Le moulage par injection de poudre métallique est une méthode de fabrication qui combine la technologie de moulage par injection de plastique et la technologie de métallurgie des poudres, qui permet de produire efficacement des pièces métalliques de forme complexe et de haute-précision, particulièrement adaptées aux produits à structures fines et à forte demande, tels que les engrenages. Son principal avantage réside dans l'obtention d'une complexité géométrique que l'usinage traditionnel ne peut pas atteindre via un moulage unique-, tout en réduisant considérablement le gaspillage de matériaux et les coûts de post-traitement, ce qui en fait un choix important pour remplacer la découpe, le moulage de précision et d'autres processus dans la fabrication moderne.
1, principes techniques et flux de processus
La clé de la technologie MIM réside dans le système mixte de poudre métallique et de liant, utilisant généralement une poudre métallique sphérique avec une taille de particule inférieure à 20 microns (comme l'acier inoxydable, l'acier allié, l'alliage de titane, etc.), mélangée à un liant thermoplastique (tel que la cire, le polyéthylène) dans une certaine proportion pour produire une alimentation fluide. Injectez la matière première dans la cavité du moule via une machine à injection pour former un corps vert conforme à la conception de l'engrenage. Par la suite, la majeure partie du liant est éliminée par des procédés de dégraissage (dégraissage au solvant, dégraissage thermique ou dégraissage catalytique), puis les particules métalliques sont densifiées dans un four de frittage à haute température.
Par rapport à l'usinage d'engrenages traditionnel, le MIM élimine plusieurs processus tels que le tournage, le taillage et la meulage. Par exemple, si les engrenages hélicoïdaux d'une boîte de vitesses de voiture sont usinés par découpe, ils doivent passer par des étapes telles que le forgeage grossier, l'usinage grossier, le traitement thermique et le meulage de précision. MIM peut former directement des profils de dents, des trous d'arbre et même des textures de surface, ne nécessitant qu'une petite quantité d'usinage de précision (comme la cémentation et le durcissement) avant de pouvoir être utilisés.
moulage par injection de poudre métallique
2, applications typiques de la formation d'engrenages complexes
Micro-engrenages : MIM est particulièrement adapté à la production de micro-engrenages avec un module de 0,2-1 mm. Les processus traditionnels sont difficiles à traiter de si petites structures en raison des limitations des outils, tandis que le MIM peut être produit en série et maintenir la cohérence.
Engrenages irréguliers : pour les engrenages non-standards (tels que les engrenages non-circulaires et les engrenages combinés), MIM peut réaliser un moulage intégré. Après formage, la résistance globale est améliorée et le risque de déformation par soudage est évité.
Engrenage intégré fonctionnel : le moulage par injection de poudre métallique permet l'intégration de structures supplémentaires telles que des brides et des bossages sur l'engrenage. Le siège de roulement est intégré à l'engrenage via MIM, réduisant les erreurs d'assemblage et améliorant la précision de la transmission de 15 %.
3, Avantages technologiques et avantages économiques
Liberté de conception : MIM peut former des caractéristiques telles que des côtés concaves, des parois fines (0,3 mm la plus fine) et des micro-trous. Par exemple, les trous de dissipation thermique des engrenages des outils électriques peuvent être directement moulés dans le moule, éliminant ainsi le coût du perçage ultérieur.
Contrôle des coûts : Bien que le coût de développement du moule soit relativement élevé, le coût d’une pièce unique diminue considérablement lors de la production en série.
Propriétés du matériau : l'engrenage fritté est proche des propriétés mécaniques des pièces forgées, avec une résistance à la traction de 500 à 1 500 MPa, et peut répondre à des exigences particulières telles que la résistance à l'usure et à la corrosion en ajustant le rapport d'alliage.
Avec l'augmentation de la demande de pièces de transmission de précision dans des domaines tels que les véhicules à énergies nouvelles et l'électronique grand public, le moulage par injection de poudre métallique continuera à remplacer les méthodes de traitement traditionnelles et deviendra le processus de référence pour la fabrication d'engrenages complexes. Avec l'intégration de technologies telles que l'impression 3D et l'inspection qualité par l'intelligence artificielle, ses limites d'application dans le domaine des engrenages hautes-performances seront encore élargies.