Lo stampaggio a iniezione di polveri metalliche, un metodo di produzione che combina lo stampaggio a iniezione di materie plastiche e la metallurgia delle polveri, ha dimostrato vantaggi tecnici significativi e ampie applicazioni nella produzione di utensili. Il suo approccio principale prevede la miscelazione di polvere metallica fine con un legante per creare una materia prima. Questa materia prima viene quindi modellata in forme complesse utilizzando una macchina per lo stampaggio a iniezione. Il deceraggio e la sinterizzazione producono quindi parti metalliche con una densità quasi-completa. Questa tecnologia supera i limiti della lavorazione tradizionale per strutture complesse, affrontando al tempo stesso la densità insufficiente dei prodotti convenzionali della metallurgia delle polveri. È diventato un fattore chiave nella transizione del settore della produzione di utensili verso precisione, leggerezza e prestazioni elevate.
I. Principi tecnici e innovazioni di processo
La catena di processo MIM è composta da quattro fasi chiave: in primo luogo, la preparazione della materia prima prevede la miscelazione di polvere metallica (come acciaio inossidabile, acciaio per utensili e carburo cementato) con un legante termoplastico, in genere con una dimensione delle particelle inferiore a 20 micron, in un rapporto specifico per formare una materia prima uniforme. Le moderne formulazioni di materie prime possono raggiungere contenuti di metallo fino al 60%-65%, aumentando significativamente la densità del prodotto sinterizzato. Successivamente, durante la fase di stampaggio a iniezione, la materia prima viene iniettata nello stampo a una temperatura di 130-200 gradi. Questo processo consente la formazione simultanea di parti di utensili complesse con caratteristiche quali filettature, scanalature e pareti sottili, come la testa a forma di stella di una chiave a brugola o la struttura cava di uno strumento chirurgico. Lo sgrassaggio rimuove oltre il 90% del legante mediante estrazione con solvente o decomposizione termica. Infine, la sinterizzazione ad alta temperatura in un ambiente di idrogeno o sotto vuoto garantisce un tasso di ritiro stabile del 15%-20% ottenendo una densità teorica superiore al 98%.
II. Applicazioni tipiche nella produzione di utensili
La tecnologia MIM ha raggiunto applicazioni su larga-scala nel settore degli utensili manuali. Questa tecnologia può formare direttamente modelli antiscivolo all'interno della testa dell'utensile, eliminando la necessità di una successiva lavorazione secondaria. Per gli strumenti marini che richiedono resistenza alla corrosione, le parti MIM in acciaio inossidabile 316L possono ottenere una struttura senza giunzioni in un'unica fase di stampaggio, risolvendo completamente il problema degli strumenti saldati soggetti a fessurazioni in ambienti con nebbia salina.
Il valore della tecnologia MIM è ancora più evidente nel settore degli elettroutensili. Il processo MIM non solo integra le singole parti in assiemi modulari, ma migliora anche la precisione degli ingranaggi fino a DIN 8 e riduce il rumore di 15 decibel. Questi ingranaggi vengono carburati dopo la sinterizzazione, ottenendo una durezza superficiale superiore a HRC60 pur mantenendo una tenacità centrale di HRC35, ottenendo un perfetto equilibrio tra forza e resistenza agli urti. Inoltre, i componenti in alluminio come i dissipatori di calore dalla forma personalizzata-e i cappucci terminali dei motori, spesso utilizzati negli utensili elettrici, possono essere ridotti a uno spessore di parete di 0,8 mm mantenendo l'uniformità tramite MIM, un'impresa difficile da ottenere con la pressofusione.
Con l’aumento della domanda di strumenti di assemblaggio di precisione, lo stampaggio a iniezione di polveri metalliche (MPM) continuerà ad essere utilizzato nel settore della produzione di utensili. Questa tecnologia, che risale agli anni '70, fa continui progressi nella produzione di utensili attraverso la continua innovazione dei materiali, l'aggiornamento delle attrezzature e l'ottimizzazione dei processi.