一、前言
发达国家和地区的金属注射成形(MIM)产品及生产企业,北美企业数量并未显著增加,成规模的主要有十多家,规模、品种和应用领域不断扩大,形成以医疗器械、汽车、五金工具、运动器械、轻武器及航空的应用为特色。欧洲近期MIM厂家数量和应用领域不断扩展,以汽车零部件MIM不锈钢和高温合金大零件和显微注射极小零件的应用开发为特色,成规模的主要有德、法、英、瑞士及荷兰的十多家企业,但在MIM用粉末方面以BASF和Osprey为代表的企业增长很快。以日本为首,包括新加坡、韩国、印度、泰国、中国大陆和台湾的亚洲MIM行业,厂家数量增长*快。日本MIM,规模不断扩大,汽车、医疗、机械和电子等市场领域的发展均衡,在Ti合金、FeSi软磁合金及KOVAR电子封装等新兴材料领域的投入很大。见图1.
国内MIM行业,不锈钢、低合金钢、碳基Fe、Ni等微细原料粉末甚至注射料依赖进口,材质相对单一,产品应用领域以消费电子产品、枪械和口腔医疗器械为主。除少数几家历史较长,逐渐成规模的企业外,装备、质量控制水平等和发达国家相比尚有差距。但由于发展前景好,市场空间大,目前产品领域重叠较小,竞争尚不十分激烈,特别是珠三角和长三角地区,据不完全统计,包括打出MIM名义的MIM企业有60多家。
MIM和切削加工,粉末冶金及铸造的特性的对比见表1
图1 MIM零件在全球各地区的市场分布
表1 MIM和切削加工、粉末冶金及铸造的特性对比
特性 Aspect | 切削加工 | 粉末冶金 | 铸造 | MIM |
重量(g) | 1-10.000 | 5 - 2,500 | 1 - 1,000 | 0.01 - 250 |
公差(%) | < 0.1 | 0.1 | 0.5 - 1.0 | 0.4 - 0.6 |
密度(%理论密度) | 100 | 92 | 99 | 99 |
强度(%max) | 100 | 70 | > 95 | > 95 |
壁厚(mm) | 1 - 100 | 2 - 20 | 2 - 20 | 0.2 - 10 |
表面粗糙度Ra(μm) | 0.2 - 4 | 2 - 5 | 5 | 1 |
二、MIM零件在汽车中的应用
1. 在涡轮增压器中的应用,见图2与图3,图4表示用MIM工艺与传统工艺生产调节环的对比
2. 在汽车齿轮箱中的应用,见图5。
3. 在汽车车身内部的应用,见图6。图7表示利用传统工艺与MIM工艺生产座椅传感器的对比。
图2 MIM在涡轮增压器中的应用
图3 涡轮增压器中应用的MIM零件
传统工艺
●离心铸造与大量的切削加工
MIM工艺
●将环模压成近*终形状
●后续切削加工与切削刀具磨耗少
●废料与生产时间少
图4 用MIM和离心铸造与切削加工生产调节环相比,可减低生产成本
图5 汽车齿轮箱中的应用
图6 车身内部的应用
传统工艺
●为了适合生产工艺,切削加工的零件几何形状简单
MIM工艺
●重量减小 43g→25g
●由于零件的功能性增多,复杂程度增大
●废料与生产时间减少
图7 和切削加工相比,MIM由于增加功能,可降低生产成本
部分资料由BASF公司贺敏经理提供