金屬粉末注射成型工作原理

金屬粉末注射成型技術的工作原理金屬粉末注射成型技術是將現(xiàn)代塑料噴射成形技術引入粉末冶金領域而形成的一門新型粉末冶金近凈形成形技術。

其基本工藝過程是：首先將固體粉末與有機粘結劑均勻混練，經制粒后在加熱塑化狀態(tài)下(~150℃)用噴射成形機注入模腔內固化成形，然后用化學或熱分解的方法將成形坯中的粘結劑脫除，最后經燒結致密化得到最終產品。

金屬粉末注射成型技術工藝與傳統(tǒng)工藝相比，具有精度高、組織均勻、性能優(yōu)異，生產成本低等特點，其產品廣泛應用于電子信息工程、生物醫(yī)用器械、辦公設備、汽車、機械、五金、體育器械、鐘表業(yè)、兵工及航空航天等工業(yè)領域。2、回火的目的：①、減少內應力和降低脆性，淬火件存在著很大的應力和脆性，如沒有及時回火往往會產生變形甚至開裂。因此，國際上普遍認為該技術的發(fā)展將會導致零部件成形與加工技術的一場革命，被譽為“當今最熱門的零部件成形技術”和“21世紀的成形技術”。

MIM工藝中的固相燒結和液相燒結

在金屬注射成形工藝中，燒結是一個非常關鍵的環(huán)節(jié)，它是將脫脂后的多孔坯件進行致密化的過程。燒結過程中溫度和時間的把握直接影響到最終成品的性能，在該工藝中，名副其實需要掌握好火候的就是這個環(huán)節(jié)。主要集中在深圳、上海、江蘇、浙江等沿海城市，據(jù)不完全統(tǒng)計有兩百多家。脫脂后的坯件在進行燒結時粉末在低于其主要組成成分的溫度下通過原子前一來完成粉末顆粒間的聯(lián)結，減少顆粒間的空隙，從而達到致密化的目的。在MIM工藝中，致密化后的坯件還是會具有人們事先設計好的與注射模具相符的形狀，只是經過燒結變得具有了一定強度和性能，可以承受一定的外力，不會像剛脫完脂的坯件那樣多孔易碎。

曾經有人從兩個方面總結MIM燒結的特點，從宏觀來看，坯件整體的氣孔率下降、坯件的致密度提高，從微觀來看，粉末顆粒的原子發(fā)生里質點轉移，使粉末不需要粘結劑的作用便可產生顆粒間的粘結來保持一定的形狀和性能。

燒結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)結緊密的塊狀的坯件。捏合機可制成普通型、壓力型、真空型、高溫型四種，調溫形式采用夾套、蒸汽加熱、油加熱、水冷卻等方法，采用液壓翻缸及啟蓋。由此可以看出溫度對于燒結的重要性，從理論上來講，溫度越高，燒結過程中產生的原子遷移運動越迅速，從一個位置到另一個位置的原子的量也就越多，燒結過程也就進行得越快。

在實際的生產應用中，人們會經常提到兩個詞：固相燒結和液相燒結，其實這沒有什么費解的，關于二者的區(qū)別，簡單一點說就是根據(jù)燒結溫度不同，固相燒結就是燒結溫度低于所有組成成分的熔點，而液相燒結則是燒結溫度低于主要組成成分的熔點。該工藝技術不僅具有常規(guī)粉末冶金工藝工序少、無切削或少切削、經濟效益高等優(yōu)點，而且克服了傳統(tǒng)粉末冶金工藝制品密度低、材質不均勻、機械性能低、不易成型薄壁、復雜結構的缺點，特別適合于大批量生產小型、復雜以及具有特殊要求的金屬零件。同時這兩種燒結方法又有一個共同點：都是不施加外部壓力的情況下進行的。

因此，固相燒結和液相燒結又被成為無壓燒結，這主要是相對于熱壓、熱鍛、熱等靜壓等加壓燒結方法而言的。在MIM工藝中一般都是采用無壓燒結的方法進行坯件的燒結。

AIM工藝簡介及AIM生產設備的發(fā)展現(xiàn)狀

MIM和CIM是粉末注射成形工藝的兩大分支。其中MIM是發(fā)展最早也最成熟的一個分支，被稱為21世界最熱門的零部件成形技術，它也的確沒有辜負這樣一個榮譽，其產業(yè)不斷發(fā)展和壯大，并擁有了專門的金屬注射成形生產設備。那么，如何判定一個產品是否應該選擇MIM工藝，也就是選擇MIM工藝的準則是什么呢?，F(xiàn)在粉末注射成型工藝一出現(xiàn)第三大分支：AIM，即鋁合金注射成型。近年來，隨著金屬注射成形工藝的不斷成熟和普及，人們也越來越關注鋁合金這種具有優(yōu)異功能的特殊復合金屬，因鋁合金種類繁多，性質差異較大，表面極易被氧化的特點，其在注射成形方面與普通金屬或合金要求是不同的，于是才會出現(xiàn)專門的AIM——鋁合金注射成形。

任何一個工藝要想發(fā)展，形成一種產業(yè)，必須要通過生產設備的改進和升級來為企業(yè)提高生產效率，AIM也不例外，zui初它是沒有專用的設備的，傳統(tǒng)粉末冶金和注塑行業(yè)通用生產設備以及金屬注射成形專用設備的都曾被用于該工藝中。如上所述，與球形顆粒粉末相比，不規(guī)則形狀顆粒壓制的壓坯具有較高的生坯強度。但是它有其獨特的原料特點，那些非專用生產設備都無法很好滿足其正常生產需要，即使勉強可以使用制品的質量也大打折扣。

AIM生產設備(主要是混煉造粒設備和注射設備)的研究是近幾年才開始的，因為鋁合金注射成形技術是非常先進的一門技術，國內對其研究也是剛剛開始，目前南京科技大學對此領域研究較早較多并已經取得一定研究成果，在領域的水平可以達到世界前三。21世紀后，MIM工藝進一步得到改進，新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)，產業(yè)化發(fā)展迅速。由于鋁合金粉末的摩擦系數(shù)比普通金屬粉末和陶瓷粉末都要小，因此就混煉設備和注射設備來講，原則上是可以與其共用的。

隨著AIM企業(yè)對生產效率和設備自動化，加工連續(xù)化程度以及設備性能等要求的提高，專業(yè)的鋁合金注射成形混煉機、造粒機及注射機的研究開始被眾多機械設備制造商提上日程。

目前國內已有少數(shù)幾家機械設備制造商通過與高等院校合作的方式，在AIM專用生產設備的研發(fā)生產方面取得了初步的成效，并在一些企業(yè)開始試用，其功能和特性還有待在以后的生產實踐中不斷摸索和改進，相信隨著科技不斷進步，這些生產設備也會朝著智能化、環(huán)?；?、自動化發(fā)展。實際操作中，需要注意的是工件發(fā)黑前除銹和除油的質量，以及發(fā)黑后的鈍化浸油。