MIM, gamybos metodas, apjungiantis plastiko liejimą ir miltelinę metalurgiją, paveldi tradicinių procesų pranašumus ir pasižymi unikaliomis mikroskopinėmis ir makroskopinėmis savybėmis. Nuo medžiagų parinkimo ir konstrukcijos projektavimo iki tolesnio apdorojimo, MIM dalių konstrukcinės charakteristikos daro didelę įtaką jų veikimui ir taikymo scenarijams.
1. Tikslus medžiagų sudėties valdymas
MIM proceso esmė yra metalo miltelių ir rišiklio maišymo sistemoje. Paprastai naudojami sferiniai metalo milteliai, kurių dalelių dydis yra mažesnis nei 20 mikronų (pvz., 316L nerūdijantis plienas, 17-4PH arba volframo lydinys), kurių miltelių sudėtis yra 60 %-65 % tūrio. Šis smulkus miltelių paskirstymas užtikrina, kad sukepintų dalių tankis būtų beveik teorinis, o išmatuotas tankis siekia 95–99% teorinio tankio. Rišiklio sistema dažnai yra parafino-polipropileno kompozitas, kuris atrišimo stadijoje pasiekia gradiento skilimą, užkertant kelią detalės deformacijai. Verta paminėti, kad sukepinimo metu MIM medžiagos linijinis susitraukimas yra maždaug 15–20%. Šis izotropinis susitraukimas reikalauja tikslios formos konstrukcijos, kad būtų kompensuojama.
2. Sudėtingų geometrinių struktūrų galimybė
Palyginti su tradiciniu apdirbimu, MIM procesas pasižymi gebėjimu formuoti sudėtingas trijų{0}} matmenų struktūras. Pavyzdžiui, automobilinio turbokompresoriaus sparnuotės komponentas turi 12-24 lenktas mentes, kurių kiekviena yra tik 0,3 mm storio, viename gabale, o srauto kelio paviršiaus šiurkštumas yra iki Ra 1,6 μm. Ši struktūrinė charakteristika pasiekiama naudojant net 150 MPa įpurškimo slėgį liejimo metu, todėl išlydyta medžiaga puikiai užpildo smulkias formos ertmės savybes. Krumpliaračių dalys turi dar vieną privalumą: jos gali sudaryti evoliucinių dantų profilių ir specialios formos veleno skylių derinius, todėl pasiekiamas iki 8 ISO klasės dantų profilio tikslumas, nereikalaujant papildomo apdirbimo. Elektroninių jungčių srityje MIM per vieną procesą gali suformuoti iki 0,1 mm plonasienes konstrukcijas, išlaikant ±0,02 mm matmenų paklaidą, o tai sunku pasiekti štampuojant.
3. Izotropinė mikrostruktūra
Palyginti su tradiciniais kaltiniais, MIM dalių metalografinė struktūra pasižymi vienodais lygiagrečiais grūdeliais. Pavyzdžiui, MIM{9}}304 nerūdijantis plienas, jo austenito grūdelių dydis svyruoja nuo 8 iki 10 ASTM klasių, be jokios pastebimos tekstūros orientacijos. Ši mikrostruktūra lemia izotropines mechanines savybes, kai tempimo stiprio nuokrypis tarp skersinės ir išilginės krypčių yra mažesnis nei 5%. Kontroliuojant sukepinimo atmosferą (pvz., vandenilį ar vakuumą), galima pasiekti tankią struktūrą, kurios atvirasis poringumas yra mažesnis nei 0,5%. Cementuotų karbidų srityje WC-Co MIM dalių kobalto fazių pasiskirstymo tolygumas yra 30 % didesnis nei pasiekiamas įprastu presavimu, todėl žymiai pagerėjo atsparumas dilimui. Tačiau reikia pažymėti, kad sukepinimo procese gali susidaryti uždaros 1-3 μm skersmens poros. Šios mikroskopinės savybės reikalauja specialaus įvertinimo, kai taikomos tam tikros dinaminės apkrovos.
4. Dvigubo paviršiaus savybės
MIM dalių paviršius pasižymi unikalia dviguba charakteristika: įpurškimo -liejimo paviršius išlaiko veidrodinį formos pernešimo paviršių (siekia Ra 0,4 μm), o sukepintas laisvas paviršius pasižymi tik miltelių metalurgijai būdinga mikroporinga struktūra (Ra 1,6-3,2 μm). Ši charakteristika lemia skirtingą pritaikymą medicinos prietaisuose – paviršiuose, kurie liečiasi su žmogaus audiniais, išlaikomos sukepintos mikroporos, kad būtų skatinamas biologinis suderinamumas, o mechaniniai susiliejantys paviršiai apdailinami iki veidrodinės apdailos. Optiniame lauke, pridedant 0,5–1% retųjų žemių oksidų (pvz., Y2O3), galima sukepinti veidrodinį pagrindą, kurio paviršiaus apdaila yra 0,1 μm.
5. Laipsniškos precizinio valdymo charakteristikos
The dimensional accuracy of MIM parts typically exhibits a three-tiered distribution: basic dimensions (>10 mm) valdomi iki ±0,3 % tolerancijos, vidutinės savybės (1-10 mm) siekia ±0,1 %, o smulkios struktūros (<1mm) can achieve ±0.05%. This precision makes the MIM process significantly advantageous in the field of precision transmission. For example, in the production of watch escape wheels, a tooth pitch diameter of 2mm can maintain a repeatability of ±5μm. However, parts with large variations in wall thickness (such as 3mm walls coexisting with 0.5mm thin walls) are prone to sintering distortion, and reinforcing ribs are often required to balance shrinkage stresses.
6. Kombinuotos pašto{1}}apdorojimo stiprinimo funkcijos
Kad atitiktų specializuotus veikimo reikalavimus, MIM dalyse dažnai naudojamas tolesnio{0}}apdorojimo metodų derinys. Nitriduojant galima pasiekti 1200 HV paviršiaus kietumą, o reguliuojamo sluoksnio gylis – 20-50 μm; šveitimas gali padidinti nuovargio gyvenimą 3-5 kartus; ir HIP (karštas izostatinis presavimas) gali visiškai pašalinti vidinį poringumą. Dalims, kurioms reikalingas laidumas, beelektrinis nikeliavimas gali pasiekti vienodą 5–10 μm dangą, sumažinant kontaktinį atsparumą dviem dydžiais. Puikus šių papildomo apdorojimo metodų suderinamumas su MIM substratu išplečia jų taikymo galimybes.
MIM technologija vystosi link kelių{0}}medžiagų kompozitų (tokių kaip gradientinės medžiagos), makro-mikrostruktūrų integravimo (kartu su 3D spausdinimu) ir išmaniosios gamybos (tiesioginės kokybės stebėjimo) link. Modeliavimo technologijos pažanga leido skaitmeniniu būdu nuspėti MIM dalių struktūrines charakteristikas, nuo miltelių dalelių dydžio pasiskirstymo iki veikimo.