在2016年独领风骚的金属加工工艺原来是这样的

新材料在线2018-04-02 00:35:56

1、金属注射成型(MIM)


1.1简介

金属注射成型(Metal Injection Molding,MIM)是一种适于生产小型、三维复杂形状以及具有特殊性能要求制品的近净成形工艺。该技术是将现代塑料注射成形技术引入粉末冶金领域而形成的一门新型粉末冶金近净形成形技术。




1.2工艺流程

将各种微细金属粉末(一般小于20μm)按一定的比例与预设粘结剂,制成具有流变特性的喂料,通过注射机注入模具型腔成型出零件毛坯,毛坯件经过脱除粘结剂和高温烧结后,即可得到各种金属零部件。


MIM流程结合了注塑成型设计的灵活性和精密金属的高强度和整体性,来实现极度复杂几何部件的低成本解决方案。


流程图如下:


MIM工艺流程示意图



1.3适用材料及典型结合剂



表1:MIM适用材料



表2:MIM典型结合剂(*PE:聚乙烯、PP:聚丙烯、PA:聚醛树脂、PS:聚苯乙烯、


PEG:聚乙二醇、PMMA:聚甲基丙烯甲酯、PEA:聚乙烯胺、PEVA:聚乙烯乙烯乙酸共聚物)


1.4金属注射成形(MIM)应用范围

MIM具有常规粉末冶金、机加工和精密铸造方法无法比拟的优势,最突出优点为:


  • 适合各种粉末材料的成形,产品应用十分广泛;

  • 原材料利用率高,生产自动化程度高,适合连续大批量生产。

  • 能直接成形几何形状复杂的小型零件(0.03g~200g);

  • 零件尺寸精度高(±0.1%~±0.5%),表面光洁度好(粗糙度1~5μm);

  • 产品相对密度高(95~100%),组织均匀,性能优异;


因此在轻武器、手表、电子仪器、牙齿矫正支架、汽车发动机零件、电子密封、切削工具及运动器材中得到大量应用。



2、纳米注塑成型技术(NMT)


2.1简介

金属与塑料以纳米技术结合的工艺称为纳米注塑成型技术(NMT)。先对金属表面进行纳米化处理,再将塑料注射在在金属表面,可将镁、不锈钢、钛等金属与硬质树脂结合,实现一体化成型。


2.2工艺流程



NMT工艺流程示意图



2.3适用材料



铝材和铝材的结合


金属基材:

铝及其合金:1000-7000系列(5052、6061、6063、7072、7075)

铜及其合金:CAC16、C110、C5191、C1020、KFC5、KLF194

镁及其合金:AZ-31B、AZ-91D

钛及其合金:KSTI、KS40

不锈钢:SUS-304、SUS-316、316L及其他铁系列合金(MIM304L)



结合样件形式


塑料基材:

PPS:宝理PPS5120(白)/PPS 1135(黑)/ PPS F458A(黑)

东漕BGX120(黑)/BGX140(黑)/BGX545(黑)

PBT

PA(Nylon尼龙):黑色(包括PA6、PA66)

PPA:多种颜色


2.4应用范围

NMT产品可拓展到很广阔的领域,包括各类3C电子产品外壳及汽车零部件等。

NMT技术在对薄壁化要求高的领域如手机外壳设计制造等行业大放异彩,可以实现只通过金属嵌件成型就在金属壳体上形成复杂的树脂凸台,不需要金属壳体上打孔。此外,它还可以帮助减少金属框体的机械加工工序,降低成本。



HTC电池盖,图片来源:长盈精密



车载电脑控制盒NMT成型过程,图片来源:亚猎士ALEXRIMS


3、LDS

3.1 LDS简介

LDS是利用数控激光直接把电路图案三维打印在塑料件表面的技术。加工时间短,精度高且电路图案不受实物器件的几何形状限制



努比亚Z5的后盖设计,采用了LDS技术


3.2工艺流程


如下图所示:


资料来源:濠暻科技,新材料在线整理



LDS工艺过程


3.3 LDS工艺优势

相比较传统的加工工艺,LDS技术拥有以下几个优点,也正因为此,其现在的应用领域相当广泛:


  • 设计灵活,节省空间:三维电路载体,可供利用的空间增加;器件更小、更轻;功能更多,设计自由度更大,有可能实现创新性功能。

  • 柔性制造:印制电路(PCB)工艺修改图案需要修改菲林,修改外形需要修改模具,而LDS工艺只要修改CAD数据,优势明显。

  • 环境友好:制造过程无污染、无高压、无废水、无强电、无噪音

  • 技术效率极高:产品生产周期短,激光系统耐用、少维护,适合7X24不间断生产,并且故障率低


3.4应用领域


  • 射频及通信行业: 手机天线、笔记本天线等;



  • 汽车及运输设备制造行业,体现在减轻重量、提供耐用性;



  • 电子电气领域



  • 医疗设备领域


适用于高密度医疗器械的集成式小螺距


另有 精密仪器&测量及军事/航空工业等。


4、数控机床——CNC

4.1 简介

CNC俗称“数控机床”,即由程序控制的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,通过计算机译码,使机床执行规定好了的动作,将一块原始的金属板材通过长时间精密加工,最终打造成想要的形状。




4.2 CNC工序流程




4.3 CNC优势

CNC加工由控制系统发出指令使刀具作复合要求的各种运动,适用于工序多,经过多次装夹调整才能完成的零件加工

  • 具有高度柔性,改善劳动条件

  • 加工精度高,加工质量稳定可靠

  • 生产率高,利用生产管理现代化


4.4 CNC应用领域



5、阳极氧化技术


5.1 阳极氧化简介

阳极处理是利用电化学原理,对浸泡在酸性电解液中的金属基材通电,并于其表面生成多孔膜的过程。该膜可吸附染料,进而达成染色的目的。通常铝合金材料被广泛应用于此制程。


5.2工艺流程


5.3技术优势

铝合金的突出特点是密度小,强度高,对其表面进行阳极氧化处理后更能加强其功能性及装饰性。阳极氧化可以实现除白以外的任何颜色,还可通过遮蔽或去除部分氧化层实现双色阳极氧化。目前已经实现无镍封孔,满足欧、美等国家对无镍的要求。



6、工艺比较



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