粉末微注射成形技術(shù)

近年來，微系統(tǒng)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展非常迅速，同時(shí)也對(duì)應(yīng)用于微型工程中的三維微型復(fù)雜元器件的制造提出了更高的要求，希望微型器件在具備滿足使用要求性能的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。微系統(tǒng)中主要的元器件包括微型模具、用于傳感器和jia速器上的微型機(jī)械結(jié)構(gòu)、生物傳感器、微型流體元件、微型反應(yīng)器等。這些元器件形狀復(fù)雜、體積微小，采用現(xiàn)有的微型加工技術(shù)如微型切削、激光切削、硅刻蝕技術(shù)等，生產(chǎn)效率低，無法開展大規(guī)模生產(chǎn)，而近年來在粉末注射成形基礎(chǔ)上發(fā)展起來的粉末微注射成形工藝為實(shí)現(xiàn)微型元器件規(guī)模化生產(chǎn)提供了zui具潛力的制備技術(shù)。

　　粉末微注射成形技術(shù)是指針對(duì)尺寸小于1微米的零件在傳統(tǒng)粉末注射成形技術(shù)基礎(chǔ)上所開發(fā)的一種成形技術(shù)，主要應(yīng)用于連續(xù)制造具有微觀結(jié)構(gòu)表面與微型結(jié)構(gòu)的零件，其基本工藝步驟與傳統(tǒng)的粉末注射成形基本相同，所制備零件的表面質(zhì)量與孔隙度可通過選擇原始粉末與適宜的燒結(jié)條件來控制。與傳統(tǒng)粉末注射成形不同的是，粉末微注射成形為了便于制造微小結(jié)構(gòu)，所選擇的粉末平均粒徑一般小于1~2微米;其次，由于粉末比表面積增大，需要粘度較低但有足夠強(qiáng)度的粘結(jié)劑，以利于微注射成形并避免生坯件脫模時(shí)損壞。另外，為了防止變形、裂紋及氣泡的產(chǎn)生，微注射成形技術(shù)對(duì)脫脂和燒結(jié)的工藝條件更加苛刻。

　　目前，國際上開展該技術(shù)研究的主要國家有德國、日本、新加坡、美國和英國。其中，德國開展并取得了突出的成果。國內(nèi)的北京科技大學(xué)、中南大學(xué)以及大連理工大學(xué)也在該領(lǐng)域進(jìn)行了一系列研究工作。如北京科技大學(xué)研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、適用于傳統(tǒng)注射成形機(jī)的粉末微注射成形用模具;并以羰ji鐵粉和鐵鎳合金粉為原料，在傳統(tǒng)注射成形機(jī)上成功實(shí)現(xiàn)了粉末微注射成形齒頂圓直徑小于1毫米的微型齒輪。

金屬學(xué)基礎(chǔ)

鐵碳合金的基本組織

　?、賷W氏體：碳溶于r-Fe中的間隙式固溶體稱為奧氏體，常用A表示。因?yàn)槊嫘牧⒎骄Ц竦膔-Fe總的間隙量雖比a-Fe的小，但空隙半徑比較大，所以能溶較多的碳。碳在r-Fe中的溶解度隨溫度升高而增加，在727度時(shí)為0.77%，在1148度時(shí)達(dá)到峰值2.11%。

　　奧氏體塑性很好，強(qiáng)度和硬度也比鐵素體高。

　?、阼F素體：碳溶于a-Fe中的間隙式固溶體稱為鐵素體，常用F表示。因?yàn)轶w心立方晶格的a-Fe總的間隙量雖大，但是間隙半徑卻很小，所以碳在a-Fe中的溶解度很小，室溫下不超過0.005%，隨著溫度升高，溶解度略有增加，在727度時(shí)達(dá)到峰值，也僅有0.0218%。

　　鐵素體含碳量很低，其性能接近純鐵，是一種塑性、韌性高和強(qiáng)度、硬度低的組織。

　　③珠光體：鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物叫做珠光體，常用P表示。珠光體的平均含碳量為0.77%。其性能介于鐵素體和滲碳體之間。一般情況下，珠光體中鐵素體和滲碳體呈片狀交替分布，稱為片狀珠光體。通過熱處理可以使?jié)B碳體呈顆粒狀分布在鐵素體基體上，叫做球狀珠光體或粒狀珠光體。

　?、軡B碳體：滲碳體是鐵與碳的化合物，常用Fe3C表示。滲碳體的含碳量為6.69%，熔點(diǎn)約為1227度，晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，硬度很高，脆性極大，幾乎沒有塑性。

