Proces, voordelen en tips voor het spuitgieten van metaal

Spuitgietproducten van metaal
Spuitgietproducten van metaal
Bron: https://www.designworldonline.com

Metaalspuitgieten, meestal afgekort tot MIM, wordt vaak gebruikt om kleine metalen onderdelen met complexe ontwerpen te maken. Hoewel het proces vergelijkbaar is met kunststof spuitgieten, zijn er een paar opmerkelijke verschillen die het uniek maken. Leer wat spuitgieten van metaal inhoudt en hoe je het kunt gebruiken voor je project met metalen onderdelen.

Wat is metaalspuitgieten?

Spuitgieten van metaal (MIM) beschrijft het proces waarbij kleine, ingewikkelde metalen producten worden gemaakt met behulp van een conventionele spuitgietmachine. Het wordt ook wel spuitgieten van metaalpoeder genoemd omdat metaalpoeder het hoofdingrediënt is.

De geschiedenis van het spuitgieten van metaal gaat terug tot het einde van de jaren 1970 toen Raymond Wiech wordt toegeschreven dat hij de technologie heeft ontwikkeld. Sindsdien is het proces gestaag in populariteit toegenomen en wordt het gebruikt om onderdelen te maken in verschillende industrieën, waaronder de lucht- en ruimtevaart, de auto-industrie en de medische sector.

Metalen spuitgietproces
Metalen spuitgietproces
Bron: https://www.researchgate.net

Hoe werkt metaalspuitgieten?

Spuitgieten van metaal werkt door de verwerkbaarheid van kunststoffen te combineren met de stijfheid en sterkte van metalen. Een mix van metaalpoeder en polymeerbindmiddelen wordt gebruikt om een grondstof te maken en wordt gevormd in een spuitgietmachine, hoewel er vaak extra stappen nodig zijn. Laten we beginnen met de machine zelf.

Metaal Spuitgietmachine

De spuitgietmachine voor metaal is niet anders dan een standaard spuitgietmachine. Hij bestaat uit de typische onderdelen, zoals een injectie-eenheid, sluiteenheid, matrijs en controlesystemen.

De injectie-eenheid bestaat uit een trechter om het materiaal te ontvangen en een heen en weer bewegende schroef om het te smelten. Deze schroef duwt de grondstof ook in de mal waar het onder druk wordt gehouden terwijl het afkoelt om het afgewerkte onderdeel te produceren.

De sluiteenheid houdt de twee helften van de metalen spuitgietmatrijs samen en zorgt ervoor dat ze stevig vastgeklemd blijven wanneer het tijd is om te gieten. Het besturingssysteem controleert de injectiedruk en -snelheid, de temperatuur en andere kritieke parameters om ervoor te zorgen dat het onderdeel correct wordt geproduceerd.

Producten voor metaalspuitgieten

In de spuitgietindustrie resulteert het gebruik van MIM in een groot aantal onderdelen en producten. Van kleine onderdelen voor consumentenelektronica tot auto-onderdelen, medische implantaten, onderdelen voor de ruimtevaart en zelfs juwelen - de mogelijkheden zijn eindeloos.

Meestal is MIM het meest geschikt voor complexe vormen met ingewikkelde details die anders onmogelijk of te duur zouden zijn om met andere methoden te produceren. Voorbeelden van spuitgiettoepassingen zijn:

  • Medische implantaten
  • Orthodontische beugels
  • Auto-onderdelen
  • Onderdelen voor de ruimtevaart

Het is goed om te weten dat metaalspuitgietproducten momenteel beperkt zijn tot onderdelen die kleiner zijn dan 5 cm en meestal tussen de 5-100 gram wegen, hoewel grotere onderdelen geproduceerd kunnen worden.

Diagram stroomdiagram metaalspuitgieten
Diagram stroomdiagram metaalspuitgieten
Bron: https://www.sciencedirect.com

Proces voor metaalspuitgieten

Het metaalspuitgietproces begint met het mengen van metaalpoeder en een bindmiddel om een zogenaamde grondstof te vormen. Dit wordt in de spuitgietmachine geïnjecteerd. Bindmiddelen voor metaalinjectie kunnen van alles zijn, van polymeren tot hars en was.

Zodra de grondstof is gevormd, meestal in de vorm van korrels en een metaal-bindmiddelverhouding van 60:40, kan het vormproces beginnen. Dit zijn de stappen:

1. De metalen spuitgietgrondstof wordt verwarmd en in de spuitgietmachine gegoten. Hier wordt het verwarmd en naar voren geduwd door een schroef.

2. De spuitgietmachine duwt het materiaal onder druk in een verwarmde holte of voorvorm. Deze voorvorm geeft de gewenste vorm aan het eindproduct.

3. De mal wordt groter gemaakt dan de gewenste productgrootte. Dit is om rekening te houden met het krimpen van het materiaal wanneer het bindmateriaal in de volgende stap wordt verwijderd.

