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文檔簡介
1、金屬粉末注射成型第1頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四金屬粉末注射成型技術(shù)(Metal Powder Injection Molding,簡稱MIM)是將現(xiàn)代塑料注射成形技術(shù)引入粉末冶金領(lǐng)域而形成的一門新型粉末冶金近凈形成形技術(shù)。其基本工藝過程是:首先將固體粉末與有機粘結(jié)劑均勻混煉,經(jīng)制粒后在加熱塑化狀態(tài)下(150)用注射成形機注入模腔內(nèi)固化成形,然后用化學(xué)或熱分解的方法將成形坯中的粘結(jié)劑脫除,最后經(jīng)燒結(jié)致密化得到最終產(chǎn)品。與傳統(tǒng)工藝相比,具有精度高、組織均勻、性能優(yōu)異,生產(chǎn)成本低等特點,其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電子信息工程、生物醫(yī)療器械、辦公設(shè)備、汽車、機械、五金、體育器械、
2、鐘表業(yè)、兵器及航空航天等工業(yè)領(lǐng)域。因此,國際上普遍認(rèn)為該技術(shù)的發(fā)展將會導(dǎo)致零部件成形與加工技術(shù)的一場革命,被譽為“當(dāng)今最熱門的零部件成形技術(shù)”和“21世紀(jì)的成形技術(shù)”。MIM始于20世紀(jì)70年代末,其工藝包括產(chǎn)品設(shè)計、模具設(shè)計、質(zhì)量檢測、混煉、注射、脫脂、燒結(jié)、二次加工等8個重要環(huán)節(jié)。隨著研究的不斷深入以及新型粘結(jié)劑的開發(fā)、制粉技術(shù)和脫脂工藝的不斷進步,到90年代 初已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。當(dāng)前,MIM已經(jīng)被被譽為國際最熱門的金屬零部件成形技術(shù)之一。 第2頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四歷史與現(xiàn)狀 美國加州Parmatech公司于1973年發(fā)明,八十年代初歐洲許多國家以及日本也
3、都投入極大精力開始研究該技術(shù),并得到迅速推廣。特別是八十年代中期,這項技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化以來更獲得突飛猛進的發(fā)展,每年都以驚人的速度遞增。到目前為止,美國、西歐、日本等十多個國家和地區(qū)有一百多家公司從事該工藝技術(shù)的產(chǎn)品開發(fā)、研制與銷售工作。日本在競爭上十分積極,并且表現(xiàn)突出,許多大型株式會社均參與MIM工業(yè)的推廣,這些公司包括有太平洋金屬、三菱制鋼、川崎制鐵、神戶制鋼、住友礦山、精工-愛普生、大同特殊鋼等。目前日本有四十多家專業(yè)從事MIM產(chǎn)業(yè)的公司,其MIM工業(yè)產(chǎn)品的銷售總值早已超過歐洲并直追美國。到目前為止,全球已有百余家公司從事該項技術(shù)的產(chǎn)品開發(fā)、研制與銷售工作,MIM技術(shù)也因此成為新型制造業(yè)
4、中最為活躍的前沿技術(shù)領(lǐng)域,被譽為世界冶金行業(yè)的開拓性技術(shù),代表著粉末冶金技術(shù)發(fā)展的主方向。第3頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四工藝特點 金屬粉末注射成型技術(shù)是集塑料成型工藝學(xué)、高分子化學(xué)、粉末冶金工藝學(xué)和金屬材料學(xué)等多學(xué)科透與交叉的產(chǎn)物,利用模具可注射成型坯件并通過燒結(jié)快速制造高密度、高精度、三維復(fù)雜形狀的結(jié)構(gòu)零件,能夠快速準(zhǔn)確地將設(shè)計思想物化為具有一定結(jié)構(gòu)、功能特性的制品,并可直接批量生產(chǎn)出零件,是制造技術(shù)行業(yè)一次新的變革。該工藝技術(shù)不僅具有常規(guī)粉末冶金工藝工序少、無切削或少切削、經(jīng)濟效益高等優(yōu)點,而且克服了傳統(tǒng)粉末冶金工藝制品、材質(zhì)不均勻、機械性能低、不易成型薄壁
5、、復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的缺點,特別適合于大批量生產(chǎn)小型、復(fù)雜以及具有特殊要求的金屬零件。工藝流程金屬粉末+粘結(jié)劑混煉注射成形脫脂燒結(jié)后處理MIM工藝所用金屬粉末顆粒尺寸一般在0.520m;從理論上講,顆粒越細,比表面積也越大,易于成型和燒結(jié)。而傳統(tǒng)的粉末冶金工藝則采用大于40m的較粗的粉末。有機膠粘劑作用是粘接金屬粉末顆粒,使混合料在注射機料筒中加熱具有流變性和潤滑性,也就是說帶動粉末流動的載體。因此,粘接劑的選擇是整個粉末注射成型的關(guān)鍵。對有機粘接劑要求:1.用量少,用較少的粘接劑能使混合料產(chǎn)生較好的流變性;2.不反應(yīng),在去除粘結(jié)劑的過程中與金屬粉末不起任何化學(xué)反應(yīng);3.易去除,在制品內(nèi)不殘留。第4頁
6、,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四成型原理第5頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四注射成型工藝原理示意圖1-模具;2-噴嘴;3-料筒;4-分流梭;5-料斗;6-注射柱塞第6頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四注射成型工藝條件 包括閉模、加料、塑化、注射、保壓、固化(冷卻定型)、開模出料等工序。而成型溫度、注射壓力(包括注射速度)、成型周期(包括注射、保壓、固化時間)被稱為注射成型工藝的“三大工藝條件”。當(dāng)然要順利完成整個注射過程需一步一步地加以控制。 (1)加料及剩余量 加料:一般要求定時、定量、均勻供料。剩余量:保證每次注射后
7、料筒底部有一定剩余的物料剩料的作用:a、傳壓;b、補料(收縮后的補料)剩料一般控制在1020mm,不能太多,太少。 太多:注射壓力損失大,剩料受熱時間太長,易發(fā)生分解或固化等。 太少:起不到很好的傳壓作用,模腔內(nèi)物料受壓不足。第7頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四(2)成型溫度 成型溫度包括:料筒、噴嘴、模具溫度。成型溫度是三大工藝條件之一,關(guān)系到物料的塑化、流動性、充模等工藝條件。應(yīng)考慮以下因素: 1、注射成型機的種類 螺桿式注射成型機所需的料筒溫度比柱塞式低。 原因:a、螺桿式成型機料筒內(nèi)的料層較?。?b、物料在螺桿推進的過程中不斷翻轉(zhuǎn),有利于傳熱; c、物料翻轉(zhuǎn)運
