금속 사출 성형
Metal injection molding |
MIM(Metal 사출 성형)은 금속 가공 공정으로, 미세한 분말 상태의 금속을 바인더 재료와 혼합하여 사출 성형으로 성형 및 고화된 "공급 원료"를 만듭니다.성형 프로세스를 통해 한 번에 대량의 복잡한 부품을 성형할 수 있습니다.성형 후, 이 부품은 바인더(디바인딩)를 제거하고 분말을 고밀도화하기 위한 컨디셔닝 작업을 거칩니다.완제품은 많은 산업과 응용 분야에서 사용되는 작은 부품입니다.
MIM 공급 원료의 동작은 레올로지, 슬러지, 서스펜션 및 기타 비뉴턴 유체에 의해 제어됩니다.
현재의 장비 제한으로 인해 금형에 "샷"당 100그램 이하의 양을 사용하여 제품을 성형해야 합니다.이 샷은 여러 공동으로 분산될 수 있으므로 MIM은 작고 복잡한 대용량 제품에 비용 효율이 높으며, 그렇지 않으면 생산 비용이 많이 듭니다.MIM 공급 원료는 다량의 금속으로 구성될 수 있지만, 가장 일반적인 것은 분말 야금에 널리 사용되는 스테인리스강입니다.초기 성형 후 공급원료 바인더를 제거하고 금속 입자를 확산 접합하여 밀착시켜 원하는 강도 특성을 달성한다.후자의 작업은 일반적으로 각 차원에서 제품을 15% 축소합니다.
금속 사출 성형 시장은 1986년 900만 달러에서 2004년 3억8200만 달러에서 2015년 15억 달러 이상으로 성장했습니다.관련 기술은 세라믹 분말 사출 성형으로 총 매출 약 20억 달러를 달성했습니다.최근 몇 년간의 성장은 [1]대부분 아시아에서 이루어졌다.
과정
1956년에 출판된 P.O. 그리보브스키(Gribovsky)는 압력을 받는 열간 주조(핫 몰딩) 세라믹 제품(현재의 저압 분말 사출 성형)의 기술에 대해 자세히 설명하고 있으며, 특히 "핫 주조 기술은 천연 광물, 광물질로부터 다양한 고체 재료로 제품을 제조할 수 있는 능력을 제공합니다.순수한 산화물, 탄화물, 금속 등이며, 다성분 복합 합성 재료 및 이들의 조합으로 끝납니다."[2]이는 레이몬드 E 박사가 구현한 MIM-캐스팅의 가능성을 시사하는 것입니다.1970년대에 MIM 기술을 개량한 Wich Jr.는 "입자 재료 기술"[3]이라는 문구에서 따온 이름에서 따온 Parmatech라는 캘리포니아 회사의 공동 설립자입니다.비흐는 후에 그의[4] 공정을 특허 받았으며, 1980년대에 제조용으로 널리 채택되었다.
MIM은 1990년대에 후속 조정 프로세스를 개선함으로써 경쟁 프로세스를 통해 만들어진 최종 제품과 비슷하거나 더 나은 성능을 발휘하는 최종 제품으로 인식되었습니다.MIM 테크놀로지는 대량 생산에 의한 비용 효율을 「넷 쉐이핑」으로 향상시켜, MIM의 치수가 엄격한 사양에서는 약하지만, 가공등의 코스트가 드는 추가 작업을 배제했습니다.
공정 단계는 금속 분말과 왁스, 폴리프로필렌 바인더 등의 폴리머를 결합하여 플라스틱 사출 성형기를 사용하여 액체로 금형에 주입되는 "공급 원료" 혼합물을 생산하는 것입니다.금형 또는 "녹색 부품"이 냉각되어 금형에서 배출됩니다.다음으로 바인더 재료의 일부를 용제, 열로, 촉매 프로세스 또는 두 가지 방법을 조합하여 제거합니다.결과적으로 깨지기 쉽고 다공성(40 부피율 "공기") 부분은 "갈색" 단계입니다.취급을 개선하기 위해 종종 디바인딩과 소결은 단일 프로세스로 결합됩니다.소결은 소결이라고 하는 공정에서 모세관력을 이용하여 입자를 밀도가 높은 보호 분위기 용해로 내의 녹는점 부근의 온도로 가열합니다.MIM 부품은 액상 소결이라고 하는 프로세스에서 부분 용융을 유도할 정도로 거의 높은 온도에서 소결되는 경우가 많습니다.예를 들어 스테인리스강을 1,350~1,400°C(2,460~2,550°F)로 가열할 수 있습니다.확산률이 높아 수축과 밀도가 높다.진공 상태에서 수행할 경우 일반적으로 고체 밀도가 96~99%에 도달합니다.최종 제품 금속은 전통적인 금속 가공 방법을 사용하여 만들어진 아닐 부품과 동등한 기계적 및 물리적 특성을 가집니다.MIM용 소결 후 열처리는 다른 제조경로와 동일하며 고밀도 MIM 구성요소는 도금, 패시베이션, 아닐, 침탄화, 질화 및 석출경화 등의 금속조화 처리와 호환된다.