4. Het vaste deel wordt uit de mal geworpen en het bindmiddel wordt verwijderd. Dit kan op verschillende manieren gebeuren, zoals met hitte, katalysator of andere middelen. solventextractie.

5. Het onderdeel wordt dan gesinterd. Bij het spuitgieten van metaal verhoogt sinteren de algemene dichtheid van het materiaal door de deeltjes samen te smelten zodat ze een vaste structuur vormen en de uiteindelijke sterkte bereiken. Het verwijdert ook eventueel overblijvend bindmateriaal.

Sinteroven voor metaalspuitgieten
Sinteroven voor metaalspuitgieten
Bron: https://www.sciencedirect.com

Voordelen en nadelen van metaalspuitgieten

Waarom zou je metaalspuitgieten willen gebruiken voor je onderdelen en componenten? Een blik op de voor- en nadelen kan enig perspectief bieden.

Voordelen van metaalspuitgieten

De voordelen van metaalspuitgieten variëren van de complexiteit van onderdelen tot de flexibiliteit van het ontwerp. Hier zijn redenen waarom je zou kunnen kiezen voor metaalspuitgieten:

Hoog volume: Het metaalspuitgietproces is zeer geschikt voor massaproductie, wat resulteert in lagere stukkosten dan bij traditionele machinale bewerking.

Complexe ontwerpen: Met metaalspuitgieten kun je complexe onderdelen en componenten maken met ingewikkelde geometrieën en gedetailleerde kenmerken.

Materiaalopties: Er zijn veel opties voor metalen spuitgietmaterialen, roestvrij staal, titaniumlegeringen, koperlegeringen, koolstofstaal, nikkellegeringen enzovoort, wat verschillende eigenschappen betekent voor verschillende toepassingen.

Weinig afval: Aangezien de grondstof van metaalpoeder en polymeerbindmiddel wordt gemengd, kan overtollig materiaal worden hergebruikt in toekomstige batches.

Duurzame onderdelen: Metalen spuitgietonderdelen zijn zeer duurzaam en slijtvast. Dat maakt ze ideaal voor diverse toepassingen.

Nauwe toleranties: De toleranties bij het spuitgieten van metaal kunnen heel nauw zijn. Dit is geschikt voor veel toepassingen met hoge precisie.

Nadelen van metaalspuitgieten

Hoewel spuitgieten van metaal veel voordelen heeft, moet je ook rekening houden met enkele nadelen. Hier zijn mogelijke nadelen van metaalspuitgieten:

Duur gereedschap: De kosten van metaal spuitgieten tooling kan vrij hoog zijn in vergelijking met andere methoden. De hoge kosten voor het spuitgieten van metaal omvatten ook de kosten van de grondstoffen.

Lange levertijd: Het toolingproces kan enkele weken duren, wat langer is dan andere processen.

Metalen spuitgietonderdelen, klein en met unieke geometrieën
Metalen spuitgietonderdelen, klein en met unieke geometrieën
Bron: https://www.core77.com

Metaalspuitgieten vs. machinale bewerking Bewerking

Spuitgieten en machinaal bewerken van metaal zijn twee populaire methodes om onderdelen te maken, maar ze hebben elk hun voor- en nadelen. Om je te helpen metaalspuitgieten vs. machinale bewerking te vergelijken, zijn hier enkele belangrijke feiten over de twee processen.

  • Bij metaalspuitgieten wordt een bindmiddel gemengd met een metaalpoeder en in een holte gespoten om het te vormen. Bij machinale bewerking daarentegen worden massieve blokken metaal gebruikt en gevormd met behulp van computergestuurd snijwerktuigen.
  • Voor het spuitgieten van metaal is een mal nodig, maar voor machinale bewerking niet. In plaats daarvan worden snijgereedschappen en machines gebruikt om het metaal vorm te geven.
  • In termen van kosten kan het spuitgieten van metaal duurder zijn door de kosten van het gereedschap vooraf. Machinale bewerking heeft over het algemeen lagere aanloopkosten, maar kan meer materiaal vereisen, afhankelijk van hoe complex het product is.
  • Bovendien produceert het metaalspuitgietproces minder afvalmateriaal, terwijl machinale bewerking vaak een grote hoeveelheid schroot en bramen veroorzaakt.

Over het algemeen heeft elk proces zijn voor- en nadelen, dus het is belangrijk om de vereisten van je project te beoordelen en te bepalen wat voor jou de beste optie is.

Conclusie

Spuitgieten van metaal is een veelzijdig proces dat zeer geschikt is voor massaproductie en complexe ontwerpen. Het vereist minimaal afval, heeft nauwe toleranties en produceert duurzame onderdelen. Hoewel het meer stappen vereist dan kunststof spuitgieten en machinale bewerking, wegen de voordelen vaak op tegen de tijd en kosten die ermee gepaard gaan.

Inhoudsopgave
Laatste berichten
Neem contact met ons op
nl_NLDutch