MIM是一種將傳統(tǒng)粉末冶金和現(xiàn)代塑料注塑成形技術(shù)結(jié)合而成的新型金屬成形工藝。金屬注射成形工藝對(duì)于金屬粉末的選擇有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn),這是因?yàn)榉勰╊w粒的形狀可以左右制品的質(zhì)量。
好的金屬喂料才可以成形好的產(chǎn)品,而好的粉末會(huì)成就好的金屬喂料,這也就是說(shuō)金屬粉末的好壞影響著MIM制品的性能。那么怎樣才算是好的金屬粉末呢?
行業(yè)經(jīng)過(guò)多年的生產(chǎn)實(shí)踐和行業(yè)專家的理論研究發(fā)現(xiàn),越是粒度細(xì)小、顆粒均勻、接近球狀的粉末顆粒越適合制造喂料,這樣的粉末制成的喂料在后續(xù)的制品成形過(guò)程中流動(dòng)性良好,有利于整個(gè)MIM工藝的順利完成,而且脫粘容易,脫粘后的坯件在燒結(jié)過(guò)程中收縮均勻且程度較小。
但是在實(shí)際生產(chǎn)中,由于成本、技術(shù)等多方面因素影響,用來(lái)生產(chǎn)喂料的金屬粉末原料并不都是“很好”的。甚至是我們認(rèn)為好的粉末原料也難免因?yàn)槌尚尾考男螤畈灰妆3侄绊懙組IM成形工藝的效果。例如金屬注射成形工藝中用到的鋼粉雖然是球形的,粉末冶金注射成型,粒度大小也符合工藝要求,但是因?yàn)轭w粒間的咬合力小,制品形狀很難維持。
于是人們就想,那把球形的粉末換成不規(guī)則形狀的會(huì)不會(huì)好一點(diǎn)呢?事實(shí)證明,這種改變雖然增加了顆粒間的咬合力,但是卻不能使金屬喂料在加熱狀態(tài)下還能保持較好的流動(dòng)性,減弱了制品的均勻性,嚴(yán)重影響到MIM坯件的脫粘和燒結(jié)環(huán)節(jié),以致影響最終的制品性能和成品率。
可見(jiàn)想要獲得性能、形狀穩(wěn)定的制品還要另想改善措施,目前制造金屬喂料使用的金屬粉末一般分為兩種:氣霧化粉末和水霧化粉末。這兩種粉末形狀性質(zhì)迥異,單獨(dú)用哪種都不能獲得好的喂料。
氣霧化粉中加入水霧化粉可提高注射成形件的形狀保持能力,降低各向異性收縮。若混合粉的自然坡度角小,則說(shuō)明顆粒間的相互作用小,所制部件在燒結(jié)后各向異性收縮較大。氣霧化粉含量大的試樣,脫粘后易于坍塌。使用水霧化粉末,可保持形狀而不損害其力學(xué)性能。顆粒的不規(guī)則形狀影響混合粉的燒結(jié)性,使用較大比例的水霧化粉可促進(jìn)致密化。
綜上所述,金屬粉末顆粒形狀對(duì)MIM工藝的影響是根源性和最終性的,選擇合適的金屬粉末制成合適的金屬喂料對(duì)成形高質(zhì)量的MIM制品至關(guān)重要。
在金屬注射成形工藝中,燒結(jié)是一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié),它是將脫脂后的多孔坯件進(jìn)行致密化的過(guò)程。燒結(jié)過(guò)程中溫度和時(shí)間的把握直接影響到最終成品的性能,在該工藝中,名副其實(shí)需要掌握好火候的就是這個(gè)環(huán)節(jié)。脫脂后的坯件在進(jìn)行燒結(jié)時(shí)粉末在低于其主要組成成分的溫度下通過(guò)原子前一來(lái)完成粉末顆粒間的聯(lián)結(jié),減少顆粒間的空隙,從而達(dá)到致密化的目的。在MIM工藝中,致密化后的坯件還是會(huì)具有人們事先設(shè)計(jì)好的與注射模具相符的形狀,粉末冶金結(jié)構(gòu)件,只是經(jīng)過(guò)燒結(jié)變得具有了一定強(qiáng)度和性能,可以承受一定的外力,不會(huì)像剛脫完脂的坯件那樣多孔易碎。