8、動,受剪切力作用,自身摩擦生熱。 2、產(chǎn)品厚度 對薄壁制品要求物料有較高的流動性才能充滿模腔,因此需較高的成型溫度;相反厚壁制品成型溫度可低一些。判斷料筒噴嘴溫度的兩種方法: a、熔體對空注射法。脫開模具,用低壓注射,觀察料流,是否毛糙、變色、起泡,料流表面光滑者表明溫度合適。 b、產(chǎn)品直觀分析法。對試生產(chǎn)制品觀察有無毛糙、波紋、氣泡等弊病。第8頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四 對于熱塑性粘結(jié)劑,料筒溫度略高于噴嘴溫度,高于模具溫度。 對于熱固性粘結(jié)劑,模具溫度略高于噴嘴溫度,高于料筒溫度。3、注射料的品種和性能(3)螺桿轉(zhuǎn)速及背壓必須根據(jù)所選用的粘結(jié)劑熱敏程度及熔體
9、粘度進行調(diào)整。轉(zhuǎn)速慢:塑化好,物料易降解、早期固化。轉(zhuǎn)速快:有利于塑化,但物料停留時間短可能塑化不夠。還可使纖維變短。背壓:指螺桿轉(zhuǎn)動推進物料塑化時,傳給螺桿的反向壓力。背壓的作用:能使物料在運動過程中不斷排出空氣和揮發(fā)物,并使物料逐漸密實。背壓過小起不到以上作用,背壓大,功率消耗大,并在物料溫度較低時能使纖維粉化,影響制品性能。圖12-21背壓與玻璃纖維長度的關(guān)系。第9頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四(4)注射速度及注射壓力 注射壓力大小與注射機種類、物料流動性、模具澆口尺寸、產(chǎn)品厚度、模具溫度及流程等因素有關(guān)。 一般注射壓力略高于熱塑性塑料的注射壓力。 保壓的作用
10、:使制品冷卻收縮時得以補料,尺寸準(zhǔn)確,表面光潔,有利于消除氣泡。保壓時間一般0.32分鐘,特厚制品可達510分鐘。 注射速度與注射壓力、溫度、模口尺寸等因素有關(guān)。注射速度慢不利于充模,生產(chǎn)效率低,注射速度過快易混入氣泡。需通過實際實驗確定。 (5)成型周期 成型周期即完成一次注射成型制品所需的時間。包括: 1)注射加壓時間(保壓時間、注射時間); 2)冷卻時間(模內(nèi)冷卻或固化時間); 3)其他時間(開模、取出制品、涂脫模劑、安放嵌件、閉模等時間)。 成型周期是提高生產(chǎn)率的關(guān)鍵,在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,應(yīng)盡量縮短成型周期。第10頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四制品后處理
11、 作用 提高制品的尺寸穩(wěn)定性,消除內(nèi)應(yīng)力 分類 熱處理 調(diào)濕處理 (1)熱處理 熱處理的實質(zhì):迫使凍結(jié)的分子鏈松弛,凝固的大分子鏈段轉(zhuǎn)向無規(guī)位置,消除部分內(nèi)應(yīng)力,提高結(jié)晶度,穩(wěn)定結(jié)晶結(jié)構(gòu),提高彈性模量,降低斷裂延伸率。(2)調(diào)濕處理 將剛脫模的制品放入水中,與空氣隔絕、防止氧化。調(diào)濕條件:90110 4h第11頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四混料:把金屬粉末與有機粘接劑均勻摻混在一起,使各種原料成為注射成型用混合料?;旌狭系木鶆虺潭戎苯佑绊懫淞鲃有裕蚨绊懽⑸涑尚凸に噮?shù),以至最終材料的密度及其它性能。在注射成型過程中,混合料在注射機料筒內(nèi)被加熱成具有流變性的塑性物
12、料,并在適當(dāng)?shù)淖⑸鋲毫ο伦⑷肽>咧?,成型出毛坯。注射成型的毛坯在微觀上應(yīng)均勻一致,從而使制品在燒結(jié)過程中均勻收縮。脫脂(萃?。撼尚兔髟跓Y(jié)前必須去除毛坯內(nèi)所含有的有機粘結(jié)劑,該過程稱為脫脂或萃取。脫脂工藝必須保證粘結(jié)劑從毛坯的不同部位沿著顆料之間的微小通道逐漸地排出,而不降低毛坯的強度。粘結(jié)劑的排除速率一般遵循擴散方程。燒結(jié):能使多孔的脫脂毛坯收縮至密化成為具有一定組織和性能的制品。盡管制品的性能與燒結(jié)前的許多工藝因素有關(guān),但在許多情況下,燒結(jié)工藝對最終制品的金相組織和性能有著很大、甚至決定性的影響。后處理:對于尺寸要求較為精密的零件,需要進行必要的后處理。這工序與常規(guī)金屬制品的熱處理工序
13、相同。MIM工藝與其它加工工藝的對比:MIM使用的原料粉末粒徑一般小于15m,而傳統(tǒng)粉末冶金的原粉粉末粒徑大多在50-100m。MIM工藝的成品密度高,原因是使用微細粉末。MIM工藝具有傳統(tǒng)粉末冶金工藝的優(yōu)點,而形狀上自由度高是傳統(tǒng)粉末冶金所不能達到的。傳統(tǒng)粉末冶金限于模具的強度和填充密度,形狀大多為二維圓柱型。第12頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四MIM和傳統(tǒng)方法的比較: 壓鑄工藝用在鋁和鋅合金等熔點低、鑄液流動性良好的材料。此工藝的產(chǎn)品因材料的限制,其強度、耐磨性、耐蝕性均有限度。MIM工藝可以加工的原材料則較多。注射成型工藝技術(shù)利用注射機注射成型產(chǎn)品毛坯,保證物
14、料充分充滿模具型腔(金屬液鑄造充模較差),也就保證了零件高復(fù)雜結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)。粉末鍛造是一項重要的發(fā)展,已適用于連桿的量產(chǎn)制造。但是一般而言,鍛造過中熱處理的成本和模具的壽命還是有問題,仍待進一步解決。傳統(tǒng)機械加工法,近年來靠自動化而提升了其加工能力,在效果和精度上有極大的進步,但是基本的程序上仍脫不開逐步加工(車削、刨、銑、磨、鉆孔、拋光等)來完成零件形狀的方式。機械加工方法的加工精度遠優(yōu)于其他加工方法,但是因為材料的有效利用率低,且其形狀的完成受限于設(shè)備與刀具,有些零件無法用機械加工完成。相反,MIM可以有效利用材料,不受限制,對于小型、高難度形狀的精密零件的制造,MIM工藝比較機械加工而言,
