Đúc phun bột kim loại, một phương pháp sản xuất kết hợp giữa ép phun nhựa và luyện kim bột, đã chứng tỏ những ưu điểm kỹ thuật đáng kể và ứng dụng rộng rãi trong sản xuất công cụ. Cách tiếp cận cốt lõi của nó bao gồm việc trộn bột kim loại mịn với chất kết dính để tạo ra nguyên liệu thô. Nguyên liệu này sau đó được tạo thành các hình dạng phức tạp bằng máy ép phun. Sau đó, tách và thiêu kết sẽ tạo ra các bộ phận kim loại có mật độ gần như-đầy đủ. Công nghệ này khắc phục những hạn chế của gia công truyền thống đối với các kết cấu phức tạp, đồng thời giải quyết tình trạng thiếu mật độ của các sản phẩm luyện kim bột thông thường. Nó đã trở thành động lực chính trong quá trình chuyển đổi của ngành sản xuất công cụ sang độ chính xác, trọng lượng nhẹ và hiệu suất cao.
I. Nguyên tắc kỹ thuật và đột phá quy trình
Chuỗi quy trình MIM bao gồm bốn bước chính: Đầu tiên, chuẩn bị nguyên liệu thô bao gồm trộn bột kim loại (như thép không gỉ, thép công cụ và cacbua xi măng) với chất kết dính nhựa nhiệt dẻo, thường có kích thước hạt nhỏ hơn 20 micron, theo một tỷ lệ cụ thể để tạo thành nguyên liệu đồng nhất. Các công thức nguyên liệu hiện đại có thể đạt được hàm lượng kim loại lên tới 60%-65%, làm tăng đáng kể mật độ của sản phẩm thiêu kết. Tiếp theo, trong giai đoạn ép phun, nguyên liệu được bơm vào khuôn ở nhiệt độ 130{11}}200 độ. Quá trình này cho phép hình thành đồng thời các bộ phận công cụ phức tạp với các đặc điểm như ren, rãnh và thành mỏng, chẳng hạn như đầu hình ngôi sao của cờ lê Allen hoặc cấu trúc rỗng của dụng cụ phẫu thuật. Tẩy dầu mỡ loại bỏ hơn 90% chất kết dính thông qua chiết xuất dung môi hoặc phân hủy nhiệt. Cuối cùng, quá trình thiêu kết ở nhiệt độ cao trong môi trường hydro hoặc chân không đảm bảo tỷ lệ co ngót ổn định từ 15% -20% trong khi đạt được mật độ lý thuyết vượt quá 98%.
II. Các ứng dụng điển hình trong chế tạo công cụ
Công nghệ MIM đã đạt được ứng dụng quy mô-lớn trong lĩnh vực dụng cụ cầm tay. Công nghệ này có thể trực tiếp hình thành các mẫu chống trượt bên trong đầu dụng cụ, loại bỏ nhu cầu xử lý thứ cấp tiếp theo. Đối với các dụng cụ hàng hải yêu cầu khả năng chống ăn mòn, các bộ phận MIM bằng thép không gỉ 316L có thể đạt được cấu trúc liền mạch trong một bước đúc duy nhất, giải quyết hoàn toàn vấn đề dụng cụ hàn dễ bị nứt trong môi trường phun muối.
Giá trị của công nghệ MIM thậm chí còn được thể hiện rõ ràng hơn trong lĩnh vực dụng cụ điện. Quy trình MIM không chỉ tích hợp các bộ phận riêng lẻ vào các cụm mô-đun mà còn cải thiện độ chính xác của bánh răng theo tiêu chuẩn DIN 8 và giảm tiếng ồn 15 decibel. Các bánh răng này được cacbon hóa sau khi thiêu kết, đạt được độ cứng bề mặt vượt quá HRC60 trong khi vẫn duy trì độ bền lõi của HRC35, đạt được sự cân bằng hoàn hảo giữa độ bền và khả năng chống va đập. Hơn nữa, các bộ phận bằng nhôm như tản nhiệt có hình dạng-tùy chỉnh và nắp đầu động cơ thường được sử dụng trong các dụng cụ điện có thể giảm độ dày thành 0,8 mm trong khi vẫn duy trì tính đồng nhất thông qua MIM, một thành tích khó đạt được khi-đúc khuôn.
Với sự gia tăng nhu cầu về các công cụ lắp ráp chính xác, phương pháp ép phun bột kim loại (MPM) sẽ tiếp tục được sử dụng trong ngành sản xuất công cụ. Công nghệ này có từ những năm 1970, liên tục cải tiến việc sản xuất công cụ thông qua đổi mới vật liệu liên tục, nâng cấp thiết bị và tối ưu hóa quy trình.