Aplicación de polvo de aleación de titanio en el campo MIM de moldeo por inyección de metal

Aplicación de polvo de aleación de titanio en el campo MIM de moldeo por inyección de metal

1: Estudio de Zhongwei y la Universidad Central del Sur sobre moldeo por inyección de titanio

El titanio y las aleaciones de titanio tienen las ventajas de baja densidad, alta resistencia específica, ausencia de magnetismo, resistencia a la corrosión y buena biocompatibilidad. Son materiales estructurales metálicos de alta calidad y materiales funcionales. Han sido ampliamente utilizados en la industria aeroespacial, automotriz, generación de energía, biomedicina y otros campos, y son conocidos como el "tercer metal" y "metal estratégico" en desarrollo después del acero y el aluminio. Sin embargo, el punto de fusión y la dureza del titanio y las aleaciones de titanio son altos, y sus propiedades de procesamiento, formación y corte son deficientes. Por lo tanto, el equipo que utiliza métodos de procesamiento tradicionales es costoso, ineficiente, costoso y el desperdicio de material es grande, lo que limita en gran medida el alcance de su aplicación. El moldeo por inyección de metal (mim) es un proceso de formación casi neta formado por la combinación de la tecnología de pulvimetalurgia con la tecnología de moldeo por inyección de plástico. tiene las ventajas de una alta tasa de utilización de materias primas, ajuste de composición flexible y bajo costo de producción por lotes. puede producir piezas de gran dimensión y alta precisión, y es un método ideal para preparar titanio y aleaciones de titanio. La aleación ti-6a1-4v más común en las aleaciones de titanio pertenece a la aleación martensítica bifásica plus. Contiene un 6 por ciento de aluminio de elemento estable. Se mejora la fuerza de fase. Como vanadio de estabilizador, reducido más y la temperatura de transición de. La aleación Ti-6a1-4v fue desarrollada por primera vez por los Estados Unidos en 1954. Es ampliamente utilizada en la industria aeroespacial y es el pilar principal de la aleación de titanio estadounidense. Más tarde, la aleación ti-6a1-4v se convirtió gradualmente en una aleación de titanio internacional. En la producción y aplicación de aleaciones de titanio en China, la aleación ti-6a1-4v también desempeñó un papel importante, que se denominó tc4.

Tecnología de moldeo por inyección de metal de titanio a otros métodos de fabricación:

El proceso mim de la aleación de titanio tc4 incluye principalmente la preparación del polvo, la mezcla, el moldeo por inyección, el desengrasado, la sinterización y el tratamiento posterior necesario. Qinhuangdao Zhongwei Precision Parts Co., Ltd. estudió con la Universidad Central del Sur en 2004 y descubrió que las propiedades de las piezas moldeadas por inyección de aleación de titanio tc4 se veían afectadas principalmente por la densidad relativa, el contenido de carbono y oxígeno y la microestructura. La sinterización, como último proceso en el moldeo por inyección de metales, es muy importante para el rendimiento final de los productos. Los parámetros del proceso de sinterización (como la temperatura, el tiempo, la atmósfera, la tasa de aumento y disminución de la temperatura, etc.) afectan directamente el rendimiento y la precisión dimensional de los productos y realizan la producción cuantitativa de productos.

2: Aplicación de moldeo por inyección de titanio en varios campos.

1: Aplicación de moldeo por inyección de titanio en relojes

Los relojes de pulsera generalmente están hechos de varios metales preciosos y acero refinado. Los metales preciosos generalmente se utilizan para relojes sofisticados de marcas de alta gama, como oro, platino, oro de lotería, etc.; El acero refinado es principalmente acero 316L y acero 904L patentado por Rolex.

Sin embargo, con el progreso de la ciencia y la tecnología, se han aplicado cada vez más materiales de alta tecnología a la fabricación de relojes, como cerámica de alta densidad, fibra de carbono, zafiro y titanio metálico. Hoy hablaré sobre la aplicación del titanio en los relojes.

Debido al aumento general en el precio de los relojes de acero, la gente quiere urgentemente encontrar un nuevo tipo de material para reemplazar el material de acero refinado. Muchas aleaciones no son tan duras y plásticas como el acero refinado, o el costo es demasiado alto. Después de eliminar lotes de aleaciones, los relojeros comenzaron a centrarse en el material de aviación especial "metal de titanio".

