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医用金属注塑成型与机械加工

嘉峪检测网        2022-01-27 22:51

金属注射成型 (MIM) 非常适用于大批量生产质量稳定的小型复杂医疗设备部件。

 

如今,从汽车、消费电子、航空航天和国防到牙齿矫正和医疗设备,各行各业对小型、轻质、高强度、复杂形状部件的需求都在增长。

 

传统的机械加工和注塑成型在生产医疗设备部件方面各有利弊,尤其是在零件可能较小且需要更多可操作性的情况下。金属注射成型 (MIM) 是一种混合技术,它融合了塑料注射成型的成型能力和传统粉末冶金的材料灵活性。材料选择、零件尺寸、体积和公差都是决策过程中的重要因素。

 

材料

 

MIM 是一种类似于塑料注射成型但使用金属原料的工艺。粉末金属原料在高温和高压下进行加工,以有效且高效地大批量生产小型、精密、高性能零件。这项经过验证的技术可产生高质量的机械性能和出色的强度、延展性和磁响应。它非常适合创建具有更复杂形状的组件和具有独特几何形状的小型高精度零件,用于手术器械、人工关节和起搏器。

 

流程概述

 

使用注塑成型时,重要的是要记住并非所有原料和工艺都是相同的。为了获得最佳的机械性能、高密度和小尺寸变化,从金属基体中获得有机粘合剂和表面活性剂的一致收缩和扩散至关重要。扩散不良通过捕获气体增加了金属基体中的空隙,而较低的密度将显着降低零件的强度。

 

由于 MIM 技术的灵活性,可以根据客户所需的特定属性定制材料成分。一些成分是不锈钢、低合金钢、碳钢、镍合金、工具钢和钨合金。

 

零件尺寸

 

MIM 更适合大规模制造各种材料的小型复杂几何部件,因为它可以以比同类机加工部件低得多的成本实现其理论密度的 95% 至 98%。

 

体积

 

MIM 非常适合以稳定的质量进行大批量生产的自动化。加工通常需要更长的循环时间,因此更适合需要具有更严格公差的复杂形状的低产量。相比之下,只要应用程序具有较少的关键公差,使用 MIM 完成的操作就非常少。尽管在创建 MIM 模具时需要进行初始资本投资,但如果在大批量生产中摊销,则可以很快收回这笔成本。

 

宽容

 

公差具体取决于特征尺寸。特征越大,由于收缩误差的传播,容差就越大。烧结过程中的收缩率一般在 15% 到 18% 之间。因此,特征越大,误差的传播越大。另一种影响预期结果的现象是非各向同性的。由于重力的原因,垂直方向的收缩会更大。由于工件和炉具之间的阻力,在最长的纵向方向上发生的收缩最小。

 

MIM 非常适合为复杂组件以及需要组装的零件生产形状复杂的零件。对于具有复杂设计几何形状的小型精密零件的高产量也是如此。该过程适用于需要大批量和一致质量的自动化。MIM 技术也是经济地生产微型零件的最佳可行工艺。

 

工程师应该与专注于 MIM 技术和加工的公司一起尽早解决开发问题。无论最终使用何种技术,具有这两个过程专业知识的工程师都可以建议设计修改并提供输入以使产品获得最佳性能。虽然您当然可以在中途切换操作,但预先考虑设计因素可以节省时间和成本。

 

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来源:医械设计