘合劑的工藝過程。使用聚合物化學的催化劑，從具有良好形狀和尺寸完整性的 "綠色 "零部件中去除90%的粘合劑。在這個步驟，零部件被稱為 "棕色"，即是由金屬粉末和足夠粘合劑組成的多孔基體以保持零部件形狀。在這個階段，零部件的重量減少7%到10%，而且沒有收縮。  

  然后進行燒結(jié)以創(chuàng)建固化的金屬形狀。在燒結(jié)過程的較低溫度范圍內(nèi)，殘留的聚合物粘合劑被燒掉。熱量繼續(xù)增加，金屬顆粒基體開始相互融合和粘結(jié)，使得結(jié)構(gòu)更加緊密并減低孔隙率。燒結(jié)后發(fā)生了充分的致密化，零部件通常會有17%至22%的收縮率，這取決于具體的材料。

  MIM工藝

MIM注意事項  

  對于使用其他金屬成型工藝制造的零部件，其中適合采用MIM工藝的是那些需要大量加工設置或組裝操作的零部件。MIM的主要優(yōu)勢在于不必進行機械加工也可生產(chǎn)復雜幾何形狀的金屬零部件。  

  MIM工藝在提供巨大優(yōu)勢的同時，也有一些特定的要求和特性。首先是尺寸方面，零部件必須能夠容納在網(wǎng)球大小的空間內(nèi)。較大的零部件應當考慮采用其他的工藝。產(chǎn)品重量最好在0.1到35克之間，壁厚均勻，厚度范圍從0.030英寸到0.250英寸，并且在燒結(jié)過程中具有自我支撐的幾何形狀。

  MIM的主要優(yōu)勢在于不必進行機械加工也可生產(chǎn)復雜幾何形狀的金屬零部件。

  有潛力的金屬材料包括不銹鋼（17-4、316、420）；低碳鋼（FN02、FN0205、FN08、4620、4140、8620），以及軟磁材料（FeSi3，F(xiàn)N50）。也可以是工具鋼、可控膨脹合金和高溫合金。

  就材料特性而言，即使使用了聚合物粘合劑，材料組成也相似于以其他方式制造的鋼件，并具有大約95%至99%的原鋼密度。制造過程中的公差為正負0.5%。有可能達到更嚴格的公差，但需要在關(guān)鍵特征上增加少量的材料，并通過精密加工過程以最終達到特征尺寸或位置要求。

  接下來考慮所需的年生產(chǎn)量。因為有制模和樣品運作成本，MIM適合較高產(chǎn)量生產(chǎn)。如果產(chǎn)量較低，每單位產(chǎn)品的固定成本就會過高。通常情況下，建議估算年產(chǎn)量為10,000件或更高。

  注塑模具過程需要一個澆口；設計和模具計劃需要包含這一點。銳角是應力點，所以最好在這些位置有較大的半徑尺寸。零部件設計中的拔模角度應當在0.5o至1o之間，以幫助零部件彈出。內(nèi)螺紋和外螺紋都可以成型。在可能的情況下，零部件設計應當包括平坦的表面，以便進行燒結(jié)。否則，對于高度精細幾何形狀產(chǎn)品，就需要定制燒結(jié)夾具。  

  此外，如有必要，制造過程可以包括對MIM零部件的二次加工，如熱處理、電鍍和機械加工，大多數(shù)此類加工操作在第三方供應商處進行。

  某些類型的零部件不適合MIM工藝：螺桿機零部件、沖壓件、精沖件、鍛件、冷鐓件、非鐵合金、公差小于正負0.002英寸零部件和齒輪。

與MIM專家合作

  深圳市御嘉鑫科技股份公司擁有精深豐富的MIM加工經(jīng)驗，作為制造合作伙伴提供了諸多優(yōu)勢。公司內(nèi)部工程技術(shù)能力包括：  

  開發(fā)能力

  先進的開發(fā)能力與客戶支持，提供新產(chǎn)品設計預報價，MIM技術(shù)培訓，并且指導新材料和工藝的開發(fā)工作。

  指導能力

  項目工程師指導新產(chǎn)品開發(fā)和預生產(chǎn)驗證工作。

  指導工業(yè)開發(fā)

  針對新材料和新產(chǎn)品開發(fā)，材料和工藝工程師指導制模、排膠和燒結(jié)工藝開發(fā)。

  效率提升

  制造工程師以最有效的一致方式指導新產(chǎn)品的生產(chǎn)運作，并可以找出使用自動化操作的機會。 

  自動化機會探索

  項目/制造工程師以最高效的一致方式領導新產(chǎn)品的生產(chǎn)工作，并發(fā)掘使用自動化操作的機會。

  質(zhì)量保證

  質(zhì)量工程人員確保符合所有的質(zhì)量預期和要求，并支持新產(chǎn)品設計的驗證工作。

  指導測試工作

  冶金工程人員指導冶金測試工作，以確保零部件的機械性能符合材料要求。
  御嘉鑫股份公司擁有自主研發(fā)的脫脂燒結(jié)一體爐，大大提高了生產(chǎn)效率。

  御嘉鑫提供自動化方面的專業(yè)知識，在所有壓力機上使用機器人以減少勞動力，在壓力機使用自動控制以減少勞動力并提高零部件的一致性，以及在機械加工等次級加工操作中使用單獨的自動化操作，和100%檢查。 

  御嘉鑫股份在公司內(nèi)部制造模具，在模具的整個生命周期內(nèi)進行良好的維護，模具使用壽命保證可達100萬次。公司使用當?shù)氐墓獊碓催M行機械加工、熱處理和零部件涂層等二次加工，以提高供應鏈的效率和響應能力。  

  御嘉鑫股份支持ISO 9001等質(zhì)量管理體系認證。其擁有優(yōu)良的公差控制能力，可以在不進行二次加工的情況下達到正負0.002英寸公差性能。并且通過使用BASF catamold材料而具有公認的良好材料一致性，包括批次與批次之間的一致性和零部件的運作一致性。

  發(fā)掘使用復雜且經(jīng)濟的零部件進行創(chuàng)新的更多方法，請訪問御嘉鑫官方網(wǎng)站。