El moldeo por inyección de polvo metálico, un método de fabricación que combina el moldeo por inyección de plástico y la pulvimetalurgia, ha demostrado importantes ventajas técnicas y amplias aplicaciones en la fabricación de herramientas. Su enfoque principal consiste en mezclar polvo metálico fino con un aglutinante para crear una materia prima. Luego, esta materia prima se moldea en formas complejas utilizando una máquina de moldeo por inyección. La desaglomeración y la sinterización producen piezas metálicas con una densidad casi-completa. Esta tecnología supera las limitaciones del mecanizado tradicional para estructuras complejas y al mismo tiempo aborda la densidad insuficiente de los productos de pulvimetalurgia convencionales. Se ha convertido en un impulsor clave en la transición de la industria de fabricación de herramientas hacia la precisión, el peso ligero y el alto rendimiento.
I. Principios técnicos y avances en los procesos
La cadena de proceso MIM consta de cuatro pasos clave: primero, la preparación de la materia prima implica mezclar polvo metálico (como acero inoxidable, acero para herramientas y carburo cementado) con un aglutinante termoplástico, generalmente con un tamaño de partícula de menos de 20 micrones, en una proporción específica para formar una materia prima uniforme. Las formulaciones modernas de materias primas pueden alcanzar contenidos de metal de hasta el 60%-65%, lo que aumenta significativamente la densidad del producto sinterizado. Luego, durante la etapa de moldeo por inyección, la materia prima se inyecta en el molde a una temperatura de 130-200 grados. Este proceso permite la formación simultánea de piezas de herramientas complejas con características como roscas, ranuras y paredes delgadas, como la cabeza en forma de estrella de una llave Allen o la estructura hueca de un instrumento quirúrgico. El desengrasado elimina más del 90% del aglutinante mediante extracción con disolventes o descomposición térmica. Finalmente, la sinterización a alta temperatura en un entorno de hidrógeno o vacío garantiza una tasa de contracción estable del 15% al 20% y al mismo tiempo logra una densidad teórica superior al 98%.
II. Aplicaciones típicas en la fabricación de herramientas
La tecnología MIM ha logrado una aplicación a gran-escala en el sector de herramientas manuales. Esta tecnología puede formar directamente patrones antideslizantes dentro del cabezal de la herramienta, eliminando la necesidad de un procesamiento secundario posterior. Para herramientas marinas que requieren resistencia a la corrosión, las piezas MIM de acero inoxidable 316L pueden lograr una estructura sin costuras en un solo paso de moldeo, resolviendo por completo el problema de las herramientas soldadas propensas a agrietarse en ambientes con niebla salina.
El valor de la tecnología MIM es aún más evidente en el sector de las herramientas eléctricas. El proceso MIM no solo integra piezas individuales en conjuntos modulares, sino que también mejora la precisión del engranaje a DIN 8 y reduce el ruido en 15 decibelios. Estos engranajes se carburizan después de la sinterización, logrando una dureza superficial superior a HRC60 mientras se mantiene una tenacidad central de HRC35, logrando un equilibrio perfecto entre fuerza y resistencia al impacto. Además, los componentes de aluminio, como los disipadores de calor con formas personalizadas-y las tapas de los extremos de los motores, que se utilizan con frecuencia en herramientas eléctricas, se pueden reducir a un espesor de pared de 0,8 mm manteniendo al mismo tiempo la uniformidad mediante MIM, una hazaña difícil de lograr con la fundición a presión-.
Con el aumento de la demanda de herramientas de ensamblaje de precisión, el moldeo por inyección de polvo metálico (MPM) seguirá utilizándose en la industria de fabricación de herramientas. Esta tecnología, que se remonta a la década de 1970, avanza continuamente en la fabricación de herramientas a través de la innovación continua de materiales, actualizaciones de equipos y optimización de procesos.