　　一般來說，在鐵碳合金中，滲碳體越多，合金就越硬，越脆。

　　⑤馬氏體：鋼加熱到一定溫度（形成奧氏體）后經(jīng)迅速冷卻（淬火），得到的能使鋼變硬、增強(qiáng)的一種淬火組織，常用M表示，馬氏體是體心正方結(jié)構(gòu)。

　　馬氏體轉(zhuǎn)變速度極快，轉(zhuǎn)變時(shí)體積產(chǎn)生膨脹，在鋼絲內(nèi)部形成很大的內(nèi)應(yīng)力，所以淬火后的鋼絲需要及時(shí)回火，防止應(yīng)力開裂。

密閉式煉膠機(jī)簡稱密煉機(jī)，東莞粉末冶金，主要用于橡膠的塑煉和混煉。密煉機(jī)是一種設(shè)有一對(duì)特定形狀并相對(duì)回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、在可調(diào)溫度和壓力的密閉狀態(tài)下間隙性地對(duì)聚合物材料進(jìn)行塑煉和混煉的機(jī)械，粉末冶金廠，主要由密煉室、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子密封裝置、加料壓料裝置、卸料裝置、傳動(dòng)裝置及機(jī)座等部分組成。

　　密煉機(jī)是在開煉機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種高強(qiáng)度間隙性的混煉設(shè)備。自1916年出現(xiàn)真正意義上的Banbury（本伯里）型密煉機(jī)后，密煉機(jī)的威力逐漸被人們所認(rèn)識(shí)，它在橡膠混煉過程中顯示出來比開煉機(jī)優(yōu)異的一系列特征，如：混煉容量大、時(shí)間短、生產(chǎn)效率高；較好的克服粉塵飛揚(yáng)，減少配合劑的損失，改善產(chǎn)品質(zhì)量與工作環(huán)境；操作安全便利，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度；有益于實(shí)現(xiàn)機(jī)械與自動(dòng)化操作等。因此，密煉機(jī)的出現(xiàn)是橡膠機(jī)械的一項(xiàng)重要成果，至今仍然是塑煉和混煉種的典型的重要設(shè)備，仍在不斷的發(fā)展和完善。

　　捏合機(jī)是由一對(duì)互相配合和旋轉(zhuǎn)的葉片（通常呈Z形）所產(chǎn)生強(qiáng)烈剪切作用而使半干狀態(tài)的或橡膠狀粘稠塑料材料能使物料迅速反應(yīng)從而獲得均勻混合攪拌的設(shè)備。是各種高粘度的彈塑性物料的混煉、捏合、破碎、分散、重新聚合各種化工產(chǎn)品的理想設(shè)備，具有攪拌均勻、無死角、捏合效率高的優(yōu)點(diǎn)，精密粉末冶金，廣泛應(yīng)用于高粘度密封膠、硅橡膠、中性酸性玻璃膠、口香糖、泡泡糖、紙漿、纖維素、亦用于電池、油墨、顏料、染料、樹脂、塑料、橡膠、化妝品等行業(yè)。

　　捏合機(jī)可制成普通型、壓力型、真空型、高溫型四種，調(diào)溫形式采用夾套、蒸汽加熱、油加熱、水冷卻等方法，采用液壓翻缸及啟蓋。出料方式有液壓、翻缸傾倒、球閥出料，螺桿擠壓等。并可通過PLC實(shí)時(shí)控制及記錄生產(chǎn)中的溫度、時(shí)間、粘度等相關(guān)數(shù)據(jù)。缸體及漿葉與物料接觸部分均采用不銹鋼制成，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

　　捏合機(jī)主要由捏合部分、機(jī)座部分、液壓系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和電控系統(tǒng)等六大部分組成。捏合部分由缸體、漿軸、墻板、缸蓋等組成。液壓系統(tǒng)由一臺(tái)液壓站來操縱兩只小油缸和兩個(gè)大油缸，來完成啟閉大蓋、翻動(dòng)攪拌缸功能。電控系統(tǒng)有手動(dòng)、自動(dòng)電控系統(tǒng)，由用戶任意選擇和要求，操作方便、可靠。傳動(dòng)系統(tǒng)由電機(jī)、減速機(jī)和齒輪組成、根據(jù)捏合機(jī)型號(hào)配套電機(jī)。在傳動(dòng)過程中，可由電機(jī)同步轉(zhuǎn)速，經(jīng)彈性聯(lián)軸器至減速機(jī)后，由輸出裝置傳動(dòng)快漿，使其達(dá)到規(guī)定的轉(zhuǎn)速，也可由變頻器進(jìn)行調(diào)速。

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