金属注射成型与压铸对比

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  金属注射成型与压铸速览
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  各工艺对金属的实际作用
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  壁厚和特征尺寸决定多数情况
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  合金选择快速缩小范围
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  模具成本与批量：分界线在哪里
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  后处理与 CNC 精加工

金属注射成型以细金属粉末为起点，通常小于 20 μm，与聚合物粘结剂混合。混合料加热后注入小型钢模，原理与塑料注射相同。出来的生坯尺寸偏大。粘结剂通过溶剂或热脱除，随后零件在接近 1,300 °C 下烧结。烧结过程中零件收缩约 15–20%，致密化到理论密度的约 96–99%。

压铸熔化金属，并在高压下压入淬硬钢模。铝、锌、镁流动性好、凝固快，因此加工节拍短。零件出来接近净成形，表层致密、内部有芯。气孔属正常现象，来自卷入气体和收缩。看截面时，这种气孔是与 MIM 最大的区别。

这就是两种工艺很少在同一零件上正面竞争的原因。MIM 是粉末路线，能在小零件上做出精细细节。压铸是液态路线，以高产出制造大型刚性零件。两者重叠时，决定因素是壁厚、合金系列和年产量。

还有一点对工程师很重要：MIM 零件烧结后各向同性，各方向强度相近。压铸零件有表层和芯部，疲劳行为取决于加工位置和浇口位置。

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  MIM粉末+粘结剂，烧结至 96–99% 密度
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  压铸熔融金属、高压、快速凝固
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  同一零件，两种答案只有小型薄壁零件才值得真正对比

壁厚是最快的筛选条件。MIM 可处理 0.3 mm 至 3 mm 的壁厚，且较容易保持均匀。压铸铝件偏好 1.5 mm 以上。更薄时熔体在到达型腔末端前就凝固，会出现冷隔和欠铸。

圆角半径同理。MIM 能在小特征上保持 0.1 mm 圆角，脱模斜度接近零，因为生坯在烧结前略有柔性。压铸件壁面需要 1–2 度脱模斜度并配足够大的圆角，否则脱模时拉伤、撕裂。

重量是另一条硬边界。MIM 实际是小零件工艺。5 g 不锈钢件、0.5 mm 壁厚、带精细内螺纹，是合适的 MIM 候选。900 g 铝壳体、4 mm 壁厚、带散热筋，属于压铸件，再怎么做 MIM 模具也改变不了。

如果零件既有薄壁外观面又有厚重结构凸台，就拆件。我们常见到把 MIM 嵌件或机加工细节装配到压铸本体上的设计。这种混合方案通常比强迫一种工艺兼顾两者更便宜。

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  选 MIM壁厚小于 1 mm、小圆角、内部特征
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  选压铸壁厚大于 2 mm、大平面、加强筋
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  注意同一零件上薄厚截面混杂

MIM 适用于能雾化成粉末并烧结的合金。包括 316L、17-4PH 等不锈钢，工具钢、低合金钢，以及 Ti-6Al-4V 等钛合金。这些牌号适用于对硬度、耐腐蚀或疲劳寿命有要求的场合。烧结的 17-4PH 零件可在烧结后热处理到高硬度，因此常见于医疗和航空航天硬件。

压铸覆盖另一类合金。ADC12、A380 等铝牌号，锌合金，以及镁合金 AZ91D 流动性好、铸件干净。它们轻且刚，但不是同一意义上的高强度合金。铸铝件可通过 T6 热处理提高抗拉强度，但仍低于同等成本的变形钢或烧结钢。

所以材料问题通常先于几何形状决定工艺。如果零件必须是不锈钢、有磁性或热处理到某硬度规范，走 MIM。如果零件要轻、载荷中等，压铸胜出。

有一个值得了解的中间路线。压铸铝件可在关键面机加工，以达到铸件本身达不到的公差。这是正常生产路线，不是变通做法，应从一开始就计入成本模型。

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  MIM 合金316L、17-4PH、工具钢、Ti-6Al-4V
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  压铸合金ADC12、A380、锌、AZ91D 镁
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  混合工艺路线先铸成近净形，再对关键面做 CNC 加工

两种工艺都需要钢制模具，模具都要花真金白银。差别在规模。MIM 模具小，因为零件小，所以模具更便宜、改模更容易。压铸模具大而重，往往还需要独立的热管理，前期成本更高。

单件成本随后随批量下降，但曲线不同。MIM 的单件材料与烧结成本更高，从批量中获益较少。压铸在模具费摊完后单件成本低，从批量中获益更多。交点通常在每年 2,000 到 10,000 件之间，取决于零件重量和后续加工量。

低于交点时，两种工艺都不是便宜方案。50 到 500 件时，用棒料做 CNC 加工通常比开任一套模具更快、更便宜，尤其是设计还在变动时。零件接近边界时，我们会同时报三条路线的价。

高于交点时，问题就反过来了。如果需要 200,000 个小不锈钢挂钩，MIM 能快速摊掉模具成本，且成品几乎不需要二次加工。如果需要 200,000 个铝支架，压铸加 T6 再加一道轻量 CNC 光刀，单件成本会优于 MIM。

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  约 1,000 件以下通常用实体 CNC 加工或真空复模更划算
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  1,000–10,000 件逐项对比 MIM 与压铸
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  50,000 件以上模具费已摊完，单件成本说了算

MIM 零件出炉后许多特征可直接使用，但并非全部。烧结后表面为哑光，约 Ra 1.6–3.2 μm。关键内孔、螺纹、密封面和平面度要求通常要过一道轻量 CNC。喷砂、滚光和抛光可把 MIM 零件做到 Ra 0.8–1.6 μm，小面积精抛可达 Ra 0.2–0.8 μm。

压铸件先去除浇冒口，然后通常要热处理。T6 能提高铝件强度，但会使零件轻微变形，所以关键面要在热处理之后加工，不能提前。涂层放在最后：阳极氧化、粉末喷涂、镀锌或镀镍，或转化膜。

两种工艺的陷阱都在工序顺序。压铸件若在热处理前加工，热处理会把它变形到超差。MIM 件若在最终烧结检查前抛光，可能抛的是一个密度已不合格的零件。先定顺序，再定公差。

这正是同时做两种工艺的工厂能帮上忙的地方。在钜亮五金（GreatLight），我们在同一批 127 台 CNC 上加工 MIM 和压铸件，精加工可达 ±0.005 mm，出货前 100% 检验。工装夹具和基准方案只定一次，不用定两次。

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  MIM 后处理CNC 关键面、喷砂、抛光至 Ra 0.8–1.6 μm
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  压铸后处理去浇冒口、T6 热处理、CNC 加工、涂层
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  顺序规则永远先热处理，再最终加工