הזרקת אבקת מתכת היא שיטת ייצור המשלבת טכנולוגיית הזרקת פלסטיק וטכנולוגיית מטלורגיית אבקה, שיכולה לייצר ביעילות חלקי מתכת מורכבים ובדיוק-גבוהה, המתאימים במיוחד למוצרים בעלי מבנים עדינים וביקוש גבוה כגון גלגלי שיניים. היתרון המרכזי שלו טמון בהשגת מורכבות גיאומטרית שעיבוד שבבי מסורתי אינו יכול להשיג באמצעות יציקה- חד פעמית, תוך הפחתה משמעותית של בזבוז חומר ועלויות שלאחר-עיבוד, מה שהופך אותה לבחירה חשובה להחליף חיתוך, יציקה מדויקת ותהליכים אחרים בייצור מודרני.
1, עקרונות טכניים וזרימת תהליכים
המפתח לטכנולוגיית MIM טמון במערכת המעורבת של אבקת מתכת וחומר קלסר, בדרך כלל תוך שימוש באבקת מתכת כדורית בגודל חלקיקים של פחות מ-20 מיקרון (כגון נירוסטה, סגסוגת פלדה, סגסוגת טיטניום וכו'), מעורבבת עם קלסר תרמופלסטי (כגון שעווה, פוליאתילן) בפרופורציה מסוימת כדי לייצר הזנה ניתנת לזרימה. הזרקו את ההזנה לחלל התבנית דרך מכונת הזרקה כדי ליצור גוף ירוק התואם את עיצוב הציוד. לאחר מכן, רוב הקלסר מוסר באמצעות תהליכי הסרת שומנים (הסרת שומנים ממס, הסרת שומנים תרמית או הסרת שומנים קטליטית), ולאחר מכן חלקיקי המתכת עוברים צפיפות בכבשן סינטר-בטמפרטורה גבוהה.
בהשוואה לעיבוד גלגלי שיניים מסורתי, MIM מבטל תהליכים מרובים כגון סיבוב, חציבה וטחינה. לדוגמה, אם גלגלי השיניים הסליליים בתיבת הילוכים מכונית מעובדים על ידי חיתוך, הם צריכים לעבור שלבים כמו פרזול גס, עיבוד גס, טיפול בחום וטחינה מדויקת. MIM יכול ליצור ישירות פרופילי שיניים, חורי פיר, ואפילו טקסטורות פני השטח, הדורשים רק כמות קטנה של עיבוד שבבי מדויק (כגון קרבורור והתקשות) לפני שניתן יהיה להכניסם לשימוש.
הזרקת אבקת מתכת
2, יישומים אופייניים ליצירת ציוד מורכב
גלגלי שיניים מיקרו: MIM מתאים במיוחד לייצור גלגלי שיניים מיקרו עם מודולוס של 0.2-1 מ"מ. תהליכים מסורתיים קשים לעיבוד מבנים קטנים כל כך בגלל מגבלות הכלים, בעוד MIM ניתן לייצור המוני ולשמור על עקביות.
גלגלי שיניים לא סדירים: עבור גלגלי שיניים לא-סטנדרטיים (כגון גלגלי שיניים לא-עגולים וגלגלי שיניים משולבים), MIM יכול להשיג יציקה משולבת. לאחר היווצרות, החוזק הכולל משתפר ונמנע הסיכון לעיוות ריתוך.
ציוד משולב פונקציונלי: הזרקת אבקת מתכת מאפשרת שילוב של מבנים נוספים כגון אוגנים ובוסים על הציוד. מושב המיסב משולב עם הגיר באמצעות MIM, מפחית שגיאות הרכבה ומשפר את דיוק ההולכה ב-15%.
3, יתרונות טכנולוגיים ויתרונות כלכליים
חופש עיצוב: MIM יכול ליצור מאפיינים כגון דפנות קעורות, קירות דקים (הדקים ביותר 0.3 מ"מ) וחורים מיקרו. לדוגמה, חורי פיזור החום של גלגלי שיניים של כלי חשמלי יכולים להיות יצוק ישירות בתבנית, ולבטל את עלות הקידוח הבא.
בקרת עלויות: למרות שעלות פיתוח העובש גבוהה יחסית, עלות החתיכה הבודדת יורדת משמעותית במהלך ייצור המוני.
תכונות חומר: גלגל השיניים המוטבע קרוב לתכונות המכניות של פרזול, בעל חוזק מתיחה של 500-1500MPa, ויכול לעמוד בדרישות מיוחדות כמו עמידות בפני שחיקה ועמידות בפני קורוזיה על ידי התאמת יחס הסגסוגת.
עם העלייה בביקוש לחלקי הילוכים מדויקים בתחומים כמו רכבי אנרגיה חדשים ואלקטרוניקה צריכה, הזרקת אבקת מתכת תמשיך להחליף את שיטות העיבוד המסורתיות ולהפוך לתהליך המדד לייצור ציוד מורכב. עם שילוב של טכנולוגיות כגון הדפסת תלת מימד ובדיקת איכות בינה מלאכותית, גבולות היישום שלה בתחום של-הילוכים בעלי ביצועים גבוהים יורחבו עוד יותר.