Tìm hiểu về đúc áp lực kim loại

Tìm hiểu về đúc áp lực kim loại

Đúc áp lực kim loại (MIM) là một dạng biến thể của đúc áp lực nhựa truyền thống nó có khả năng chế tạo ra các sản phẩm kim loại cứng sử dụng công nghệ đúc khuôn áp lực. Trong quá trình này nguyên liệu thô  là một loại hỗn hợp bột mịn của kim loại và po li me. Vì lí do này,MIM cũng có khi được gọi là PIM. Nhờ sử dụng máy đúc khuôn ép, bột bị tan ra và được phun vào khuôn , sau đó nó làm nguội và hóa rắn tạo thành sản phẩm có hình dạng mong muốn. Qúa trình xử lí nhiệt bổ sung giúp loại đi những phần polime thừa và sản suất ra sản phẩm có mật độ kim loại cao.

Đúc áp lực kim loại là lựa chọn phù hợp nhất đối với việc sản xuất số lượng lớn đối với các sản phẩm kim loại nhỏ. Bởi  vì đối với đúc áp lực thì những sản phẩm này có hình dạng hình học khá phức tạp và ví thành mỏng động thời các chi tiết rất mịn. Việc sử dụng bột kim loại có thể sử dụng được nhiều loại hợp kim của kim loại và phi kim và nó còn giúp giữ lại những đặc tính của kim loại như ( độ bền, độ cứng, độ chống mài mòn, độ  chống ăn mòn vvv). Bởi vì kim loại không tan chảy trong quá trình MIM ( không giống như quá trình đúc kim loại), những loại hợp kim có nhiệt độ cao có thể được sử dụng mà không gây ra bất kì ảnh hưởng tiêu cực nào đến tuổi thọ của dụng cụ.  Các loại kim loại thường được sử dụng cho quá trình MIM bao gồm các loại như sau:

-          Thép hợp kim mật độ thấp

-          Inox

-          Thép tốc độ cao

-          Sắt

-          Hợp kim cô ban

-          Hợp kim đồng

-          Hợp kim niken

-          Hợp kim vonfram

-          Hợp kim titan

Các sản phẩm kim loại được sản xuất từ quá trình MIM được tìm thấy ở rất nhiều các ngành công nghiệp, bao gồm ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, tự động, sản phẩm tiêu dùng, sản phẩm y tế nha khoa và viễn thông. Các bộ phận của MIM có thể được tìm thấy ở điện thoại di động, các sản phẩm thể thao, dụng cụ nguồn, dụng cụ phẫu thuật và các đồ điện tử và thiết bị quang học.

Quá trình đúc ép kim loại bao gồm các bước sau:

-          Chuẩn bị vật liệu: bước đầu tiên là để tạo ra hỗn hợp bột giữa kim loại và polime. Bột kim loại được sử dụng ở đây mịn hơn ( thường dưới khoảng 20 microns) so với các loại bột truyền thống. kim loại dưới dạng bột được trộn với nhựa kết dính nóng và làm nguội sau đó được tán thành hạt thành nguyên liệu đồng nhất dưới dạng hạt. Kết quả nguyên liệu thu được là 60 % thể tích kim loại và 40% thể tích polime.

-          Đúc áp lực- nguyên liệu dưới dạng bột được đúc khuôn sử dụng các trang thiết bị và dụng cụ tương tự như trong đúc áp lực nhựa. Tuy nhiên, khoang phải được thiết kế xấp xỉ rộng hơn khoảng 20% bao gồm cả phần chìm xuống trong quá trình thiêu kết. Trong chu trình đúc áp lực, nguyên liệu tan chảy và được phun vào khoang, khi nó nguội và hóa rắn thành phẩm thì khuôn( phần màu xanh) được tháo ra và sau đó làm sạch để loại bỏ đi phần tro bụi

-          Loại bỏ chất kết dính: ở bước này người ta loại bỏ chất keo kết dính polime ra khỏi kim loại. Trong một số trường hợp, chất loại bỏ kết dính được thực hiện đầu tiên trong đó “phần màu xanh” được đặc trong một bể nước hoặc bể hóa chất để làm tan một lượng lớn chất kết dính. Sau bước này người ta thực hiện thêm một bước nữa là đốt nóng chất loại kết dính hoặc cho thiêu kết. Sản phẩm được đốt nóng trong lò có nhiệt độ thấp giúp loại đi phần chất polime còn lại thông qua việc bốc hơi. Do vậy mà sản phẩm cón lại có màu nâu như trong hình sẽ chứa khoảng 40% thể tích trống.

-          Thiêu kết: giai đoạn cuối cùng là đưa sản phẩm vào lò có nhiệt độ cao ( lên tới 2500 độ F) để giảm phần thể tích trống xuống đến 1-5% và để lại mật độ kim loại đạt tới 95-99%. Lò sử dụng không khí của các khí trơ và chúng đạt tới nhiệt độ gần tới 85% nhiệt độ nóng chảy của kim loại. Qúa trình này giúp loại đi phần lỗ rỗng trong nguyên liệu, nó là nguyên nhân gây ra việc co rút lại từ 75%-85% so với kích thước đúc. Tuy nhiên, việc co rút này xảy ra không đồng đều và có thể dự đoán chắc chắn được. Và sản phẩm cuối cùng đạt được có hình dạng được đúc như ban đầu với dung sai cao nhưng với mật độ kim loại khá lớn.

Sau quá trình thiêu kết, người ta không dùng thêm bất cứ quá trình nào để cải thiện dung sai hay bề mặt cuối. Tuy nhiên, giống như sản phẩm đúc, các quá trình thứ cấp cũng có thể được thực hiện để thêm một vài các đặc tính cho vật liệu hoặc lắp ghép với các bộ phận khác. Ví dụ, một sản phẩm MIM có thể được gia công, xử lí  nhiệt hoặc hàn.