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御嘉鑫股份公司使用金屬注射成型（MIM）工藝，以更低成本實現精細零部件制造
發布日期：[2024/5/16]
汽車、工業、醫療、電子和槍械等行業對制造物品有著巨大的需求，這些零件物品必須做到精確無誤：復雜的幾何形狀、精細的表面處理、較高的公差性能。常見的制造工藝可以提供幫助。金屬壓鑄生產線制造的產品很可能需要額外的加工步驟，從而增加費用和造成浪費，而熔模鑄造可能是成本昂貴的方法。
隨著人們對數據中心容量需求的增加，企業正在尋找最有效的空間利用方法。數據中心開發人員不得不重新考慮如何設計和構建服務器，以應對人們不斷增長的計算、網絡和存儲容量需求的相關挑戰。新設計趨向使用尺寸更小、功能更強的新組件。
在下一代數據中心中，一方面存在電力和物理空間緊缺問題，另一方面，為了滿足未來互聯網的容量需求，還必須增加計算、網絡和存儲容量。為了解決該矛盾，工程師們必須在服務器設計中采用下一代高密度組件。這些組件不僅要布局緊湊，而且為了確保信號完整性還必須高度可靠和堅固耐用。
精密零部件的更好工藝
俗話說："魔鬼藏在細節中"，這句話在制造業中是毋庸置疑的。在許多應用中，達到"足夠接近"的精度就可以了。公用水槽和水龍頭、兒童金屬玩具、雨傘傘架、鍍鋅鋼屋頂和數以百萬計的其他產品，可以在較低的公差性能或近似的細節參數下正常工作。對于金屬零部件，有許多眾所周知的工藝可以生產企業所需要的制品。
然而，業界亦有對小型、耐用、精密零部件的需求，在這些產品中，細節決定一切。汽車、工業、醫療、電子和槍械等行業對制造物品有著巨大的需求，這些零件物品必須做到精確無誤：復雜的幾何形狀、精細的表面處理、較高的公差性能。常見的制造工藝可以提供幫助。金屬壓鑄生產線制造的產品很可能需要額外的加工步驟，從而增加費用和造成浪費，而熔模鑄造可能是成本昂貴的方法。
有一種方法可以更快速地獲得所需的精細成果，減少浪費并最終降低費用，這就是金屬注射成型（或稱MIM）。該工藝可以從頭開始提供項目所需要的零部件，而不需要在初始生產之后進行大量的加工操作來獲得出色的表面光潔度、卓越的耐腐蝕性和高強度的最終產品。MIM還能帶來讓人驚嘆的成本節省，相比機械加工或熔模鑄造方法，可將成本降低多達50%。
因而最好將MIM視為機械加工、熔模鑄造和粉末冶金的競爭替代加工方法。它具有以下優勢：
超越機械加工——減輕重量，可以使用較硬的鋼材。可生產較復雜的單個零部件，從而合并部件，以降低成本和減少加工步驟。
超越熔模鑄造——更薄的壁面、較好的表面光潔度、更少的二次加工、較小的孔洞、更高的產量、較短的交貨時間。
超越粉末冶金——更復雜的零部件、較薄的壁面、零部件整合、更高的密度、較大的強度和更好的耐腐蝕性。
MIM還能帶來讓人驚嘆的成本節省，相比機械加工或熔模鑄造方法，可將成本降低多達50%
使用MIM工藝制造的精密金屬零部件
MIM解讀
在制造業中，MIM一直備受忽視。它是已經存在多年的成熟工藝，功能強大且有效，但不知何故，許多大學院校都不向工程師傳授MIM的知識。
MIM采用尺寸小于22微米的極細金屬粉末與聚合物粘合劑，并以大約6：4的比例混合。把這些混合物加熱并使其變得均勻，然后冷卻并制成顆粒狀原料。
這項工藝的關鍵是材料的組合，由于使用了聚合物粘合劑，所生成的原料在某種程度上類似于金屬塑料或油灰。在模塑成型步驟中，體現了MIM加工能力的諸多優勢，復雜的輪廓、孔洞、小半徑、標志和文字都可以納入零部件中。在這個步驟中，原料加熱并注入成型設備，零部件即可生成。這種成型工藝對原材料幾乎沒有浪費，因廣泛采用了自動化操作，從而提供了具有高成本效益并且性能一致的制造解決方案。因此，這項工藝在許多方面與塑料注射成型相似，客戶熟悉后者便可以幫助簡化任何過渡操作。
一旦零部件注射成型，就必須開始去除粘合劑的工藝過程。使用聚合物化學的催化劑，從具有良好形狀和尺寸完整性的 "綠色 "零部件中去除90%的粘合劑。在這個步驟，零部件被稱為 "棕色"，即是由金屬粉末和足夠粘合劑組成的多孔基體以保持零部件形狀。在這個階段，零部件的重量減少7%到10%，而且沒有收縮。