15、其成本較低且效率高,具有很強的競爭力。 以往在傳統(tǒng)加工技術(shù)中先作成個別元件再組合成組件的方式,在使用MIM技術(shù)時可以考慮整合成完整的單一零件,大大減少步驟、簡化加工程序。 MIM技術(shù)并非與傳統(tǒng)加工方法競爭,而是彌補傳統(tǒng)加工方法在技術(shù)上的不足或無法制作的缺陷。MIM技術(shù)可以在傳統(tǒng)加工方法制作的零件領(lǐng)域上發(fā)揮其特長。MIM工藝在零部件制造方面所具有的技術(shù)優(yōu)勢可成型高度復(fù)雜的結(jié)構(gòu)零件。 MIM和其他金屬加工法相比,制品尺寸精度高,不必進行二次加工或只需少量精加工。注射成型工藝可直接成型薄壁、復(fù)雜結(jié)構(gòu)件,制品形狀已接近最終產(chǎn)品要求,零件尺寸公差一般保持在0.10.3mm左右。特別對于降低難于進行機械加
16、工的硬質(zhì)合金的加工成本,減少貴重金屬加工時的損失尤其具有重要意義。制品微觀組織均勻、密度高、性能好。第13頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四 模具及適用范圍:MIM技術(shù)使用的金屬模具,其壽命和工程塑料注射成型具模具相當(dāng)。由于使用金屬模具,MIM適合于零件的大量生產(chǎn)。由于利用注射機成型產(chǎn)品毛坯,極大地提高了生產(chǎn)效率,降低了生產(chǎn)成本,而且注射成型產(chǎn)品的一致性、重復(fù)性好,從而為大批量和規(guī)?;I(yè)生產(chǎn)提供了保證。注射成型的材料非常廣泛(鐵基,低合金,高速鋼,不銹鋼,工具鋼,硬質(zhì)合金)。原則上任何可高溫澆結(jié)的粉末材料均可由MIM工藝造成零件,包括了傳統(tǒng)制造工藝中的難加工材料和高熔
17、點材料。此外,MIM也可以根據(jù)用戶的要求進行材料配方研究,制造任意組合的合金材料,將復(fù)合材料成型為零件。MIM工藝采用微米級細粉末,既能加速燒結(jié)收縮,有助于提高材料的力學(xué)性能,延長材料的疲勞壽命,又能改善耐、抗應(yīng)力腐蝕及磁性能。對于過硬,過脆難以切削的材料或幾何形狀復(fù)雜、鑄造時原料有偏析或污染的零件,采用MIM工藝可大幅度節(jié)約成本。以加工打字機印刷元件導(dǎo)桿為例,通常需14道工序;而采用MIM工藝只需6道工序,可節(jié)約一半左右的成本。零件越小越復(fù)雜,經(jīng)濟效益將越好。通過以上分析,可以看出MIM成型的潛力是很大的。第14頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四MIM技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域:
18、1.計算機及輔助設(shè)施:如打印機零件、磁芯、撞針軸銷、驅(qū)動零件; 2.工具:如鉆頭、刀頭、噴嘴、槍鉆、螺旋銑刀、沖頭、套筒、扳手、電工工具、手工具等;3.家用器具:如表殼、表鏈、電動牙刷、剪刀、風(fēng)扇、高爾夫球頭、珠寶鏈環(huán)、圓珠筆卡箍、刃具刀頭等零部件4.醫(yī)療機械用零件:如牙齒矯形架、剪刀、鑷子;5.軍用零件:導(dǎo)彈尾翼、槍支零件、彈頭、藥型罩、引信用零件;6.電器用零件:電子封裝,微型馬達、電子零件、傳感器件;7.機械用零件:如松棉機、紡織機、卷邊機、辦公機械等;8.汽車船舶用零件:如離合器內(nèi)環(huán)、拔叉套、分配器套、汽門導(dǎo)管、同步轂、安全氣囊件等 第15頁,共86頁,2022年,5月20日,13點3
19、5分,星期四 注射成型設(shè)備主要包括注射成型機和模具。1、 注射機一、分類(1)按物料的塑化形式分:柱塞式和往復(fù)螺桿式,其中往復(fù)螺桿式用的最多。 往復(fù)螺桿式注射機的優(yōu)點:簡化了預(yù)塑結(jié)構(gòu),不需要分流梭,因而使注射壓力降低了很多。螺桿轉(zhuǎn)動使物料翻滾,傳熱條件好。物料內(nèi)部受到剪應(yīng)力大,塑化效率高。因無分流梭,更換物料方便。注射速度快。對原料的適應(yīng)性廣,能加工熱敏粘結(jié)劑。第16頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四 雙螺桿機結(jié)構(gòu)示意圖 1 連接器2過濾器3料簡4螺桿5加熱器6加料器7支座8上推軸承9減速器10電動機2. 2 塑料成型設(shè)備第17頁,共86頁,2022年,5月20日,13
20、點35分,星期四螺桿預(yù)塑化柱塞式注射裝置1-單向閥2-預(yù)塑料筒3-注射柱塞4-注射料筒2. 2 塑料成型設(shè)備第18頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四(2)按照注射機的外形特征分類 常見的有五種形式立式注射成型機 注射裝置和合模裝置與地面垂直。 特點:占地面積小,模具折裝方便。料斗高,加料不方便,僅適用于注射量小于60cm3的制品生產(chǎn)。臥式注射機 注射裝置,合模裝置均水平排列。 特點:機身低,加料方便,操作維修方便,制品頂出后可自由落下,易實現(xiàn)自動化。 缺點:占地面積大,模具拆卸比較麻煩。角式注射機 注射裝置與合模裝置呈垂直排列。 特點:介于立式與臥式之間,適用于加工中心
21、部分不允許留有澆口的制品。 轉(zhuǎn)盤式注射機 將多副模具裝在一個可轉(zhuǎn)動的盤上,轉(zhuǎn)盤去年定時旋轉(zhuǎn),使各模具與噴嘴相對注射成型。 特點:生產(chǎn)效率高,特別適用于冷卻時間長或安放嵌件費時的制品生產(chǎn)。第19頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四立式注射機 它的注射裝置垂直裝設(shè),并與鎖模機構(gòu)移動方向成一條軸線。優(yōu)點:占地面積小,拆裝模具方便,易于安放嵌件等。缺點:塑件推出后需由人工取出,不易實現(xiàn)全自動操作。第20頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四名稱 項目SZL-125gAB注射裝置螺桿直徑mm4042理論注射容積cm3 150165注射量(PS) g140154注
22、射壓力MPa150135螺桿轉(zhuǎn)速r/min60-12060-120注射速率g/s8592合模裝置 合模率KN600開模行程mm320容模mm300420拉桿有效間距mm245365頂出方式啟頂、液頂頂出行程mm60其它 油泵壓力MPa16電機功率kw7.5加熱功率kw4.8機器尺寸mm8009502550機器重量T 1.65第21頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四第22頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四3.2 注塑機第23頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四第24頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四第2
