A moldagem por injeção de pó metálico, um método de fabricação que combina moldagem por injeção de plástico e metalurgia do pó, demonstrou vantagens técnicas significativas e amplas aplicações na fabricação de ferramentas. Sua abordagem principal envolve a mistura de pó metálico fino com um aglutinante para criar uma matéria-prima. Esta matéria-prima é então moldada em formas complexas usando uma máquina de moldagem por injeção. A desvinculação e a sinterização produzem peças metálicas com densidade quase-total. Esta tecnologia supera as limitações da usinagem tradicional para estruturas complexas, ao mesmo tempo que aborda a densidade insuficiente dos produtos convencionais de metalurgia do pó. Tornou-se um fator-chave na transição da indústria de fabricação de ferramentas em direção à precisão, leveza e alto desempenho.
I. Princípios Técnicos e Avanços de Processo
A cadeia de processo MIM consiste em quatro etapas principais: Primeiro, a preparação da matéria-prima envolve a mistura de pó metálico (como aço inoxidável, aço para ferramentas e metal duro) com um aglutinante termoplástico, normalmente com tamanho de partícula inferior a 20 mícrons, em uma proporção específica para formar uma matéria-prima uniforme. As formulações modernas de matéria-prima podem atingir teores de metal de até 60%-65%, aumentando significativamente a densidade do produto sinterizado. Em seguida, durante a fase de moldagem por injeção, a matéria-prima é injetada no molde a uma temperatura de 130-200 graus. Este processo permite a formação simultânea de peças de ferramentas complexas com características como roscas, ranhuras e paredes finas, como a cabeça em forma de estrela de uma chave Allen ou a estrutura oca de um instrumento cirúrgico. O desengorduramento remove mais de 90% do ligante através de extração com solvente ou decomposição térmica. Finalmente, a sinterização a alta temperatura num ambiente de hidrogénio ou vácuo garante uma taxa de contracção estável de 15%-20%, ao mesmo tempo que atinge uma densidade teórica superior a 98%.
II. Aplicações típicas na fabricação de ferramentas
A tecnologia MIM alcançou aplicação em larga-escala no setor de ferramentas manuais. Essa tecnologia pode formar padrões-antiderrapantes diretamente no cabeçote da ferramenta, eliminando a necessidade de processamento secundário subsequente. Para ferramentas marítimas que exigem resistência à corrosão, as peças MIM de aço inoxidável 316L podem obter uma estrutura contínua em uma única etapa de moldagem, resolvendo completamente o problema de ferramentas soldadas propensas a rachaduras em ambientes de névoa salina.
O valor da tecnologia MIM é ainda mais evidente no setor de ferramentas elétricas. O processo MIM não apenas integra peças individuais em montagens modulares, mas também melhora a precisão das engrenagens conforme DIN 8 e reduz o ruído em 15 decibéis. Estas engrenagens são carburadas após a sinterização, alcançando uma dureza superficial superior a HRC60, mantendo uma tenacidade central de HRC35, alcançando um equilíbrio perfeito entre força e resistência ao impacto. Além disso, componentes de alumínio, como dissipadores de calor com formato-personalizado e tampas de motor, que são frequentemente usados em ferramentas elétricas, podem ser reduzidos a uma espessura de parede de 0,8 mm, mantendo a uniformidade por meio de MIM, um feito difícil de alcançar com fundição-morta.
Com o aumento na demanda por ferramentas de montagem de precisão, a moldagem por injeção de pó metálico (MPM) continuará a ser usada na indústria de fabricação de ferramentas. Essa tecnologia, que remonta à década de 1970, avança continuamente na fabricação de ferramentas por meio de inovação contínua de materiais, atualizações de equipamentos e otimização de processos.