¿Qué es el titanio? El titanio es un elemento metálico que se encuentra en la corteza terrestre. Es un polvo brillante y brillante de metal o gris plateado o gris oscuro. Sus compuestos se pueden encontrar en casi todas las rocas ígneas y depósitos de placeres de titanio. Las materias primas son abundantes, por lo que el precio es mucho más barato que el de los metales preciosos, que se utilizan ampliamente en la industria aeroespacial, médica y de la industria.

Muchas características del titanio lo hacen muy valioso en la industria y el comercio:

1. Dureza: la dureza del titanio es un 30 por ciento mayor que la del acero;

2. Textura ligera: el titanio pesa 47,90 escalas atómicas, casi un 50 por ciento más ligero que el acero;

3. Resistencia a la corrosión: cuando el titanio se expone al aire, su superficie formará una película de óxido fuerte y apretada, que puede resistir la corrosión de otros metales por diferentes sustancias. Es particularmente eficaz para la erosión del agua salada.

El titanio como material relojero tiene muy buenas ventajas, tales como:

1. Los relojes de aleación de titanio son cómodos de llevar porque son sorprendentemente ligeros;

2. El titanio es antialérgico, no contiene níquel y es muy cómodo de usar incluso cuando la piel está sudando;

3. Debido a que el titanio es más duro que el acero, los relojes de titanio son más duraderos;

4. La resistencia a la corrosión hace que el titanio sea particularmente adecuado para relojes de buceo;

Omega Haima ha lanzado una variedad de relojes de buceo de titanio, y sus logros duales en resistencia al agua y resistencia a la corrosión también prueban que la aplicación de titanio en relojes a prueba de agua es un gran éxito.

Con la investigación adicional sobre el metal titanio, más y más marcas de relojes pueden lanzar relojes hechos de metal titanio en el futuro. No está claro si pueden reemplazar al acero como la primera opción de materiales para relojes.

2: Aplicación de moldeo por inyección de metal de titanio en accesorios de precisión de pistola

Gatillo de pistola de titanio: los componentes de titanio moldeados por inyección de metal se utilizan actualmente en aplicaciones de alto rendimiento, como la fabricación de gatillo de pistola (en términos de resistencia a la fatiga y peso ligero), en las que el titanio proporciona un rendimiento excelente. Debido al alto costo de los materiales, su uso aún es limitado. A medida que cae el precio del polvo de titanio, se espera que el mercado de componentes MIM de defensa crezca rápidamente.

Rotores "de seguridad y armados": Los rotores militares de "seguridad y armados" se utilizan para dispositivos explosivos utilizados por el Departamento de Defensa de EE. UU. Los componentes de acero inoxidable 316L están hechos de metal moldeado por inyección, con una densidad de 7,6 g/cm3. Tiene una resistencia máxima a la tracción de 75000 psi, un límite elástico de 25000 psi, un alargamiento del 50 por ciento y una dureza de 67 HRB.

Parte de seguridad de la empuñadura de barrido superior de pistola: Colt, EE. UU.

Las piezas de seguridad de la pistola utilizada en la pistola calibre 45 fabricada por Manufacturing Company, LLC. tienen varias funciones, como evitar que se dispare el gatillo, proteger el martillo de lastimar la mano del tirador cuando se acciona la pistola e interactuar con la palma del tirador para mayor comodidad. Esta pieza compleja está hecha de acero inoxidable MIM17-4PH con una densidad de 7,6 gcm3

Está hecho por fundición de inversión tradicional y contiene las piezas de seguridad, que requerirán una gran cantidad de procesamiento secundario. Además de mejorar la productividad y producir piezas más uniformes, el proceso de moldeo por inyección de metal también ahorra costos y acorta el tiempo de entrega al cliente. Colt lo ha probado con 10000 ciclos para calificar la pieza.

3: soporte de ortodoncia

Soporte de ortodoncia de moldeo por inyección de metal de aleación de titanio producido por Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd

La tecnología de piezas MIM se utilizó por primera vez en el tratamiento médico para fabricar algunos aparatos ortopédicos dentales. Estos productos de precisión son de tamaño muy pequeño y tienen buena biocompatibilidad y resistencia a la corrosión. El material principal utilizado es acero inoxidable 316L. Ahora muchas empresas se están moviendo al campo de la aleación de titanio. La aleación de titanio tiene las ventajas de una buena densidad, un peso más ligero y una mejor compatibilidad biológica. Los brackets de ortodoncia siguen siendo los principales productos en la industria MIM.

