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行业资讯
MIM零部件在医疗器械和汽车行业中的应用
发表时间:2021-07-22     阅读次数:     字体:【

MIM零部件在医疗器械中的应用


MIM注射成形是粉末冶金技术的一个分支,粉末冶金常见的有常规压制粉末冶金和MIM注射成形两种技术,这里讲讲粉末冶金中MIM,规模不大MIM厂家注射成形件主要生产小型机械零部件,技术能力强的MIM厂家项目会很多,尤其是手机通讯这一块,手机上的MIM件用量非常大且项目周期非常的短,没有一定的技术和规模的MIM厂家无法完成这些项目,东睦集团于2021年在连云港东睦新材料有限公司投资10亿建设MIM生产基地,目的就是扩大MIM经营范围,使得连云港拥有MIM注射成形和常规粉末冶金生产的重要战略基地。


对于粉末冶金厂家来说,一个产品的生命周期很重要,一次的技术开发不容易,当然是越长越好,但是长周期的MIM产品在医疗器械领域比较常见,因为国内的医疗器械技术想对比国外还是比较落后的,都是进口之后完成复刻版加以运用,医疗管理部门才承认改良后的医疗器械,所以一来二去周期会很长,加上用于医疗方面的零部件本身就会是精益求精的产品,所以一个医疗上手术器械零部件可能达到10年的生命周期。


1.内窥镜剪刀

这个手术器械剪刀由刀片、吊钩及制动器组成的可随意使用装置用于内窥镜外科手术剪刀。在进行微创心脏手术,一般外科手术及整形手术时,这种剪刀可用于切割、烧灼凝结。这些零件有MIM注射成形不锈钢粉制造,密度不低于7.5g,屈服强度不小与966MPA,极限抗拉强度不小与1069MPA。成形-烧结的刀片是平直的,客户需要将之用肘杆压机成形为所要求的曲度。制动器和吊环需要一次性精整,以调整支架的宽度。刀片的成对弯曲与刃磨都是由客户进行的。吊钩上的2个螺纹是成形的。


2.腹腔镜外科手术剪刀

这个是MIM工艺完成,由17-4PH不锈钢粉制造,具有烧灼能力腹腔境外科手术剪刀。这种剪刀是由螺旋齿轮和2个单个剪刀刀片组成,零件的密度为7.5g。20齿的小螺旋齿轮是用独特“浮动型腔”模具生产的,这使其可像常规的脱模方法一样螺旋齿轮。用一次注射成形制成一对平直刀片,并将刀片进行精整,在经校准预负载、后角及曲度,制成配套的刀片。刀片要进行热处理与时效处理,由客户将刀片进行开刃。切削加工制造的轮旋齿轮相比,MIM螺旋齿轮成本可降低80%。


3.针推进器与末端吊钩

这些零件是用注射成形工艺,由17-49PH不锈钢粉制作的,最终密度为7.64-7.72g,。末端吊钩的硬度为35-38HRC,伸长率为10%,拉伸屈服强度为1100MPA。针驱动器的硬度为38-42HRC,伸长率8%,拉伸屈服强度为1070MPA。这些零件用于微创内窥镜机械手外科手术装置。由于动力控制的活接头可是器械端部像人手腕一样灵巧,故用这种高精度机械手装置可实施复杂的外科手术。在一般腹腔外科手术时,用针驱动器缝合切开的伤口。用户将配件的2个半边夹紧使之连接,然后切削加工成要求的形状,将驱动电缆通过针枢轴的孔插入。末端吊钩是以未进行光是的最终形状交付客户的。和用CNC机床切削加工有棒科制作的零件相比,注射成形零件可减低成本90%。


4.活体组织检查仪

这个活体组织检查仪有11个零件,都是注射成形完成,由316L双相不锈钢制作,密度不低于7.52g,屈服强度不小于296MPA,极限抗拉强度不小于503MPA,伸长率40%,硬度为70-80HRB。这种仪器借助超声制导程序,用一只手即可操作。和切削加工的零件相比MIM零件可减低成本50%以上。


5.缝合夹爪

这个手术器械是用于医疗缝合装置的下夹爪,是由17-4PH不锈钢制作的形状复杂的零件。下夹爪是缝合装置中的一个关键零件,要用一只手就能固紧和缝合,而且缝合的动关节唇针脚均一。这个MIM注射成形零件的密度7.7g ,抗拉强度一般为897MPA,屈服强度731MPA。后续作业有:铰3个孔、整形及精整。


6.牙科修复支架

该零件用于供给空气、水及同时用光导纤维照明口腔内的手动光导纤维旋转装置。这是一个用MIM工艺,由17-4PH不锈钢粉制作的、形状很复杂的零件,密度为6.7gcm。这个零件标注了19个关键尺寸,公差为士0.076mm 或更小,个别关键尺寸标注的公差只有0.025mm。零件有7个中心部位,0.584mm的中心部位是复合平面对零件的中心线的。由于钻头直径小,不能在烧结后用钻头钻孔。因此,这个零件是在NIM成形的生坏状态下进行钻孔的。以前,此零件是用切削加工生产的,成品率只有60%,现已改用MIM艺生产。