23、5頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四第26頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四2 、注射機的構(gòu)造 螺桿式注射機主要由注射、合模、傳動、控制四部分組成。一、注射系統(tǒng) 包括螺桿、料筒、加料加熱裝置、噴嘴等。(1)螺桿 注射機螺桿與擠出機螺桿的區(qū)別: a、注射機螺桿既能旋轉(zhuǎn),又能軸向移動,擠出機螺桿僅轉(zhuǎn)動; b、注射機螺桿的長徑比和壓縮比都比擠出機?。?注射機:長徑比 1518,壓縮比 22.5 擠出機:長徑比 2030,壓縮比 (壓縮比:加料口的螺槽容積與均化段最后一個螺槽容積之比)第27頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四(2)
24、料筒 注射機的料筒與擠出機的構(gòu)造和選材相同。(3)噴嘴 噴嘴的作用:提高熔融物料的流速,使其能迅速充模。 分為開式噴嘴與閉式噴嘴。開式噴嘴 (a)不能加熱(b)可進行加熱 閉式噴嘴 通過彈簧彈力、擋圈、導(dǎo)桿、頂針實現(xiàn)閉鎖。 注射時,熔料頂開頂針進入模腔。這種噴嘴使用方便,可防止流延,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,壓力損失大,射程小,補縮作用小,適用于加工粘度低的樹脂。第28頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四2. 2 塑料成型設(shè)備第29頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四二、合模系統(tǒng) 作用:開啟和閉合模具。 要求有足夠的鎖模力,足夠的模板面積和強度; 運動速度要求:閉
25、合時先快后慢,開啟時先慢后快; 合模系統(tǒng)由固定板、移動板、合模油缸、頂出裝置等組成。 頂出裝置: 作用:用于制品脫模的機構(gòu)。分為機械式和液壓式。一般設(shè)計成與合模裝置聯(lián)動,開模后一時間間隔聯(lián)動頂模裝置將制品頂出。三、傳動部分 主要由油缸、電機、各種閥門、開關(guān)等組成。通過油路供給的壓力驅(qū)動各部分動作。第30頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四三、注射機的參數(shù) (1)注射部分參數(shù) 最大注射量 是指注射螺桿完成一次最大注射行程時(有軸向移動),注射機的最大注射量。 表示方法: a、以注射出的聚苯乙烯熔料質(zhì)量(克)來表示; b、以注射出的熔料體積(cm3)表示。 第二種表示方法即容
26、積法與物料的密度無關(guān),用起來比較方便,采用此表示方法的較多。 注射壓力 指注射時螺桿對熔融物料的壓強,用MPa表示。 注射速度 指在最大注射量時,螺桿單位時間內(nèi)的行程。 v= S/t (m/s) v注射速度m/s S注射行程(螺桿) t注射時間s 塑化性能指標(biāo) 與螺桿直徑、長徑比、物料性能、螺桿轉(zhuǎn)速等多種因素有關(guān)。第31頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四四、合模部分參數(shù) (1)鎖模力 用下式計算 PcmkPFPcm 鎖模力,NK 安全系數(shù), 取2左右P 模腔壓力, PaF 分型面上的投影面積, m2 (2)模板尺寸 一般是成型面積的310倍。 (3)模具厚度、模板行程及
27、最大間距 模具的最大厚度,表示注射機安裝模具的最大厚度,根據(jù)這個厚度確定加工制品的最大厚度。(如超過這個厚度則無法開啟脫模) 模板行程是指模板開閉時行走的最大距離。其大小直接影響制品取出是否方便。它不能小于模具最大厚度的2倍。 模板最大間距是指移動模板移動到終點位置時與固定模板的距離。一般為最大制品高度的3倍。 第32頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四 模具 對復(fù)合材料的注射成型,應(yīng)考慮的工藝特性主要有:注射壓力高、注射速度快、模具和熔料溫度高、玻纖的摩擦力大等。(1)流動特性、流道、澆口及排氣澆口和流道的轉(zhuǎn)彎處應(yīng)成園角,流道轉(zhuǎn)彎處應(yīng)設(shè)冷料穴。澆口的大小應(yīng)根據(jù)實際情況確
28、定,太小易損壞玻纖且阻力大,太大玻纖分散不均勻。(2)成型收縮 對于熱塑性復(fù)合材料注射制品,在流動方向的收縮率一般比垂直方向小1/2。 因此,設(shè)計模具時應(yīng)精心考慮,通過模具尺寸對收縮精細修正。 生產(chǎn)高精度制品時,模具各零件要精確配合,閉模的精確度不僅靠導(dǎo)柱,而且還要依靠錐度導(dǎo)柱和定芯板固定。第33頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四注射模 注射模是安裝在注射機上,完成注射成形工藝所使用的模具。注射模的結(jié)構(gòu) 成形部件澆注系統(tǒng)導(dǎo)向部件推出機構(gòu)調(diào)溫系統(tǒng)排氣系統(tǒng)支承零部件側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)第34頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四合 模 裝 置合模裝置是保證
29、成型模具可靠的閉鎖 開啟并取出制品的部件。一個完善的合模裝置,應(yīng)該具備下列三個基本條件:第一、足夠的鎖模力,使模具在熔料壓力(即模腔壓力)作用下,不致有開縫現(xiàn)象發(fā)生。第二、足夠的模板面積、模板行程和模板間的開距,以適應(yīng)不同外形尺寸制品的成型要求。第三、模板有合適的運動速度,應(yīng)是閉模時先快后慢,開模時慢、快、慢,以防止模具的碰撞,實現(xiàn)制品的平穩(wěn)頂出并提高生產(chǎn)能力。第35頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四一 、合模裝置的組成和分類結(jié)構(gòu)組成:合模裝置主要由固定模板、活動模板、拉桿、油缸、連桿以及模具調(diào)整機構(gòu)、制品頂出機構(gòu)等組成。分類:合模裝置的種類較多,若按實現(xiàn)鎖模力的方式分
