Processo de moldagem por injeção de metal

O processo de MIM combina a flexibilidade de projeto da moldagem por injeção de plásticos com a resistência e integridade de metais forjados para oferecer soluções econômicas para geometrias de peças de alta complexidade. O processo de MIM normalmente é explicado como quatro etapas específicas de processamento (mistura, moldagem, extração e sinterização) para produzir uma peça final que pode ou não precisar de operações de acabamento final.

Um pó metálico fino com tamanho de partícula inferior a 20µ é misturado com aglutinantes de cera e termoplásticos em quantidades precisas. A relação entre pó metálico e aglutinante é de aproximadamente 60:40 em volume. A mistura é colocada em um equipamento de mistura especial e aquecida a uma temperatura que ocasiona a fusão dos aglutinantes. A massa é misturada mecanicamente até que as partículas do pó metálico estejam uniformemente revestidas com os aglutinantes. A massa, então, é resfriada e granulada em pellets de fluxo livre (feedstock), que serão aceitos pela máquina de moldagem por injeção.

A técnica e o equipamento da moldagem por injeção são idênticos aos da moldagem por injeção de plásticos. A carga injetável peletizada (feedstock) é alimentada em uma máquina onde é aquecida e injetada em um molde sob alta pressão. Ao esfriar, a peça (agora denominada “verde”) é ejetada do molde para que o processo possa ser repetido. Como somente os aglutinantes derretem (para carregar os pós metálicos), todo o processo acontece a cerca de 200°C. O ferramental pode ser de moldes múltiplos para altas taxas de produção. O tamanho do molde é aproximadamente 20% maior para compensar a contração que ocorre durante a sinterização. A alteração da contração é conhecida de forma precisa para cada material.

A extração é o processo no qual os aglutinantes são removidos do componente moldado. Esse processo normalmente é realizado em várias etapas nas quais a maior parte dos aglutinantes é removida antes da etapa da sinterização, deixando apenas aglutinante suficiente para poder transferir as peças para o forno de sinterização. A extração pode ser realizada por vários métodos, dos quais o mais utilizado é a extração por solvente. Após a extração, a peça apresenta um aspecto semiporoso, o que permite que o aglutinante remanescente escape facilmente durante a sinterização.

As peças fabricadas são colocadas em moldes de cerâmica que são inseridos em um forno de alta temperatura e atmosfera controlada. As peças são aquecidas lentamente em uma atmosfera protetora para liberar os aglutinantes remanescentes. Uma vez evaporados os aglutinantes, a peça é aquecida a uma alta temperatura com a qual o espaço vazio entre as partículas é eliminado à medida que as partículas se fundem. A peça se contrai isotropicamente para as suas dimensões de projeto e se transforma em um sólido denso. A densidade sinterizada é, normalmente, maior do que a densidade teórica de 97% para a maioria dos materiais. A alta densidade sinterizada confere ao produto propriedades similares às dos produtos forjados.

Dependendo dos requisitos finais, certas operações de acabamento podem ser realizadas na peça sinterizada. Para melhorar as propriedades físicas, o tratamento térmico pode ser efetuado como em qualquer outro metal. Podem ser realizados quaisquer tipos de operação de usinagem para alcançar tolerâncias que sejam mais precisas do que as que o processo tem capacidade de fornecer. Revestimentos e metalização podem ser prontamente aplicados devido à elevada densidade do material. Várias técnicas de montagem mecânica, como soldagem ou trabalho a frio, também podem ser usadas com sucesso.