然后進行燒結以創建固化的金屬形狀。在燒結過程的較低溫度范圍內，殘留的聚合物粘合劑被燒掉。熱量繼續增加，金屬顆粒基體開始相互融合和粘結，使得結構更加緊密并減低孔隙率。燒結后發生了充分的致密化，零部件通常會有17%至22%的收縮率，這取決于具體的材料。
MIM工藝
MIM注意事項
對于使用其他金屬成型工藝制造的零部件，其中適合采用MIM工藝的是那些需要大量加工設置或組裝操作的零部件。MIM的主要優勢在于不必進行機械加工也可生產復雜幾何形狀的金屬零部件。
MIM工藝在提供巨大優勢的同時，也有一些特定的要求和特性。首先是尺寸方面，零部件必須能夠容納在網球大小的空間內。較大的零部件應當考慮采用其他的工藝。產品重量最好在0.1到35克之間，壁厚均勻，厚度范圍從0.030英寸到0.250英寸，并且在燒結過程中具有自我支撐的幾何形狀。
MIM的主要優勢在于不必進行機械加工也可生產復雜幾何形狀的金屬零部件。
有潛力的金屬材料包括不銹鋼（17-4、316、420）；低碳鋼（FN02、FN0205、FN08、4620、4140、8620），以及軟磁材料（FeSi3，FN50）。也可以是工具鋼、可控膨脹合金和高溫合金。
就材料特性而言，即使使用了聚合物粘合劑，材料組成也相似于以其他方式制造的鋼件，并具有大約95%至99%的原鋼密度。制造過程中的公差為正負0.5%。有可能達到更嚴格的公差，但需要在關鍵特征上增加少量的材料，并通過精密加工過程以最終達到特征尺寸或位置要求。
接下來考慮所需的年生產量。因為有制模和樣品運作成本，MIM適合較高產量生產。如果產量較低，每單位產品的固定成本就會過高。通常情況下，建議估算年產量為10,000件或更高。
注塑模具過程需要一個澆口；設計和模具計劃需要包含這一點。銳角是應力點，所以最好在這些位置有較大的半徑尺寸。零部件設計中的拔模角度應當在0.5o至1o之間，以幫助零部件彈出。內螺紋和外螺紋都可以成型。在可能的情況下，零部件設計應當包括平坦的表面，以便進行燒結。否則，對于高度精細幾何形狀產品，就需要定制燒結夾具。
此外，如有必要，制造過程可以包括對MIM零部件的二次加工，如熱處理、電鍍和機械加工，大多數此類加工操作在第三方供應商處進行。
某些類型的零部件不適合MIM工藝：螺桿機零部件、沖壓件、精沖件、鍛件、冷鐓件、非鐵合金、公差小于正負0.002英寸零部件和齒輪。
與MIM專家合作
深圳市御嘉鑫科技股份公司擁有精深豐富的MIM加工經驗，作為制造合作伙伴提供了諸多優勢。公司內部工程技術能力包括：
開發能力
先進的開發能力與客戶支持，提供新產品設計預報價，MIM技術培訓，并且指導新材料和工藝的開發工作。
指導能力
項目工程師指導新產品開發和預生產驗證工作。
指導工業開發
針對新材料和新產品開發，材料和工藝工程師指導制模、排膠和燒結工藝開發。
效率提升
制造工程師以最有效的一致方式指導新產品的生產運作，并可以找出使用自動化操作的機會。
自動化機會探索
項目/制造工程師以最高效的一致方式領導新產品的生產工作，并發掘使用自動化操作的機會。
質量保證
質量工程人員確保符合所有的質量預期和要求，并支持新產品設計的驗證工作。
指導測試工作
冶金工程人員指導冶金測試工作，以確保零部件的機械性能符合材料要求。
御嘉鑫股份公司擁有自主研發的脫脂燒結一體爐，大大提高了生產效率。
御嘉鑫提供自動化方面的專業知識，在所有壓力機上使用機器人以減少勞動力，在壓力機使用自動控制以減少勞動力并提高零部件的一致性，以及在機械加工等次級加工操作中使用單獨的自動化操作，和100%檢查。
御嘉鑫股份在公司內部制造模具，在模具的整個生命周期內進行良好的維護，模具使用壽命保證可達100萬次。公司使用當地的供應來源進行機械加工、熱處理和零部件涂層等二次加工，以提高供應鏈的效率和響應能力。
御嘉鑫股份支持ISO 9001等質量管理體系認證。其擁有優良的公差控制能力，可以在不進行二次加工的情況下達到正負0.002英寸公差性能。并且通過使用BASF catamold材料而具有公認的良好材料一致性，包括批次與批次之間的一致性和零部件的運作一致性。
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