30、,則有機械式、液壓式和液壓-機械組合式三大類。機械式在新設(shè)計中已不采用。因它不很符合工藝的要求,將不予介紹。第36頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四1、 液壓合模裝置合模裝置是依靠液體的壓力實現(xiàn)模具的啟閉和鎖緊作用的。(1)、單缸直壓式合模裝置模具的啟閉和鎖緊都是在一個油缸的作用下完成的,這是最簡單的合模裝置。第37頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四這種合模裝置存在一些問題,并不十分符合注射機對合模裝置的要求。合模初期,模具尚未閉合,合模力?。粸榱丝s短循環(huán)周期,這時的移模速度應(yīng)快才好。但因油缸直徑甚大,實現(xiàn)高速有一定困難。合模后期,從模具閉合到鎖
31、緊,為防止碰撞,合模速度應(yīng)該低些,直至為零。鎖緊后的模具才需要達到鎖模噸位。 這種速度高時力量小,速度為零時力量大的要求,是單缸直壓式合模裝置難以滿足的。第38頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四2、增壓式合模裝置 合模初期,壓力油進入合模油缸,因直徑較小,其推力小,卻能增大移模速度。模具閉合后,壓力油換向進入增壓油缸。利用增壓活塞面積差的作用,提高合模油缸內(nèi)的液體壓力。以此滿足鎖模力的要求。第39頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四增壓式合模裝置的優(yōu)點是: 在不用高壓油泵的情況下提高鎖模力。增壓式合模裝置的缺點是: 油壓的增高對液壓系統(tǒng)和密封有更高
32、的要求,故增壓是有限度的。目前一般增壓到2032MPa,最高可達4050 MPa。增壓式合模裝置一般用在中小型注射機上,其合模速度并不十分快,因為實際上合模油缸直徑還是較大的。第40頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四3、充液式合模裝置 合模時,壓力油首先進入小直徑移模油缸,實現(xiàn)快速閉模;合模過程中,鎖模缸的活塞隨著移動模板前進,因而造成油缸內(nèi)的負壓,充液閥打開,大量的工作油進入鎖模油缸。當(dāng)模具閉合,鎖模油缸接通高壓油,使合模力迅速上升到鎖模噸位。開模時,從移模缸的另端進油,由于移模油缸直徑小,故能實現(xiàn)快速開模。如圖所示:第41頁,共86頁,2022年,5月20日,13點
33、35分,星期四充液式合模裝置示意圖:1-鎖模油缸;2-移模油缸;3-動模板;4-定模板第42頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四充液式合模裝置特點1)用小直徑油缸取得高速,大直徑油缸取得較大合模力。2)可實現(xiàn)較大合模力。3)體積較大(大油缸直徑大)。4)移模速度(尤其鎖模加壓速度)慢,油量吞吐量大。5)其它與其它液壓式相同。6)適應(yīng)于大中小型合模機構(gòu)。第43頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四4、特殊液壓式為克服液壓油缸用大行程去適應(yīng)不同模具高度的要求,減小油缸長度,從而減少油液的吞吐量。對其進行如下改進:A、將合模油缸單獨設(shè)置在動模板或固定模板上,
34、用機械定位的方式,縮短合模油缸的行程。B、用大直徑短行程缸代替大直徑長行程缸。C、為適應(yīng)不同厚度的模具,需將定模板(或動模板)的起始位置做相應(yīng)的調(diào)整。第44頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四特殊液壓式的形式很多,僅舉一例介紹:1-鎖模油缸;2-移模油缸;3-定位機構(gòu);4-中心立柱第45頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四特殊液壓式的特點:1)所需工作油量小,能耗低;2)速度快,升壓時間短;3)合模系統(tǒng)剛性大(由于行程縮短);4)其結(jié)構(gòu)和油路較復(fù)雜;5)適用于1000t 以上的大型注射機。第46頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期
35、四5、液壓式合模裝置的優(yōu)缺點1)優(yōu)點:固定模板和移動模板間的開距大,能夠加工制品的高度范圍較大。移動模板可以在行程范圍內(nèi)任意位置停留,因此,調(diào)節(jié)模板間的距離十分簡便。調(diào)節(jié)油壓,就能調(diào)節(jié)鎖模力的大小。鎖模力的大小可以直接讀出,給操作帶來方便。零件能自潤滑,磨損小。在液壓系統(tǒng)中增設(shè)各種調(diào)節(jié)回路,就能方便地實現(xiàn)注射壓力、注射速度、合模速度以及鎖模力等的調(diào)節(jié),以更好地適應(yīng)加工工藝的要求。 第47頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四2)缺點:液壓系統(tǒng)管路甚多,保證沒有任何滲漏是困難的,所以鎖模力的穩(wěn)定性差,從而影響制品質(zhì)量。管路、閥件等的維修工作量大。液壓合模裝置應(yīng)有防止超行程和只
36、有模具完全合緊的情況下方能進行注射等方面的安全裝置。液壓合模裝置的優(yōu)點突出,正日益廣泛地被采用。第48頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四頂出裝置頂出裝置是為頂出模內(nèi)制品而設(shè)的,各種合模裝置均設(shè)有頂出裝置。頂出裝置可分為機械頂出、液壓頂出和氣動頂出三種。1、機械頂出頂桿固定在機架上,它本身不移動,開模時動模板后退,頂出桿穿過移動模板上的孔而達于模具頂板,將制品頂出。頂出桿長度可以根據(jù)模具的厚薄,通過螺紋調(diào)節(jié)。頂桿的數(shù)目、位置隨合模機構(gòu)的特點、制品的大小而定。機械頂出結(jié)構(gòu)簡單,但頂出是在開模終了進行的,模具內(nèi)頂板的復(fù)位要在閉模開始以后。第49頁,共86頁,2022年,5月2
37、0日,13點35分,星期四2、液壓頂出頂出力量、速度和時間都可以通過液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)。一般小型注射機,若無特殊要求,使用機械頂出較好。較大的注射機,一般同時設(shè)有機械頂出和液壓頂出,可根據(jù)需要選用。3、氣動頂出是利用壓縮空氣,通過模具上的微小氣孔,直接把制品從型腔內(nèi)吹出。此法頂出方便,對制品不留痕跡,特別適合盆狀、薄壁或杯狀制品的快速脫模。第50頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四原料粉末制?。?目前生產(chǎn)MIM用原料粉末的方法主要有羰基法、超高壓水霧化法、高壓氣體霧化法等。 1. 羰基法 MIM最早使用的粉末是羰基法生產(chǎn)的,美國GAF化學(xué)公司采用較粗的海綿鐵粉作原料,制粒后在3