曾經(jīng)有人從兩個(gè)方面總結(jié)MIM燒結(jié)的特點(diǎn),從宏觀來(lái)看,望牛墩鎮(zhèn)粉末冶金,坯件整體的氣孔率下降、坯件的致密度提高,從微觀來(lái)看,粉末顆粒的原子發(fā)生里質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)移,使粉末不需要粘結(jié)劑的作用便可產(chǎn)生顆粒間的粘結(jié)來(lái)保持一定的形狀和性能。
燒結(jié)的原理就是在一定的溫度下,利用熱的力量刺激粉末的原子使其發(fā)生物理位置的遷移,將粉體狀的坯件變成顆粒聯(lián)結(jié)緊密的塊狀的坯件。由此可以看出溫度對(duì)于燒結(jié)的重要性,從理論上來(lái)講,溫度越高,粉末冶金中框,燒結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生的原子遷移運(yùn)動(dòng)越迅速,從一個(gè)位置到另一個(gè)位置的原子的量也就越多,燒結(jié)過(guò)程也就進(jìn)行得越快。
在實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用中,人們會(huì)經(jīng)常提到兩個(gè)詞:固相燒結(jié)和液相燒結(jié),其實(shí)這沒(méi)有什么費(fèi)解的,關(guān)于二者的區(qū)別,簡(jiǎn)單一點(diǎn)說(shuō)就是根據(jù)燒結(jié)溫度不同,固相燒結(jié)就是燒結(jié)溫度低于所有組成成分的熔點(diǎn),而液相燒結(jié)則是燒結(jié)溫度低于主要組成成分的熔點(diǎn)。同時(shí)這兩種燒結(jié)方法又有一個(gè)共同點(diǎn):都是不施加外部壓力的情況下進(jìn)行的。
因此,固相燒結(jié)和液相燒結(jié)又被成為無(wú)壓燒結(jié),這主要是相對(duì)于熱壓、熱鍛、熱等靜壓等加壓燒結(jié)方法而言的。在MIM工藝中一般都是采用無(wú)壓燒結(jié)的方法進(jìn)行坯件的燒結(jié)。
MIM(Metal Injection Molding),中文名稱為金屬注射成型,是一種將金屬粉末與其粘結(jié)劑的增塑混合料,注射到模型里的成形方法。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),MIM就是把金屬粉末和粘結(jié)劑均勻混合在一起,經(jīng)過(guò)加工就能做成各種形狀的金屬器件了。
這是一種具有很高技術(shù)含量的技術(shù),類似于現(xiàn)在熱門(mén)的3D打印。
從工藝流程來(lái)看,MIM要經(jīng)歷混料(專用喂料)、注射成形、脫脂、燒結(jié)、后處理等5個(gè)步驟。
混料,就是把金屬粉末和粘結(jié)劑,按9:1的比例均勻混合起來(lái),大家可以想象我們用水和面時(shí)的感覺(jué)。
等到和出來(lái)的面夠勁道時(shí),就可以甩面做面條了,注射成形的步驟也差不多。
混合物被加熱,注入模具,成形為毛坯。毛坯出來(lái)后,再將里面的粘結(jié)劑去除,這一過(guò)程就叫脫脂。
脫脂后再進(jìn)行高溫?zé)Y(jié),使成品的強(qiáng)度上一個(gè)臺(tái)階,并擁有很好的力學(xué)性能。
燒結(jié)是MIM工藝中最核心的環(huán)節(jié),只要這一步處理得好了,那么整個(gè)MIM流程基本就大功告成了。
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經(jīng)過(guò)MIM制作出來(lái)的成品,密度高、精度高、表面光潔度也非常好,不信你摸一摸智能手表的底殼,質(zhì)感那是杠杠滴。
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