7.腹腔镜夹爪

这个手术器械获奖零件是由17-4PH不锈钢粉用MIM工艺制作的夹爪零件,由上、下夹片,固定器及1根工字梁组成这种高压缩性夹爪用于腹腔镜容器的熔化。MIM零件的烧结态密度为7.6g/cm。这些零件的壁都很薄,而且几何形状很复杂、用任何其他工艺都很难经济地生产。将上、下夹爪装在凸起部的枢轴上,可使组件转动;腹腔镜装置的切割机制在于工字梁的形状;当刀片从近侧向夹爪远处前进时,要保持很高的压缩性。SurgRx系统在高压缩性夹爪设计中综合了创造性的电工技术,从而使容器快速熔化而不会产生热效应。


8.牙科修复支架

该零件用于供给空气、水及同时用光导纤维照明口腔内的手动光导纤维旋转装置。这是一个用MIM工艺,由17-4PH不锈钢粉制作的、形状很复杂的零件,密度为6.7gcm。这个零件标注了19个关键尺寸,公差为士0.076mm 或更小,个别关键尺寸标注的公差只有0.025mm。零件有7个中心部位,0.584mm的中心部位是复合平面对零件的中心线的。由于钻头直径小,不能在烧结后用钻头钻孔。因此,这个零件是在NIM成形的生坏状态下进行钻孔的。以前,此零件是用切削加工生产的,成品率只有60%,现已改用MIM艺生产。


9.口腔正畸件

这些获奖零件是用于口腔正畸托架的Damon34齿颊系带系列这个系列是由多个用MIM工艺制备的17-4PH不锈钢零件组成 零件热处理后的极限抗拉强度为1276MPa.屈服强度为1103MPa.伸长率为7%.硬度为 38~~42HRC该系列由32个MIM托架和2个滑块组成。在全为金属的Damon自结扎口腔正畸器具中,这是第1次采用这种颊系带系列。全部生产时,这项应用零件的总产量1年有1200多万件。




汽车行业中的MIM注射成形零部件


还有零部件生命周期比较长的领域就是汽车领域,源于粉末冶金MIM零件的独特优势,适合制造产量高且结构复杂的零部件,这一优势让粉末冶金技术迅速运用到各个领域,在汽车行业中金属注射成形的发展可谓是一场机械零部件的革命,MIM注射成形工艺也取代大量传统铸造件,接下来列举几种汽车中常见的MIM注射成形零件类型。


1.运用MIM技术做的粉末冶金齿轮


MIM粉末冶金齿轮在汽车中运用非常的广,比如变速箱、起降玻璃器、后备箱起落器等,这些零部件都已经大量运用MIM粉末冶金齿轮所代替传统工艺,但是针对于要求比较高的,比如强度要求高、密度要求高、耐久力高的齿轮,粉末冶金暂时没有攻克,还是锻造技术来完成。粉末冶金MIM技术优势非常适合生产的齿轮有直齿圆柱齿轮、形状怪异的扇形齿扇。目前已经在汽车领域得以运用。


2.泵内的零件

汽油直喷泵中的断开喷油止动、停止喷油止动阀、阀喷油止等,因为MIM技术可以根据零部件性能,将不同原材料结合在一起生产出更加有优势的小型零部件,而这几个注射成形制造的零部件是MIM厂做最多有关于汽车上使用的零件。


3.涡轮增压器

MIM优势是生产小型且复杂的零部件,涡轮增压器作为MIM优势代表,主要由涡轮、泵轮、转子、叶轮等组成, 利用发动机排出的高压废气产生的惯性力驱动泵轮转动,通过转子带动涡轮旋转,使发动机进气压力增加。


近年来涡轮增压器 MIM 零部件的研发和生产成为科研工作关注的重点, 同时涡轮增压器也是 MIM 制造的标志性零件之一。 其结构异常复杂、工作环境恶劣、精度要求高,然而其他加工方法成本较高、精度不易控制。 涡轮增压器零部件主要是由镍基超高温合金、钛合金等材料组成,以前采用传统的粉末冶金技术加工。


德国的 BASF 公司在 MIM涡轮增压器零部件上做出了很大的贡献,BASF 公司使用独特的 Catamold 工艺制造出 MIM 涡轮增压器零部件。 并在室温下对 MIM 零件和精密铸造样品的机械强度进行了对比。这证明了采用 Catamold 工艺可以获得优异的材料性能。


在国内,北京科技大学曲选辉等,以氩气雾化 K418合金粉末为原料, 添加自主设计的多组元石蜡基粘结剂, 并采用注射成形技术制备出复杂形状增压涡轮, 通过后续热等静压和热处理工艺优化制备出致密、组织成分均匀、力学性能优异、外形轮廓符合使用要求、表面光洁度良好的增压涡轮。突破了复杂形状增压涡轮模具结构设计、注射成形工艺参数优化、烧结致密化与尺寸精度控制等关键技术难点, 综合力学性能较铸造涡轮显着提升。


 
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