38、50度氫氣中退火活化,然后置于反應(yīng)器中,鐵粒暴露在循環(huán)的CO中,氣體壓力為6OMPa,溫度160度,鐵與CO發(fā)生反應(yīng),得到氣態(tài)的Fe(CO)5,并加以冷凝收集,接下來,使Fe(CO)5蒸發(fā)通過一個垂直的反應(yīng)塔,反應(yīng)塔加熱到300度,在催化劑NH3作用下,F(xiàn)e(CO)5在塔頂部分解為Fe和CO氣體,將沉積的鐵粉聚集體球磨,得到符合要求的成品鐵粉,粉中一般含0.8%C,0.7%N和0.3%O(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。羰基法是一種較為成熟的制備MIM用粉末的方法,所制得的粉末呈球形,粒度小,但是羰基法只能生產(chǎn)有限的幾種粉末(如鐵粉、鎳粉),不易生產(chǎn)包含2種以上元素的合金粉,而且羰基法生產(chǎn)過程毒性大,在MIM生產(chǎn)
39、過程中還存在碳含量控制的問題。第51頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四2. 超高壓水霧化法日本的PAMCO,Kawasaki Steel,Kawasaki Steel幾家公司發(fā)展了一種超高壓水霧化,該法能夠較為經(jīng)濟地大量生產(chǎn)MIM用金屬和合金粉末。其中以PAMCO公司產(chǎn)量最大,工藝也最有代表性。該公司年產(chǎn)MIM用粉末300t。工藝采用150MPa高壓水霧化,其主要產(chǎn)品為各種不銹鋼粉和低合金鋼粉,PAMCO從20世紀(jì)80年代中期開始商業(yè)生產(chǎn)MIM粉,針對水霧化粉搖實密度低,導(dǎo)致注射成形時填充密度低而需要較多的粘結(jié)劑的缺點,在增加粉末的球化率,提高其搖實密度方面作了許多改進
40、,改進后的PAMCO新型MIM粉的搖實密度比常規(guī)MIM水霧化粉的搖實密度提高了10%,采用具有較高搖實密度的粉末,PAMCO已經(jīng)成功地將所需粘結(jié)劑減少了20%左右。第52頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四水霧法水霧法與氣霧法不同點:1.因冷卻速度過快,粉末呈不規(guī)則狀。2.粉末表面粗糙,含氧化物。第53頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四3. 采用改進型噴嘴的高壓氣體霧化法氣體霧化法生產(chǎn)的粉末搖實密度高,流動性好,所需添加劑量少,且用惰性氣體,所得粉末的殘留氣體含量比水霧化粉至少低一個數(shù)量級,但是一般氣體霧化粉顆粒較粗,約為40-50um,能適應(yīng)MI
41、M要求的細粉量很少,英國Osprey公司和PSI公司為此對噴嘴進行改進,采用高壓氣體霧化,使得適合MIM用的細粉產(chǎn)出率大大提高。Osprey公司用高壓氬氣和氮氣(壓力為5MPa)生產(chǎn)的不銹鋼粉末中有75%的粉末粒度小于20um,大大高于常規(guī)氣霧化法的20%,其平均粒度為14um,該公司還用該法生產(chǎn)了高速鋼粉、工具鋼粉以及磁性合金粉等。據(jù)Osprey公司稱,這種高壓氣霧化MIM粉價格主要取決于生產(chǎn)規(guī)模大小,在大規(guī)模生產(chǎn)的情況下,該法生產(chǎn)的粉末價格甚至可以與高壓水霧化法抗衡。第54頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四優(yōu)點:保持高合度原料的完整性粉末均勻呈球形,有良好堆積性第5
42、5頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四4.微霧化法美國Micro Materials Technology和GTE Products公司報道了他們采用微霧化法制備MIM用細粉的情況。據(jù)稱,該法是一種有效制備小于20um 粉末的生產(chǎn)方法,其原理是基于金屬液滴撞擊不浸潤的基片而發(fā)生破碎。原料為普通霧化法生產(chǎn)的較粗粉末(50-150um),利用等離子噴槍熔化原料粉末并加速熔融金屬液滴,被加速的金屬液滴撞擊不浸潤的旋轉(zhuǎn)基盤而產(chǎn)生破碎,破碎的細小液滴球化,并迅速冷卻成細小粉末。 微霧化法是一種將較粗粉末有效地處理成細粉的新工藝,有以下優(yōu)點:無容器熔化而大大減少了粉末污染;由于高的等
43、離子氣體的溫度,沒有熔點限制,可以方便地制造各種難熔金屬和合金粉末;不需要常規(guī)的龐大的爐子裝置,節(jié)約能源。另外,美國Ultra Fine Powder Technology公司開發(fā)了一種Tandem霧化裝置,它的基本原理是在霧化之前,將一定壓力的氣體注入金屬熔體中,這樣,霧化后每一金屬液滴內(nèi)都包含有氣體。在冷卻過程中,液滴內(nèi)部氣體壓力增大,金屬液滴產(chǎn)生破碎而得到超細球形粉末。第56頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四5. Nanoval層流霧化法德國 Nanoval公司開發(fā)出了一種獨特的氣霧化技術(shù),基本思路是應(yīng)用自穩(wěn)定的、嚴(yán)格成層狀的氣流,使熔化的金屬平行流動。熔化了的金
44、屬從拉瓦爾噴嘴的入口到最窄處被氣體壓縮而迅速加速(從幾m/s 到音速),氣體為獲得穩(wěn)定而呈層狀流動。在最窄處以下,氣體被快速壓縮,加速至超音速,在氣液流界面由于剪切應(yīng)力,金屬熔體絲以更高的速度變形,最終不穩(wěn)定而破裂成許多更細的絲,最終凝結(jié)成細小粉末。該技術(shù)可直接生產(chǎn)許多適合于MIM的貴金屬粉、特殊牌號的不銹鋼和高速鋼粉、銅基合金和超合金粉等,該公司產(chǎn)品粉末粒度約為10um,其中20um粒度以下的粉末約占90% 。第57頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四粘結(jié)劑粘結(jié)劑是MIM技術(shù)的核心,在MIM中粘結(jié)劑具有增強流動性以適合注射成菜和維持坯塊形狀這兩個最基本的職能,此外它還應(yīng)
45、具有易于脫除、無污染、無毒性、成本合理等特點,為此出現(xiàn)了各種各樣的粘結(jié)劑,近年來正逐漸從單憑經(jīng)驗選擇向根據(jù)對脫脂方法及對粘結(jié)劑功能的要求,有針對性地設(shè)計粘結(jié)劑體系的方向發(fā)展。 粘結(jié)劑一般是由低分子組元與高分子組元加上一些必要的添加劑構(gòu)成。低分子組元粘度低,流動性好,易脫去;高分子組元粘度高,強度高,保持成形坯強度。二者適當(dāng)比例搭配以獲得高的粉末裝載量,最終得到高精度和高均勻性的產(chǎn)品。通常采用的粘結(jié)劑主要有:熱塑性體系(石蠟基、油基和熱塑性聚合物基)、凝膠體系、熱固性體系和水溶性體系。功能(1)成形階段增強粉末流動性 (2)成形后保持坯體形狀。第58頁,共86頁,2022年,5月20日,13點3
