MIM介绍.doc

一：序言：MIM（Metal Injection Moulding）金属注射成形，是由美国在上个世纪70年代发明的一种新型制造工艺，在发明后的二十几年中，由于其非常强的适应性得到了飞速的发展。尤其是从2000年开始，发展速度更加迅猛。据专家统计，2003年全世界MIM产品的生产达到了2500吨的水平，勘称“第五代加工工艺”，是加工行业的一次“革命”。可以用于MIM技术的材料非常广泛，原则上任何可高温烧结的粉末材料均可由MIM技术制成零件，包括传统工艺中难以加工的材料及高融点材料。此外，MIM技术也可以根据用户的要求进行材料的配方设计，制造任意组份的复合材料，并制成特种要求的零件。MIM工艺制品应用领域已经涉及到国民经济各领域，市场前景广阔。如：1：计算机及辅助设施：如打印机零件、磁芯、撞针轴销、驱动零件；2：工具：如枪钻、钻卡头、电动工具、手工工具、扳手等所用零件，铣刀头、喷嘴等；3：家用器具：如表壳、表链、电动牙刷、剪刀、风扇、高尔夫球头、仿真珠宝、刀具刀头等零件；4：医疗器械零件：如牙齿矫形架、剪刀、镊子；5：军用军械零件：导弹尾翼、枪支零件、弹头、药型罩、引信用零件；6：电气零件：如微型马达零件、电子零件、传感器件、手机、BP机用零件；7：机械用零件：如松棉机、纺织机、缝纫机、办公机械等各类机械的小型复杂零件；8：汽车、船舶零件：如离合器内环、摇臂镶块、拨叉套、分配器套、汽车安全气囊件、汽车锁具；9：油田钻井用金各类异型硬质合喷嘴等。MIM技术是1973年由美国加州Parmatech公司的航天燃料专家Wiech博士发明的，如今已成为世界粉末冶金领域发展最快的高新技术。由于该技术的独特优点和先进性，被美国列为不对外扩散技术加以保密，直到1985年才向全世界公布这一技术，而在这期间美国国内的MIM技术得以成熟并迅速发展形成产业化。该项技术向世界披露后得到世界各国政府、学术界、企业界的广泛重视，并投入了大量人力物力和财力予以开发研究。其中日本在研究上十分积极而且表现突出，许多大型株式会社参与了MIM技术的工业化推展，继日本快速发展之后，台湾、韩国、新加坡、以色列、土尔其、瑞士以及欧洲和南美的其他国家MIM产业也雨后春笋般的发展起来，获得了较大的商业利润。作为该项技术的发明国美国，MIM技术产品已经广泛的应用于航天、摩托车、汽车、医疗器械、食品机械、计算机、通信设备、五金工具、仪器仪表、钟表等各个制造行业，MIM企业也因得到了长足的发展。据粉末冶金协会粗略统计和预测，全球MIM产品的销售量正在以每年30%40%的速度递增，截止2000年，全球的年平均销售额为10亿美元，预计到2010年平均年销售量将超过24亿美元。2： 国内状况中国MIM技术的发展只有不到十年的时间，技术的研究始于八十年代末，从事研究开发的单位不足10家，虽然粘结剂各有不同，但都取得了可喜的成果，有的已经达到国际先进水平，但在MIM技术的应用及产业化方面与国外相比存在一定的差距。原因有以下几个方面：（1）中国1956年才开始粉末冶金的发展，基础实力薄弱。（2）机械制造业与发达国家相比落后，工程技术人员的开发能力不足。（3）国内技术人员对MIM技术的认识程度不够，制约了MIM技术的推广，但随着中国工业水平的不断提高和WTO的加入，国外商品大量涌入中国，政府对MIM技术的重视 ，以及国内工程技术人员对MIM技术认知程度的进一步加深，MIM技术必将在中国得以迅速发展。据中国粉末冶金协会预测：12年内我国MIM产品的市场需求量将达35亿元人民币，2010年可望突破15亿元人民币。MIM工艺与其它加工工艺的对比。1. MIM使用的原料粉末粒度直径为215m，而传统粉末冶金的原料粉末粒度为50100m。MIM工艺的成品密度高，原因是使用微细粉末。MIM工艺具有传统粉末冶金工艺的优点，但是形状自由度是传统粉末冶金所不能达到的，其比较见表一。表1MIM制程和传统粉末冶金的比较制造工艺比较项目MIM工艺传统粉末冶金工艺粉末粒径（m）21550100相对密度（）95988085产品重量（g）20010产品形状三维复杂形状二维复杂形状机械性能优劣2. 传统的精密铸造工艺作为一种制作复杂形状产品极有效的技术，近年使用陶心辅助可以完成狭缝、深孔穴的产品，但碍于陶心的强度以及铸液的流动性限制，该工艺仍有某些技术上的难题。