MIM の設計とツール
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設計ガイドライン
金属射出成形 (MIM) の設計は、成形技術が似ているため、プラスチック成形の設計と似ています。ありがたいことに、MIM では、他の金属製造方法で可能なものを上回る、ある程度の設計の柔軟性が得られます。オーバーハング、アンダーカット、ねじ山、さまざまな複雑な形状などの複雑なフィーチャーの作成が可能になります。
MIM ツーリングの設計
金属射出成形 (MIM) で部品を作成する場合、使用するツールの設計は非常に重要です。これらのツールには、金型が分割される場所 (パーティング ライン)、材料が射出される場所 (ゲート)、エジェクター ピンによって残されるスポット、特別なカットの方法 (カム アクション) など、特定の機能が適切に備わっている必要があります。
パーティング ライン: すべての MIM パーツには、金型の 2 つのパーツが接するラインが表示されます。しかし、賢いデザインを使えば、この線をフィーチャの端に沿って配置することで、この線を隠したり、目立たなくしたりすることができます。
ゲート: ここで、部品の材料が金型に入れられます。ゲートには、タブ、トンネル、ジャンプ、ドロップの 4 つの主なタイプがあります。どのタイプも小さな跡が残るため、どこに置くかを決めるのが難しいです。厚い部分から薄い部分まで均等に充填できるように、パーツが最も厚い場所にゲートを配置するのが最善です。丸い部品の場合、中央付近に射出すると、焼結プロセス中の反りを防ぐことができます。
エジェクター ピン: これらのピンは完成品を金型から押し出しますが、跡が残る場合があります。これらのマークがパーツを組み立てた後に見えなくなる場所にあるようにパーツを設計することをお勧めします。
カム アクション: これらは、後で追加の手順を必要とせずに、パーツに特別なカットを作成するために使用されます。これらのカットを追加するときは、カムをどの方向に動かす必要があるかを考えてください。複数のカムが必要な場合は、ツール内にスペースが必要になるため、作業はさらに複雑になります。
設計ガイドライン
複雑さと幾何学
設計の複雑性を最大限に高める: MIM は、複雑で入り組んだ部品の製造に優れています。設計者はこれを活用して複数のコンポーネントを 1 つの部品に統合し、組み立てコストを削減する必要があります。
抜き勾配を考慮する: 金型からの部品の取り外しを容易にするために、設計に抜き勾配を含めます (通常は 0.5° ～ 2°)。
壁の厚さ
均一性: ヒケや反りなどの欠陥を防ぐために、均一な肉厚を目指します。推奨される厚さは通常 0.5 mm ～ 6 mm の範囲です。
遷移: 厚いセクションと薄いセクションの間の段階的な遷移により、応力集中と歪みを最小限に抑えることができます。
壁の厚さ
均一性: ヒケや反りなどの欠陥を防ぐために、均一な肉厚を目指します。推奨される厚さは通常 0.5 mm ～ 6 mm の範囲です。
遷移: 厚いセクションと薄いセクションの間の段階的な遷移により、応力集中と歪みを最小限に抑えることができます。
公差
MIM は寸法の ±0.3% ～ ±0.5% の公差を達成できます。大規模な後処理を必要とせずに MIM の機能を最大限に活用するには、これらの公差を念頭に置いて部品を設計します。
材料の選択
原料の特性: 金属粉末とバインダー材料の混合物 (原料) は、流動特性や粒度分布など、設計要件に適合する特性を備えている必要があります。
MIM ツールとソフトウェア
設計ソフトウェア
複雑な形状を処理し、モールド フロー解析のシミュレーションを提供できる CAD ソフトウェアを利用します。これは、設計段階で潜在的な製造上の課題を特定するのに役立ちます。
成形ツール
金型の設計と構築: MIM 用の金型は、熱膨張と熱収縮に対応できるように設計する必要があります。 MIM に伴う高圧と高温に耐える材料を使用してください。
射出成形機: 圧力や温度などの射出パラメータを正確に制御して、一貫した原料の流れと品質を確保できる機械を選択します。
脱脂・焼結装置
脱バインダおよび焼結プロセスでは、バインダ材料を除去し、金属粒子を融合させるための正確な温度制御が必要です。酸化を防ぐために、装置では雰囲気条件を制御できる必要があります。