Proceso de moldeo por inyección de metal (MIM)

¿Qué es el moldeo o la formación por inyección de metal?

El proceso de moldeo por inyección de metal (MIM) combina la flexibilidad de diseño del moldeo por inyección de plástico con la resistencia e integridad de los metales forjados para ofrecer soluciones rentables para geometrías de piezas altamente complejas.

El proceso MIM generalmente se explica como cuatro pasos de procesamiento únicos (composición, moldeo, desenlace y sinterización) para producir una pieza final.

Composición:

El proceso MIM comienza con el proceso de preparación de la materia prima o de la composición. El polvo metálico fino de menos de 20 μ de tamaño de partícula se mezcla con aglutinantes termoplásticos y de cera en cantidades precisas. La proporción de polvo metálico a aglutinante es de aproximadamente 60:40 por volumen. La mezcla se coloca en un equipo de mezcla especial y se calienta a una temperatura que hace que los aglutinantes se derritan. La masa se mezcla mecánicamente hasta que las partículas de polvo metálico se recubren uniformemente con los aglutinantes. La masa se enfría y luego se granula en gránulos de flujo libre (materia prima) que serán aceptados por la máquina de moldeo por inyección de metal.

Moldura:

El moldeo por inyección es idéntico en equipo y técnica a cómo se lleva a cabo el moldeo por inyección de plástico. La materia prima peletizada se introduce en una máquina de moldeo por inyección donde se calienta y se inyecta en una cavidad del molde a alta presión. La pieza moldeada (ahora denominada «pieza verde») se deja enfriar y luego se expulsa del molde para que el proceso pueda repetirse. Dado que solo los aglutinantes se funden (para transportar los polvos metálicos), todo el proceso ocurre a unos 200 ° C. Las herramientas pueden ser de múltiples cavidades para altas tasas de producción. La cavidad del molde tiene un tamaño aproximadamente un 20% más grande para compensar la contracción que tiene lugar durante la sinterización. El cambio de contracción se conoce con precisión para cada material.

Desaglomerado:

Después del moldeo por inyección, la pieza moldeada pasará al siguiente paso llamado proceso de desaglomerado o eliminación de aglutinante. La eliminación de aglutinante es un proceso en el que los materiales aglutinantes se eliminan del componente MIM moldeado. Este proceso generalmente se realiza en varios pasos, en los que la mayoría se elimina antes del paso de sinterización, dejando solo suficiente aglutinante para manipular las piezas en el horno de sinterización. La eliminación de aglutinantes se puede lograr mediante múltiples métodos, siendo el más popular la extracción con solventes. Después de la eliminación del aglutinante, la pieza ahora es semiporosa, lo que permite que el aglutinante restante escape fácilmente durante el proceso de sinterización.

Sinterización:

Las piezas de desbarbado se colocan en fijadores cerámicos que se cargan en un horno de sinterización de alta temperatura y atmósfera controlada. Las partes marrones se calientan lentamente en una atmósfera protectora para expulsar los aglutinantes restantes. Una vez que los aglutinantes se evaporan, la parte metálica se calienta a una temperatura alta donde el espacio vacío entre las partículas se elimina a medida que las partículas se fusionan. La pieza se contrae isotrópicamente a sus dimensiones de diseño y se transforma en un sólido denso. La densidad de la pieza sinterizada suele ser superior al 97% teórico para la mayoría de los materiales. La alta densidad de la pieza sinterizada confiere al producto propiedades similares a las de los materiales forjados.

Refinamiento(Finishing):

Finishing/Los procesos de mecanizado no forman parte del proceso de moldeo por inyección de metales. Dependiendo de los requisitos finales, se pueden realizar ciertas operaciones de acabado/mecanizado en la pieza sinterizada. Para mejorar las propiedades físicas, el tratamiento térmico se puede realizar como en cualquier metal. Se puede realizar cualquier tipo de operación de mecanizado para lograr tolerancias de moldeo por inyección de metal (MIM) que sean más precisas que las que el proceso puede suministrar. El enchapado y los recubrimientos se pueden aplicar fácilmente debido a la alta densidad del material. También se pueden utilizar con éxito numerosas técnicas de montaje mecánico, como la soldadura o el trabajo en frío.