Metal Enjeksiyon Kalıplama (Metal Injection Molding - MIM), modern imalatın "gizli kahramanıdır". Akıllı telefonunuzdaki şarj soketi, cerrahi aletlerin çeneleri veya otomobilinizdeki turbo şarj kanatçıkları... Hepsi karmaşık, küçük ve çok hassas parçalardır. Bu parçaları CNC ile işlemek çok pahalı, dökümle üretmek ise yetersizdir. İşte MIM tam burada devreye girer.
Ancak bir MIM üreticisi için en büyük kabus, fırından çıkan parçanın yamulması (çarpılma) veya beklenenden fazla küçülmesidir. Bu sorunların kök nedeni genellikle makine değil, yanlış metal tozu seçimidir.
Bu teknik rehberde, MIM sürecinde kullanılan metal tozlarının sahip olması gereken kritik özellikleri (Partikül boyutu, şekli ve yoğunluğu) ve bunların nihai ürüne etkisini inceliyoruz.
MIM, en basit anlatımıyla metal tozunun bir polimer bağlayıcı (binder) ile karıştırılıp "Feedstock" (Hammadde) haline getirilmesi ve kalıba basılmasıdır. Süreç şöyledir:
Karıştırma: Toz + Bağlayıcı
Enjeksiyon: Kalıba basma (Green Part)
Bağlayıcı Giderme (Debinding): Polimerin uzaklaştırılması (Brown Part)
Sinterleme: Metalin fırınlanıp tek parça olması.
Bu zincirde metal tozu, nihai parçanın %98'ini oluşturur. Dolayısıyla tozun karakteri, parçanın kaderidir.
3D yazıcılarda (SLM) genellikle 15-45 mikron veya 20-63 mikron aralığı kullanılırken, MIM teknolojisi çok daha ince tozlara ihtiyaç duyar.
İdeal Boyut: Genellikle D90 < 22 µm (Tozların %90'ı, 22 mikrondan küçüktür). Hatta ultra hassas parçalar için 5-10 mikron tozlar kullanılır.
Neden Önemli? Toz ne kadar ince olursa, sinterleme sırasında (fırınlama) parçacıklar birbirine o kadar hızlı ve güçlü kaynar. İnce tozlar, daha pürüzsüz bir yüzey kalitesi ve daha yüksek yoğunluk sağlar.
MIM'de iki ana toz türü kullanılır: Gaz Atomize (Küresel) ve Su Atomize (Düzensiz).
Gaz Atomize (Küresel) Tozlar:
Avantajı: Yüksek "Tap Density" (Sıkıştırma Yoğunluğu) sağlar. Yani birim hacme daha fazla metal sığar. Bu, sinterleme sırasında parçanın daha az büzülmesini (Shrinkage) sağlar.
Kullanım: Havacılık, medikal ve paslanmaz çelik parçalarda standarttır. Bağlayıcı (binder) ile karıştırıldığında hamur kıvamı (reoloji) mükemmel olur, kalıbın en ince detaylarına kadar dolar.
Su Atomize (Düzensiz) Tozlar:
Avantajı: Düzensiz şekiller birbirine mekanik olarak kenetlenir, bu da "Green Part"ın (fırınlanmadan önceki hali) dağılmamasını sağlar. Ayrıca daha ucuzdur.
Kullanım: Genellikle daha basit geometrili ve maliyet odaklı parçalarda kullanılır.
MIM sürecindeki en kritik mühendislik hesabı "Büzülme Oranı"dır (Shrinkage Factor). Kalıp, parça fırınlandığında küçüleceği hesaba katılarak büyük üretilir.
Eğer metal tozunun yoğunluğu düşükse, parça fırında aşırı büzülür (%20'den fazla). Bu da boyutsal toleransların tutmamasına neden olur.
Altın Kural: Yüksek Tap Density = Düşük ve Kontrol Edilebilir Büzülme.
Bu yüzden MIM üreticileri, partikül boyutu dağılımı (PSD) optimize edilmiş, yani büyük kürelerin arasına küçük kürelerin girdiği "bimodal" tozları tercih eder.
Toz yüzeyindeki oksit tabakası, sinterleme sırasında parçacıkların birbirine kaynamasını engeller (Difüzyon bariyeri). Özellikle Titanyum ve Paslanmaz Çelik MIM parçalarında, düşük oksijenli ve düşük karbonlu tozlar (örneğin 316L veya 17-4PH) kullanmak, korozyon direnci ve mekanik mukavemet için hayati önem taşır.
Mükemmel bir MIM parçası üretmek için sadece iyi bir enjeksiyon makinesi yetmez; "reçetenin" temeli olan doğru metal tozuna ihtiyaç vardır.
İnce tane yapısı (<22 µm)
Yüksek küresellik (Akışkanlık ve kalıp dolumu için)
Yüksek paketleme yoğunluğu (Boyutsal kararlılık için)
Bu üç özelliğe sahip sertifikalı metal tozları, işletmenizin fire oranlarını düşürür ve parça kalitesini standart hale getirir.