La empresa Forestadent de Alemania ha producido un bracket de ortodoncia con gancho bidireccional con tecnología MIM. La fuerza de retención mecánica se puede aumentar en un 30 por ciento. El pulido con MIM después de la formación de una sola vez puede reducir en gran medida la fricción entre el soporte y el arco de alambre. BjornLudwig ha confirmado que este producto tiene un papel positivo en la cirugía de ortodoncia.

4: Partes del implante de rodilla

Piezas de implantes de rodilla moldeadas por inyección de metal de aleación de titanio producidas por Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd

El progreso de la tecnología de piezas MIM en el campo de la implantación humana es relativamente lento, principalmente porque la certificación y aceptación de los productos necesitan un largo período.

En la actualidad, la tecnología MIM se puede utilizar para producir piezas que reemplazan parcialmente huesos y articulaciones, y los materiales metálicos utilizados son principalmente aleaciones de Ti.

En términos de biocompatibilidad, se preparó titanio poroso con un 60 por ciento de porosidad mediante tecnología MIM, y se prepararon microesferas de gelatina de liberación sostenida mediante un método mejorado de entrecruzamiento por polimerización por condensación y se recubrieron sobre la superficie de titanio poroso.

Los resultados mostraron que las microesferas de gelatina de liberación sostenida recubiertas de titanio poroso no tenían citotoxicidad y podían usarse como un buen material para implantes médicos.

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. ha utilizado con éxito Ti-6Al-4V para producir piezas de muestra de rodilla para implantes humanos. El implante soporta principalmente presión después de ingresar al cuerpo humano y tiene buena biocompatibilidad. Después de la formación MIM, se lleva a cabo el prensado isostático en caliente, seguido del granallado, pulido y anodizado para obtener un mejor rendimiento de la superficie, reducir la fricción con el cuerpo humano y mejorar la compatibilidad y la vida útil.

5: Anclaje de tornillo de sutura

El moldeo por microinyección de metal, μ MIM) es una tecnología de formación desarrollada por el Instituto de Investigación IFAM en Alemania, que consiste en aplicar orgánicamente la tecnología MIM a la preparación de piezas con dimensiones hasta el nivel de micrómetros.

En términos generales, μ MIM se puede utilizar para producir dos tipos de productos:

① Piezas con un tamaño de micrómetro y una masa de varios miligramos;

② El tamaño de apariencia de la pieza es similar al tamaño de la pieza de moldeo por inyección tradicional, pero el tamaño de la estructura local es hasta el nivel de micrómetros.

En los últimos años, el moldeo por microinyección se ha convertido en un foco de investigación en el campo del moldeo por inyección. Con el desarrollo de maquinaria moderna hacia la miniaturización, la aplicación del micromoldeo por inyección será cada vez más extensa.

En la actualidad, Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. y el Centro de Investigación de la Universidad Central del Sur tienen tecnología μ MIM que se ha aplicado con éxito a la producción de micropartes de dispositivos médicos, como espectrómetros, placas de titulación, etc. El tamaño de la estructura del producto ha alcanzado el nivel de micras, y el espesor de pared mínimo es de 50 μ m.

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd μ El ancla de sutura producida por la tecnología MIM para operaciones quirúrgicas es solo del tamaño de la cabeza de un fósforo.

6: cabeza de golf

Para obtener más información, haga clic en el sitio web de la empresa:https://www.zw-metalware.com/injection-molded-parts/titanium-alloy-golf-head-metal-injection.html

7: tubo acústico para audífonos

La tecnología MIM también se puede utilizar para producir partes de varios dispositivos médicos.

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. utiliza la tecnología MIM para producir un tubo de sonido para audífonos para una empresa alemana, que tiene el efecto de mejorar la frecuencia del sonido y promover la audición.

Este tipo de tubo de sonido para audífonos con forma compleja se puede obtener mediante sinterización después de la formación MIM. Para suavizar la superficie del tubo de sonido, solo es necesario pasar por un proceso de limpieza con chorro de arena con perlas de vidrio más adelante.

La densidad del tubo acústico es superior a 7,65 g/cm3, la resistencia máxima a la tracción puede alcanzar 480 MPa, el límite elástico 150 MPa, el alargamiento 45 por ciento y la dureza superficial máxima 100 HRB. La tecnología MIM puede reducir el costo en un 20 por ciento en comparación con el proceso de producción tradicional anterior.

La tecnología MIM también se puede utilizar para producir muchos productos en el tratamiento médico, incluidos los stents de terapia intervencionista, el blindaje contra la radiación de las jeringas de aleación de tungsteno de alta densidad, los manipuladores microquirúrgicos, las piezas del endoscopio con microbomba, los inhaladores de medicamentos, etc.