적용들
금속 사출 성형 부품의 경제적 이점은 소형 부품의 복잡성과 부피에 있습니다.MIM 재료는 경쟁 방법에 의해 형성된 금속에 필적하며 최종 제품은 산업, 상업, 의료, 치과, 총기, 항공우주 및 자동차 분야에 광범위하게 사용됩니다.치수 공차는 ±0.3%이며, 보다 가까운 공차를 위해 기계가공이 필요합니다.MIM은 다른 제조 수단을 통해 아이템을 효율적으로 제조하기 어렵거나 심지어 불가능한 부품을 생산할 수 있습니다.시계 케이스, 휴대 전화 플러그, 노트북 컴퓨터의 힌지 등, 최대 사이즈 25 mm, 질량 10 g의 컴포넌트에 최소 75 개의 치수 사양이 최적인 것이 이상적입니다.내부/외부 스레드, 소형화, ID 표시 등 부품의 복잡성에 고유한 기존 제조방법의 비용이 증가하더라도 사출성형의 유연성으로 인해 일반적으로 MIM 작업 비용이 증가하지는 않습니다.
MIM 작업에 구현할 수 있는 기타 설계 기능에는 제품 코드, 부품 번호 또는 날짜 스탬프, 순 중량에 맞게 제조된 부품, 재료 낭비 및 비용 절감, 95~98% 범위 내에서 제어되는 밀도, 부품과 복합 3D [5]기하학이 포함됩니다.
여러 작업을 하나의 프로세스에 결합할 수 있기 때문에 MIM은 리드 타임과 비용을 절감하여 제조업체에 큰 이점을 제공합니다.금속 사출 성형 공정은 5축 CNC 가공과 같은 "기존" 제조 방식에 비해 폐기량이 크게 줄어들기 때문에 친환경 기술이 될 수 있습니다.하지만, 오래된 작업들 중 일부는 포름알데히드와 같은 유독성 배출물을 발생시키고, 염소 처리된 용제를 폐기하고, 왁스나 다른 폴리머를 태워 버려야 하며, 온실 가스 배출로 이어집니다.
MIM 프로세스를 이용할 때는 다양한 재료를 사용할 수 있습니다.기존의 금속 가공 공정은 종종 상당한 양의 재료 폐기물을 수반하므로 MIM은 고가의 특수 합금(코발트-크롬, 17-4PH 스테인리스강, 티타늄 합금 및 텅스텐 카바이드)으로 구성된 복잡한 부품 제조에 매우 효율적인 옵션이 됩니다.MIM은 매우 박벽 사양(즉, 100마이크로미터)이 필요한 경우 실행 가능한 옵션입니다.또한 전자파 간섭 차폐 요구사항은 특수 합금(ASTM A753 Type 4)[6]의 활용을 통해 성공적으로 달성되고 있는 고유한 과제를 제시했습니다.
이점
- 다른 방법으로는 비용이 많이 드는 복잡한 형상을 자유롭게 제작할 수 있습니다.
- 마이크로 사이즈 부품을 대량으로 제조할 수 있습니다.
- 내부 및 외부 나사산, 프로필 구멍, 미세한 표면 텍스처, 널링, 판화 및 마킹과 같은 그물 모양의 특징을 실현합니다.
단점들
MIM은 많은 어드밴스를 가지고 있지만 아래 단점도 많습니다.
- 높은 초기 비용:공구 제조로 인한 MIM 공정에서는 초기 투자가 많이 필요합니다.
- 크기 제한: MIM은 작은 부품에 매우 적합하지만, 현재 MIM 공정에서 20cm 이상의 부품을 제조하는 것은 불가능합니다.
- 수량:MIM 기술을 사용하는 것보다 수량이 적으면 부품 수량을 늘립니다.MIM은 수량 요건이 더 높은 경우에만 적합함을 의미합니다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ Subramanian, Vijay. "Metal and Ceramic Injection Molding – AVM049C". www.bccresearch.com. Retrieved May 27, 2015.
- ^ Gribovsky P.O. (1956). Hot casting of ceramic products. Gosenergoizdat publ. (In Russian).
- ^ Williams, B. (1989). "Parmatech Shapes Metals like Plastics". Metal Powder Report. 44 (10): 675–680.
- ^ Wich, Raymond E. Jr.(1980-04-08) "미립자 재료용 부품 제조", 미국 특허 4,197,118.
- ^ "Bespoke Metal Mould Design For Precision Machined Components UK – CMG Technologies". www.cmgtechnologies.co.uk.
- ^ "EMI and Magnetic Shielding – FloMet LLC". www.flomet.com.
