Pelajaran 9.2MembentukBab 9 · Serbuk dan keramik

Metal injection molding (MIM)

Cetak pasta serbuk-dan-binder, buang binder, sinter

Metal injection molding (MIM) membentuk logam seperti plastik: pasta panas serbuk logam dan binder plastik diinjeksikan ke cetakan. Lalu plastik dibuang dan logam disinter, sehingga komponen menyusut menjadi logam yang hampir padat. Teknik ini membuat komponen kecil yang rumit seperti bagian casing jam tangan, bagian engsel ponsel, dan rahang alat bedah.

Foto: INDO-MIM, CC BY-SA 4.0, melalui Wikimedia Commons

Metal injection molding · campur, cetak, debind, sinterBaris atas mengubah pelet menjadi komponen “green” hasil cetak; baris bawah mengikuti komponen itu saat kehilangan binder dan menyusut. Angka dalam lingkaran sesuai dengan langkah-langkah.

Cara kerjanya

Campur feedstock. Serbuk logam sangat halus, dengan butiran biasanya di bawah 20 µm (seperempat lebar rambut), diaduk dengan binder lilin dan plastik. Pasta berisi sekitar 60% logam menurut volume dan dicacah menjadi pelet.
Cetak. Mesin cetak injeksi (barel berpemanas dengan sekrup berputar) melelehkan binder dan mendorong pasta ke cetakan baja. Keluarlah komponen “green”: bentuk penuh, tetapi 15–20% lebih besar daripada komponen akhir. Runner (saluran umpan) digiling dan dipakai ulang.
Debind. Sebagian besar binder dibuang, biasanya dengan pelarut atau uap kimia lebih dulu, lalu dengan panas lembut. Yang tersisa adalah komponen “brown” yang rapuh: butiran logam yang ditahan jejak binder, penuh pori terbuka.
Sinter. Komponen masuk ke tungku vakum atau hidrogen pada kira-kira 1.200–1.400 °C untuk baja, mendekati (tetapi di bawah) titik leleh. Butiran menyatu dan pori menutup, sehingga komponen menyusut merata sekitar 15–20% dan berakhir 95–99% padat. Perlakuan panas, pelapisan, atau permesinan ringan bisa menyusul.

Fakta kunci

Material: Kebanyakan baja tahan karat (seperti 17-4PH dan 316L) dan baja paduan rendah; juga titanium, paduan tungsten, kobalt-krom, dan paduan magnetik
Komponen khas: Bagian casing jam tangan, bagian engsel, roda gigi kecil, braket ortodonti, rahang alat bedah, komponen kunci dan senjata api
Ukuran komponen: Kecil: biasanya 0,1–100 g, dari seukuran ujung jari hingga telapak tangan
Presisi: Sekitar ±0,3–0,5% dari dimensi (sekitar ±0,05 mm pada fitur 10 mm)
Hasil permukaan: Halus, kira-kira Ra 0,8–1,6 µm (Ra adalah tinggi rata-rata tonjolan permukaan), menyalin cetakan
Ukuran batch yang cocok: Volume tinggi: biasanya 10.000 hingga jutaan komponen per tahun
Biaya perkakas dan mesin: Cetakan kira-kira $10.000–100.000; mesin cetak, unit debinding, dan tungku masing-masing berharga ratusan ribu dolar
Kecepatan: Pencetakan: satu tembakan setiap 10–60 detik, sering beberapa komponen per tembakan; debinding dan sintering butuh banyak jam, sering sehari atau lebih per batch

Kekuatan dan batasan

Kekuatan

Bentuk 3D rumit, dinding tipis, dan detail halus yang mahal jika dimesin
Kepadatan 95–99%, sehingga kekuatan mendekati logam padat
Menangani paduan yang sulit dimesin, seperti baja tahan karat dan titanium
Sedikit limbah: runner didaur ulang menjadi feedstock baru

Batasan

Hanya komponen kecil: penampang tebal melakukan debind dengan lambat dan bisa retak atau melorot
Penyusutan 15–20% harus diprediksi dengan tepat saat cetakan dirancang
Cetakan mahal dan siklus debind-dan-sinter panjang; butuh volume besar
Serbuk halus lebih mahal daripada serbuk press-and-sinter biasa

Di mana dipakai

Elektronik konsumenBagian engsel ponsel, baki kartu SIM, komponen kamera dan konektor
Medis dan gigiBraket ortodonti, rahang dan gagang alat bedah
Jam tangan dan perhiasanCasing jam tangan, gesper, mata rantai gelang
OtomotifVane turbocharger, komponen injektor bahan bakar, komponen kunci dan sensor
Senjata apiPelatuk, hammer, pengaman, dan komponen mekanisme kecil lainnya
Perkakas dan kunciKomponen kunci, roda gigi kecil, komponen perkakas listrik

Cara mengenalinya

Komponen baja kecil dan rumit dengan permukaan halus bernuansa satin dan detail tajam, seperti komponen plastik cetak yang terbuat dari logam.
Bekas bulat kecil dari pin pelontar dan bekas gate kecil tempat pasta masuk ke cetakan.
Garis pisah samar tempat kedua belahan cetakan bertemu.
Ketebalan dinding merata, rusuk, dan kantong berongga, khas komponen cetak, bukan hasil mesin.

Bandingkan dengan

Metalurgi serbuk9.1menekan serbuk di die; lebih murah untuk bentuk sederhana dan datar, tetapi meninggalkan lebih banyak pori.Cetak injeksi2.1mesin dan gagasan cetakan yang sama, tetapi plastik tetap berada di dalam komponen.Investment casting1.2juga membuat komponen baja rumit, biasanya yang lebih besar, dengan menuang logam cair ke cangkang keramik.

Tonton

AMT Pte. Ltd. · Empat langkah dan jenis komponen yang dibuat MIM

GKN Powder Metallurgy · Bagaimana binder pergi dan seberapa besar komponen menyusut

MPP · Mesin cetak, tungku, dan komponen jadi sungguhan

Zimmer Group · Rantai proses lengkap dari pabrikan, dari sel pencetakan hingga komponen

Lihat foto asli

Wikipedia: Metal injection molding — ikhtisar langkah, material, dan kegunaan
Pencarian foto Wikimedia Commons

Ingat

MIM adalah cetak injeksi plastik dengan pasta berisi logam, diikuti pembuangan binder dan sintering.
Komponen menyusut 15–20% di tungku, sehingga cetakan dibuat lebih besar sebesar itu persis.
Ini proses andalan untuk komponen logam kecil yang rumit dalam jumlah besar.