8: Herramientas quirúrgicas

Se requiere que las herramientas quirúrgicas tengan alta resistencia, baja contaminación sanguínea y poder lograr procedimientos de desinfección agresivos. La flexibilidad de diseño de la tecnología MIM puede cumplir con la aplicación de la mayoría de las herramientas quirúrgicas. Al mismo tiempo, también tiene las ventajas de la tecnología. Puede fabricar varios productos de metal a bajo costo. Está reemplazando gradualmente la tecnología de producción tradicional como el principal método de fabricación.

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. ha desarrollado una garra de aleación de titanio utilizando tecnología MIM. Se produce mediante un proceso de moldeo por inyección de aleación de titanio, con una densidad de más de 8,5 g/cm3. Se puede usar para agarrar objetos en el cuerpo humano durante la cirugía y tiene la función de pinzas. Su diseño es bastante complejo y requiere una alta precisión de producción.

La sinterización posterior al conformado con tecnología MIM puede alcanzar un alto nivel de tolerancia, y no requiere una gran cantidad de procesos de tratamiento posteriores para evitar dañar la forma lineal y geométrica de la garra.

Es difícil producir este tipo de garra de acero inoxidable con formas complejas mediante fundición o mecanizado, lo que requiere un ciclo de producción largo y un costo elevado. El uso de la tecnología MIM para fabricarlo puede ahorrar un 60 por ciento del costo.

Las herramientas quirúrgicas desechables deben desarrollar un proceso que pueda producirse en masa a bajo costo. Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. utiliza tecnología MIM para producir un conjunto de eje, que se utiliza en un nuevo tipo de instrumentos quirúrgicos desechables. El costo es solo de 1/4 a 1/5 del de una máquina herramienta CNC suiza, la densidad es de 7,5 g/cm3, la resistencia máxima a la tracción es de 1190MPa, el límite elástico es de 1090MPa, el alargamiento es 6,0 por ciento, y la dureza máxima es de 33 HRC.

El proceso de fabricación de este producto es el siguiente: en primer lugar, se forman dos piezas de eje de 178 mm de largo mediante tecnología MIM, luego se sueldan dos piezas con láser y luego se realiza el mecanizado y tratamiento térmico posterior. Para cumplir con los requisitos de buena tolerancia, también se requiere granallado y pasivación.

Observaciones finales

El moldeo por inyección de metal (Co MIM), originado en la década de 1990, es una tecnología de moldeo por inyección de polvo tipo sándwich.

Este proceso consiste en inyectar simultáneamente o en lotes dos materiales con diferentes características en un molde para un moldeo por inyección de materiales compuestos. Puede combinar materiales metálicos y un material con propiedades completamente diferentes en la misma pieza.

La estructura de núcleo/carcasa con funcionalidad y forma compleja se puede obtener mediante este método, y no se requieren procesos posteriores como recubrimiento, tratamiento térmico y ensamblaje de productos. Finalmente, se puede realizar un proceso para preparar materiales funcionalmente degradados, lo que reduce en gran medida el proceso y reduce el costo.

La tecnología Co MIM proporciona una nueva idea para el desarrollo y diseño de piezas funcionales. Zhongwei Precision ha propuesto una nueva estructura de implante biológico utilizando la tecnología Co MIM, que se usa ampliamente en estructuras óseas corticales densas y estructuras óseas esponjosas con poros externos y poros internos.

Esta estructura favorece la transmisión de tensiones en la interfaz entre el hueso del implante y la estructura ósea circundante. La relación de volumen de porosidad de la estructura porosa exterior es del 5 al 60 por ciento, y el poro más grande es de 400 μ m.

En el futuro, con el desarrollo de la economía nacional y la mejora del nivel de vida de las personas, la tendencia al envejecimiento de la población será cada vez más prominente y las enfermedades y lesiones accidentales aumentarán año tras año. Como una rama importante de los materiales de reparación y regeneración de órganos y tejidos humanos, los materiales de aleación de titanio biomédicos tienen una gran perspectiva de mercado y desarrollo industrial.

Lo anterior se trata de la aplicación de polvo de aleación de titanio en el campo MIM de moldeo por inyección de metal.

Esperamos poder ayudarte introduciendo estos consejos. Si tiene otras preguntas, ¡venga a consultar a nuestro equipo de tecnología de precisión!