46、5分,星期四熱塑性體系石蠟基粘結(jié)劑是最早使用,而且至今仍有競爭力的粘結(jié)劑休系,特別是壁厚小于3mm的零件,主要由石蠟與聚烯烴組成。如HDPE,LDPE,PP,PS,EVA,PEEA,POM/PE等。石蠟高溫粘度低,與塑料相容性好,粉末裝載量高,但石蠟體系冷卻時收縮大,內(nèi)應(yīng)力大,脫脂慢。油基粘結(jié)劑主要利用油在室溫下為液態(tài)或半固態(tài),與石蠟基粘結(jié)劑相比,改善了內(nèi)應(yīng)力,另外采用溶劑脫脂速度快。使用油基粘結(jié)劑的難點在于增加油含量的同時要保持生坯強度,防止兩相分離的產(chǎn)生,以及快速溶劑脫脂時解決溶脹和應(yīng)力開裂的問題。一般來說,熱塑性聚合物基粘結(jié)劑由于使用較多聚合物,成形坯強度高,但較多的聚合物會導(dǎo)致脫脂慢、
47、裝載量低。凝膠體系1978年美國的R.D.Rivers發(fā)明了凝膠體系,由甲基纖維素、少量水、甘油和硼酸組成。甲基纖維素與水在受熱時形成凝膠以提高生坯強度,特點是使用有機物少,脫脂快。不足之處是生坯強度低,脫模困難,不能連續(xù)生產(chǎn),類似的體系還有瓊脂與水。1994年法國Impac和Metals ProcessSystem公司宣稱開發(fā)了Quickset無粘結(jié)劑工藝,只需傳統(tǒng)MIM粘結(jié)劑含量的5%,實際上也是用極少量的有機物加液體載體以形成特殊的結(jié)構(gòu)來獲得生坯強度。據(jù)稱該粘結(jié)劑體系已可用來生產(chǎn)厚至20mm,重達800g的零件。目前日本PAMCO公司正和MPS公司聯(lián)合研究,進一步開發(fā)這一技術(shù)。第59頁,
48、共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四熱固性體系Brasel通過對多種熱固性樹脂的選擇,確定了呋喃族樹脂可用于MIM,Petzoldt應(yīng)用聚酰胺樹脂,以環(huán)氧樹脂為硬化交聯(lián)劑,在150-250時發(fā)生交朕,交朕溫度高于注射和混煉溫度。熱固性粘結(jié)劑有些缺陷是難以解決的,如脫脂時不產(chǎn)生小分子,有殘留,廢次品不能重復(fù)使用等,因此限制了它在實際工業(yè)中的應(yīng)用。 水溶性體系水溶性粘結(jié)劑是20世紀(jì)90年代開發(fā)出的一類很有前途的體系,是從“固態(tài)聚合物溶液”(SPS)體系中發(fā)展起來的,用水溶性聚乙二醇(PEG)作主要成分,加部分PMMA或苯氧樹脂作粘結(jié)劑,在脫氧蒸餾水中浸泡脫脂,但這種體系存在混合時
49、間長、脫脂慢、溶脹等缺陷。后來Amwar作了改進,采用懸浮聚合得到的超高分子量的PMMA(分子量-106),配合以特定的混合方式,解決了變形問題,使水脫脂溫度可以從室溫升至60-80,脫脂時間從16h降至3h,而且制備出了較高尺寸精度的產(chǎn)品。Hens等另辟蹊徑,用PEG與可交聯(lián)的聚合物PVB于脫脂前或部分脫脂后用紫外光固化,也控制了脫脂變形。Bialo發(fā)展了另一類水溶性體系,以聚氧化乙烯(PEO)為水溶性部分,成形壞只需在水中浸泡60-70min就可脫除PEO。水溶性體系由于采用水脫脂,價格便宜,無毒,有利于環(huán)保,然而粘結(jié)劑存在吸水問題,混合較難,產(chǎn)品尺寸精度還不高。所以,雖然該體系已問世五年
50、,但到目前為止,仍處于實驗室階段,但該體系無疑極具潛力,是發(fā)展方向。此外還有些新型粘結(jié)劑體系,工藝上各有特點。如美國專利提出的聚酰胺基粘結(jié)劑;日本專利報道的丙烯酸系粘結(jié)劑,特點是易除去,無副縣長產(chǎn)物;含烷基的硅酸鹽無機物粘結(jié)劑,其注射壓力小于有機物粘結(jié)劑體系。此外還有自行合成的非晶態(tài)聚合物粘結(jié)劑,特點是可用混合溶劑解等。第60頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四混煉混煉是將金屬粉末與粘結(jié)劑混合得到均勻喂料的過程。由于喂料的性質(zhì)決定了最終注射成形產(chǎn)品的性能,所以混煉這一工藝步驟非常重要。這牽涉到粘結(jié)劑和粉末加入的方式和順序、混煉溫度、混煉裝置的特性等多種因素。這一工藝步驟目
51、前一直停留在依靠經(jīng)驗摸索的水平上,最終評價混煉工藝好壞的一個重要指標(biāo)就是所得到喂料的均勻和一致性。MIM喂料的混合是在熱效應(yīng)和剪切力的聯(lián)合作用下完成的?;炝蠝囟炔荒芴撸駝t粘結(jié)劑可能發(fā)生分解或者由于粘度太低而發(fā)生粉末和粘結(jié)劑兩相分離現(xiàn)象,至于剪切力的大小則依混料方式的不同而變化。MIM常用的混料裝置有雙螺旋擠出機、Z形葉輪混料機、單螺旋擠出機、柱塞式擠出機、雙行星混煉機、雙凸輪混料機等,這些混料裝置都適合于制備粘度在1-1000Pas范圍內(nèi)的混合料?;鞜挼姆椒ㄒ话闶窍燃尤敫呷埸c組元熔化,然后降溫,加入低熔點組元,然后分批加入金屬粉末。這樣能防止低熔點組元的氣化或分解,分批加入金屬粉可防止降溫
52、太快而導(dǎo)致的扭矩急增,減少設(shè)備損失。對于不同粒度粉末搭配時的加料方式,日本專利介紹:先將較粗的15-40um水霧化粉加入粘結(jié)劑中,然后加入5-15um粉,最后加入粉度5um粉,這樣得到的最終產(chǎn)品的收縮變化很少。為了在粉末周圍均勻涂覆一層粘結(jié)劑,還可將金屬粉末直接加入到高熔點組元中,再加入低熔點組分,最后去除空氣即可。一般先加入高熔點組元,降溫后加入低熔點組元;再分批加入金屬粉末。 可跟據(jù)轉(zhuǎn)矩判斷混料是否均勻。第61頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四VH 型 V 形混合機是 新型、 高效、精細容器回轉(zhuǎn)、攪拌型混合設(shè)備。用于各種粉狀、粒狀物料的均勻混合,具有很高的混合度,
53、對添加量很少的配料同樣能達到較好的混合度。 該機 采用機械密封,粉料不會泄漏,軸承使用壽命長。該機混合效率高、 工作效率較高 、 勞動強度低、 操作方便 。 VH 型 V 形混合機由“ V ”形筒、機械密封、機架、減速傳動、攪拌葉片等構(gòu)成。 該機的 工作過程是:把需混合的幾種物料通過 真空輸送或人工加料投 放 到 “ V ”形筒內(nèi),上好筒蓋,開起設(shè)備,“ V ”形筒及攪拌葉片同時轉(zhuǎn)動,旋轉(zhuǎn)的“ V ”形筒使筒體內(nèi)物料產(chǎn)生紊亂翻滾混合,高速旋轉(zhuǎn)的攪拌葉片打碎結(jié)團物料,使物料在筒體內(nèi)快速混合。 VH 型 V 形混合機工作過程無死角,無沉積,可使混合的物料快速達到均勻一致的效果。 第62頁,共86頁