一般而言，此工艺制造大、中型零件较为合适，而小型复杂零件则MIM工艺较为合适，而且精铸工艺材质受到一定限制。3. 压铸工艺适用于铝和锌合金等低熔点、铸流性好的材料，而MIM工艺适合各种材质。4. 精密锻造可以成型复杂零件，但不能成型三维复杂的小型零件，其产品的精度低，产品有局限。5. 传统机械加工法：近来靠自动化和数控提升加工能力，在效率和精度上有很大的进展，但是基本的程序上，仍未脱离逐步加工（车、刨、铣、磨、钻、抛等）完成零件形状的方式，机械加工的方法精度和复杂度远优于其他方法，但是因为材料的有效利用率低，且形状的完成受限于设备与刀具，有些零件无法用机械加工完成，相反，MIM可以有效利用材料，形状自由度不受限制。对于小型、复杂、高难度形状的精密零件的制造，MIM工艺比较机械加工而言，其成本较低用效率高，具有竞争力。6. MIM技术弥补了传统加工方法在技术上的不足或无法制作的缺撼,并非与传统加工方法竞争，MIM技术可以在传统加工方法无法制作的零件领域发挥其特长，与传统加工法的图表比较见表2。 表2MIM和其他金属加工法的比较加工方法比较项目MIM精铸传统粉末冶金精锻机加压铸形状自由度452244形状精巧度544554精度434553材质自由度545232模具费343153量产性525535机械强度442551产品价格324524注：比较的点数以5为最高，1为最低复杂形状低成本MIM高性能 图1： MIM三大优点13 MIM工艺应用领域概述1 计算机及辅助设施：如打印机零件、磁芯、撞针轴销、驱动零件；2 工具：如枪钻、钻卡头、电动工具、手工工具、扳手等所用零件，铣刀头、喷嘴等；3 家用器具：如表壳、表链、电动牙刷、剪刀、风扇、高尔夫球头、仿真珠宝、刀具刀头等零件；4 医疗器械零件：如牙齿矫形架、剪刀、镊子；5 军用军械零件：导弹尾翼、枪支零件、弹头、药型罩、引信用零件；6 电气零件：如微型马达零件、电子零件、传感器件、手机、BP机用零件；7 机械用零件：如松棉机、纺织机、缝纫机、办公机械等各类机械的小型复杂零件；8 汽车、船舶零件：如离合器内环、摇臂镶块、拨叉套、分配器套、汽车安全气囊件、汽车锁具；9 油田钻井用金各类异型硬质合喷嘴等。14 MIM工艺在零件制造方面的小结1 可成型高度复杂结构的结构零件。该工艺技术利用注射方法，保证物料充分充满模具型腔，也保证了零件高复杂结构的实现.以往在传统加工技术中先做成个别元件再组成组件的方式，在使用MIM技术时可以考虑整合成完整的单一零件，大大减少步骤，简化加工程序。2 制品尺寸精度高，不必进行二次加工或只需少量精加工注射成型工艺可直接成型薄壁结构件，制品形状已达到或接近最终产品要求，零件尺寸公差一般保持在0.1%0.3%左右，特别对降低难以机械加工的硬质合金、陶瓷零部件的加工成本，减少贵金属的加工损失尤其具有重要的意义。3 制品微观组织均匀、密度高、性能好。在压制过程中由于模壁与粉末以及粉末与粉末之间的摩擦力，使得压制压力分布不均匀，也就导致了压制毛坯微观组织的不均匀，材料致密性差，密度低且不均匀，严重影响产品的机械性能。反之MIM是一种流体成型工艺，粘结剂的存在保证了粉末均匀分布，从而可以消除毛坯微观密度的不均匀，进而使制品的烧结密度接近材料的理论密度，从而使强度增加、韧性加强；延展性、导电性、导热性得到改善，综合性能提高。4 效率高，易于实现大批量和规模化生产。MIM技术使用的模具，其寿命与塑料注射成型模具相当，由于使用金属模具，MIM适于零件的大批量生产，由于利用注射机成型产品毛坯，极大的提高了生产效率，降低成本，而且注射成型产品一致性好，重复性好，从而为大批量和规模化工业生产提供了保证，再者一模多腔可以进一步提高效率和降低毛坯的生产成本。5 适用材料范围宽，应用领域广。可以用于MIM技术的材料非常广泛，原则上任何可高温烧结的粉末材料均可由MIM技术制成零件，包括传统工艺中难以加工的材料及高融点材料。此外，MIM技术也可以根据用户的要求进行材料的配方设计，制造任意组份的复合材料，并制成特种要求的零件。MIM工艺制品应用领域已经涉及到国民经济各领域，市场前景广阔。四：环境保护、工业卫生及安全和消防1：项目主要污染源和主要污染物组批混料工段有少量粉尘；脱脂、烧结工段有微量废气排除，成分包括氮气、氮氧化物等。车间及周围噪声低于60分贝，符合国家工业企业噪声控制设计规范（GBJ87-85）和国家工业企业厂界噪声标准（GB12348-