中國粉體網(wǎng)訊 一款折疊手機(jī),除了一塊完美的柔性屏之外,還需要輔助屏幕彎折并實(shí)現(xiàn)回彈的機(jī)構(gòu),該機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)劣在很大程度上決定了折疊屏攤開后的平整度,并有效弱化折疊屏的折痕,進(jìn)而增加折疊屏的使用壽命。
華為折疊屏手機(jī)
目前,關(guān)于折疊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案幾乎都采用了鉸鏈的設(shè)計(jì)方式,其原理就是利用鉸鏈的鏈條沿著導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而拉動(dòng)其他元器件做整體運(yùn)動(dòng),在屏幕閉合時(shí),鉸鏈拉著屏幕使其整體長度拉長,進(jìn)而緩慢變形,形成水滴狀或者半圓狀,當(dāng)屏幕緩慢展開時(shí),鉸鏈轉(zhuǎn)軸又從水滴狀或者半圓狀慢慢變形縮短,進(jìn)而使屏幕平攤成為平面。
據(jù)業(yè)內(nèi)專家介紹,手機(jī)鉸鏈雖然只有幾厘米,卻是由200多個(gè)部件構(gòu)成的,很多部件只有米粒大小且加工精度高,材料用的是被稱為盾構(gòu)鋼的鈦合金,采用金屬粉末注射成型技術(shù)來完成大規(guī)模定制,既能保證加工質(zhì)量和交貨速度,也具備經(jīng)濟(jì)性。
KH Vatec折疊屏鉸鏈
相關(guān)研報(bào)預(yù)計(jì),至2027年全球折疊屏手機(jī)鉸鏈?zhǔn)袌隹臻g有望達(dá)到257.8億元,MIM件市場空間有望達(dá)到77.3億元,全球折疊屏手機(jī)鉸鏈及MIM件市場規(guī)模將實(shí)現(xiàn)快速增長,產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)公司有望充分受益。
中國知名的金屬注射成形制造企業(yè)東睦股份,2024年實(shí)現(xiàn)了折疊機(jī)有關(guān)產(chǎn)品的銷售收入達(dá)9.10億元,折疊機(jī)鉸鏈正成為該公司MIM技術(shù)平臺(tái)的重要增長極。
然而現(xiàn)實(shí)中,要想設(shè)計(jì)開發(fā)一款優(yōu)異的鉸鏈?zhǔn)欠浅@щy的,因?yàn)樗粌H僅與其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān),還與加工精度以及配合精度相關(guān),其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出問題都會(huì)導(dǎo)致屏幕開合時(shí)出現(xiàn)凸起與明顯的折痕。
鉸鏈加工中的難點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn):(1)成型工藝復(fù)雜;(2)精度要求極高;(3)后續(xù)噴丸拋光處理工藝復(fù)雜;(4)鉸鏈組裝工序繁多,公差累計(jì)偏位大。
與此同時(shí),由于屏幕折疊過程中對(duì)鉸鏈的回轉(zhuǎn)精度以及鉸鏈的摩擦系數(shù)等參數(shù)都要求極高,甚至,由于過于精密,鉸鏈在長時(shí)間使用中的落灰、異物等都可能造成機(jī)構(gòu)的故障。
制造鉸鏈的核心技術(shù)金屬粉末注射成形(MIM),是一種將塑料注射成形技術(shù)引入粉末冶金領(lǐng)域而形成的新型近凈成形技術(shù),在復(fù)雜精密零部件的低成本大規(guī)模制備方面具有顯著優(yōu)勢(shì),被譽(yù)為“零部件制造技術(shù)的革命”。
金屬注射成形的典型工藝流程(圖源:蘇紹華)
與傳統(tǒng)粉末冶金相比,MIM所用的原料粉體更細(xì),成本更高,制備得到的零件孔隙度低、密度高、組織均勻、尺寸精度高,減少了后續(xù)的再加工工序。目前通過粉末注射成形技術(shù)制備的零部件已廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的各行各業(yè),如汽車、鐘表、醫(yī)療器械、航空航天、手機(jī)等等。
MIM的主要原料是金屬粉體與熱塑性粘結(jié)劑。決定MIM產(chǎn)品最終性能的是金屬粉體的性能。在MIM工藝中,粒度分布是最重要的粉體特性,因?yàn)槠錄Q定最終產(chǎn)品的燒結(jié)性能與表面特性。
一般而言,粉體越細(xì)越好。在燒結(jié)時(shí),粉體顆粒的粒徑越小,燒結(jié)時(shí)的驅(qū)動(dòng)力就越大,燒結(jié)致密化過程也越快,產(chǎn)品致密化程度也會(huì)提高,粉體粒徑的大小同時(shí)也會(huì)影響燒結(jié)體的晶粒尺寸。
總體而言,對(duì)MIM用金屬粉體的要求主要有:
(1)粉體有較大的松裝密度,MIM適用于制備尺寸小且形狀復(fù)雜的零件,因此在粉體流動(dòng)性得到保證的前提下,要求粉體的松裝密度要越高越好;
(2)粉體要細(xì)小,細(xì)粉在MIM燒結(jié)過程中速度較快,缺陷少,產(chǎn)品致密度高;
(3)粉體形貌選擇球形或者近球形,球形粉之間的摩擦力小,流動(dòng)性好,成形容易,產(chǎn)品尺寸精度較高;
(4)粒度分布較寬或較窄,粒度分布斜率SW處于2~8之間。
MIM所用的金屬粉體原料的制備方法主要是羰基法和霧化法,其中霧化法又包括水霧化和氣霧化兩種。
羰基法所得粉體顆粒非常細(xì),且純度高,尤其適用于MIM,但是羰基法制粉一般用于鐵粉和鎳粉等,材料適用性不廣;水霧化法所得粉體顆粒細(xì)小,形狀不一,對(duì)MIM維形有很好的作用,且其效率高,適于大規(guī)模生產(chǎn),但制粉時(shí)在高溫下水易與金屬粉發(fā)生反應(yīng)形成氧化膜,阻礙燒結(jié)時(shí)金屬粉融合和產(chǎn)品致密化;氣霧化法通常可用于制造形狀規(guī)則的球形粉,粉體不易被氧化,但所得超細(xì)粉少,所需粘結(jié)劑少,保形性差。有的研究者通過水氣聯(lián)合霧化的方法來改善粉體的球形度以及降低粉體氧含量和雜質(zhì)含量。
參考來源:
[1]周志偉:智能終端折疊技術(shù)難點(diǎn)及問題分析,維沃移動(dòng)通信有限公司
[2]R M German:金屬注射成形(MIM)生產(chǎn)工藝與應(yīng)用概要
[3]嘉興日?qǐng)?bào):原理像加工塑料一樣,精度像雕刻大米一樣——金屬粉末注射成型技術(shù)“!痹谀膬
[4]中國證券報(bào):折疊屏手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈日趨成熟細(xì)分賽道藏商機(jī)
[5]中國粉體網(wǎng):三大關(guān)鍵技術(shù),影響金屬粉末注射成形
[6]東睦股份2024年報(bào)
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安)
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