54、,2022年,5月20日,13點35分,星期四SHJ型雙錐混料機是高效精細粉體混合設(shè)備。用于各種粉狀、粒狀物料的混合。SHJ型雙錐混料機由一臺電動機拖動,筒體由鏈輪帶動,攪拌葉片由三角帶帶動,結(jié)構(gòu)簡單,傳動可靠,維修方便;該機雙錐筒支撐軸承采用了特別的隔塵處理,不會因物料進到軸承內(nèi),導(dǎo)致軸承快速磨損而破壞;雙錐筒進料口采用快開旋開閥,出料口采用大口徑90旋閥,使用特別方便。 雙 錐 混 料 機第63頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四立式螺旋混料機 LHJ2型立式混料機由罐體、螺旋提料機、機架等構(gòu)成。混合機理作用次序為對流、擴散、剪切。用于固液懸浮料、加濕物料、顆粒粉料的
55、混合。第64頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四中小批量垂直螺桿混料機技術(shù)特點: 混料均勻 混料時間短 功率小更加節(jié)能第65頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四 注射成形 注射成形關(guān)鍵問題之一是有關(guān)成形的各項設(shè)計,其中包括產(chǎn)品設(shè)計、模具設(shè)計。盡管目前生產(chǎn)的產(chǎn)品可從0.003g到17g,而且在改進精度方面已取得了重要進步,然而大多數(shù)設(shè)計特別是模具設(shè)計是憑經(jīng)驗,缺少可靠的設(shè)計知識,CAD系統(tǒng)難以很好地應(yīng)用于MIM?,F(xiàn)已運用塑料模具的原理逐步將MIM的模具標(biāo)準(zhǔn)化,隨著經(jīng)驗的積累,模具設(shè)計和制作的時間將會大大減少,盡可能多地使用多模腔模具以提高注射效率。MI
56、M目前無需使用特殊的注射機,只將普通的注射機稍加以改進即可。對于許多產(chǎn)品的注射成形現(xiàn)已實現(xiàn)自動化,但是目前超小型零件的注射成形仍然存在問題。注射成形的目的是獲得所需形狀的無缺陷、顆粒均勻排布的MIM成形坯體。首先將粒狀喂料加熱至一定高的溫度使之具有流動性,然后將其注入模腔中冷卻下來得到所需形狀的具有一定剛性的坯體,然后將其從模具中取出得到MIM成形坯。這個過程同傳統(tǒng)塑料注射成形過程一致,但由于MIM喂料高的粉末含量,使得其注射成形過程在工藝參數(shù)上及其它一些方面存在很大差別,控制不當(dāng)則易產(chǎn)生各種缺陷。注射時模具溫度過低,注射壓力或速度過小時, 制件表面會出現(xiàn)細微裂紋等缺陷;注射壓力或速度過高且喂
57、 料熔體的粘度過低,易導(dǎo)致氣體和空洞產(chǎn)生。 第66頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四2.注射參數(shù)對成型的影響(1)注射溫度: 決定喂料的塑性和流動,注射溫度通常為550200.溫度過低,喂料粘度大,流動緩慢,注射壓力高,易引起欠注;過高,導(dǎo)致兩相分離,冷卻時間過長。(2)模具溫度: 太低,冷凝快,由于熱應(yīng)力導(dǎo)致表面缺陷;太高,粘模,冷卻緩慢,噴射力強,易導(dǎo)致氣孔、空洞等缺陷。(3)注射壓力: 指注射機柱塞或螺桿頂部對喂料所施加的壓力,通常為40130Mpa之間??墒刮沽峡朔牧贤擦飨蛐颓坏牧鲃幼枇?,獲得一定得充模速率,實現(xiàn)對已充模熔體的壓實。壓力過低,流速慢,冷凝層厚,
58、導(dǎo)致欠注、表面裂紋等缺陷;壓力過高,導(dǎo)致粘模、飛邊等缺陷。第67頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四(4)保壓壓力: 使喂料在冷卻的過程中不產(chǎn)生回流; 對型腔內(nèi)的流體進行壓實,補充冷卻收縮。 壓力過低,流道內(nèi)的熔體無法進入模膛以補償喂料的冷卻收縮,導(dǎo)致縮孔、尺寸不穩(wěn)等現(xiàn)象;壓力過高,脫模困難,并易造成毛邊、澆口附近因過度填充造成的應(yīng)力集中。(5)注射速率: 指在單位時間內(nèi)從噴嘴射出的理論容量。 注射速率過高,喂料粘度過低而導(dǎo)致噴射; 注射速率過低,冷凝層厚。 金屬注塑成型可用注塑機進行,或?qū)ζ浼右愿倪M。第68頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四MIM
59、產(chǎn)品可能的缺陷大部分是在注射成形步驟中形成,如裂紋、孔隙、焊縫、分層、粉末與粘結(jié)劑分離現(xiàn)象等。但這些缺陷經(jīng)常是直至脫脂和燒結(jié)后由于注射時產(chǎn)生的應(yīng)力被釋放后才能發(fā)現(xiàn),因此,注射成形工藝的控制對提高產(chǎn)品成品率和材料利用率非常關(guān)鍵。注射成形時缺陷控制問題基本可以分為二個方面,一是成形溫度、壓力、時間三者函數(shù)關(guān)系設(shè)定,另一方面則是填充時喂料在模腔中的流動就牽涉到模具設(shè)計的問題,包括在進料口的位置、流道的長短、排氣孔的設(shè)置等,這些都需要對喂料流變性質(zhì)、模腔內(nèi)溫度和殘余應(yīng)力分布清楚的了解。計算機模擬技術(shù)在金屬粉末注射成形模具設(shè)計方面將可發(fā)揮重要的作用。第69頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35
60、分,星期四脫脂 在不產(chǎn)生缺陷的情況下,將粘結(jié)劑脫離開注射成形毛坯。通常和燒結(jié)工藝結(jié)合在一起。1.熱脫脂: 將注射坯逐漸加熱至粘結(jié)劑組分能揮發(fā)或分解,從而達到脫脂的目的。 此法工藝簡單,成本低,投資少,無污染,但脫脂時間太長,粘結(jié)劑在脫脂溫度下已軟化,制件尺寸難以控制。可在真空或氣氛下脫脂。2.溶劑脫脂: 溶劑不斷滲入到坯塊內(nèi)部或?qū)⑷軇┱羝淠皆嚇颖砻孢M而擴散到試樣內(nèi)部,將試樣內(nèi)粘結(jié)劑中可溶成分溶解出來的過程。 此法溫度低,粘結(jié)劑未軟化,試樣不變形,缺陷少。第70頁,共86頁,2022年,5月20日,13點35分,星期四3、虹吸脫脂將MIM成形坯置于虹吸料上,緩慢升溫至200保溫3h以脫除大部
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