Qu’est-ce que le moulage par injection de métal ?

Le procédé de moulage par injection de métal (MIM) associe la souplesse de conception du moulage par injection de plastique à la résistance et à l’intégrité des métaux corroyés afin d’offrir des solutions rentables pour les géométries de pièces très complexes.

Le processus MIM est généralement expliqué comme quatre étapes de traitement uniques (composé, moulage, déliantage et frittage) pour produire une pièce finale.

Composition :

Le processus MIM commence par le processus de composition ou de préparation des matières premières. Une poudre métallique fine d’une taille de particules inférieure à 20 µ est mélangée à des liants thermoplastiques et cirés en quantités précises. Le rapport poudre métallique/liant est d’environ 60:40 en volume. Le mélange est placé dans un équipement de mélange spécial et chauffé à une température provoquant la fonte des liants. La masse est mélangée mécaniquement jusqu’à ce que les particules de poudre métallique soient uniformément recouvertes de liants. La masse est refroidie puis granulée en granulés fluides (matière première) qui seront acceptés par la machine de moulage par injection de métal.

Moulage :

Le moulage par injection est identique en termes d’équipement et de technique à la manière dont le moulage par injection plastique a lieu. La matière première granulée est introduite dans une machine de moulage par injection où elle est chauffée et injectée dans une cavité de moule sous haute pression. La pièce moulée (maintenant appelée « pièce verte ») est laissée refroidir puis éjectée du moule afin que le processus puisse se répéter. Puisque seuls les liants fondent (pour transporter les poudres métalliques), l’ensemble du processus se déroule à environ 200°C. L’outillage peut être constitué de plusieurs cavités pour des cadences de production élevées. La cavité du moule est environ 20 % plus grande pour compenser le retrait qui se produit lors du frittage. L’évolution du retrait est connue avec précision pour chaque matériau.

Débouclage :

Après le moulage par injection, la pièce moulée passera à l’étape suivante appelée processus de déliantage ou d’élimination du liant. L’élimination du liant est un processus par lequel les matériaux liants sont retirés du composant MIM moulé. Ce processus se déroule généralement en plusieurs étapes, la majeure partie étant éliminée avant l’étape de frittage, ne laissant que suffisamment de liant pour manipuler les pièces dans le four de frittage. L’élimination du liant peut être réalisée par plusieurs méthodes, la plus populaire étant l’extraction par solvant. Après retrait du liant, la pièce est désormais semi-poreuse ce qui permet au liant restant de s’échapper facilement lors du processus de frittage.

Frittage :

Les pièces déliantées sont placées sur des supports en céramique qui sont chargés dans un four de frittage à haute température et à atmosphère contrôlée. Les parties brunes sont chauffées lentement sous atmosphère protectrice pour chasser les liants restants. Une fois les liants évaporés, la pièce métallique est chauffée à une température élevée où l’espace vide entre les particules est éliminé lorsque les particules fusionnent. La pièce se rétrécit de manière isotrope jusqu’à ses dimensions de conception et se transforme en un solide dense. La densité des pièces frittées est généralement supérieure à 97 % théorique pour la plupart des matériaux. La densité élevée des pièces frittées confère au produit des propriétés similaires à celles des matériaux corroyés.

Finition :

Les processus de finition/usinage ne font pas partie du processus de moulage par injection de métal. En fonction des exigences finales, certaines opérations de finition/usinage peuvent être réalisées sur la pièce frittée. Pour améliorer les propriétés physiques, un traitement thermique peut être effectué comme sur n’importe quel métal. Tout type d’opération d’usinage peut être effectué pour obtenir des tolérances de moulage par injection de métal (MIM) plus précises que celles que le processus peut fournir. Le placage et les revêtements peuvent être facilement appliqués en raison de la densité élevée du matériau. De nombreuses techniques d’assemblage mécanique telles que le soudage ou l’écrouissage peuvent également être utilisées avec succès.