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密煉機和捏合機的區(qū)別
密閉式煉膠機簡稱密煉機,主要用于橡膠的塑煉和混煉。密煉機是一種設(shè)有一對特定形狀并相對回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、在可調(diào)溫度和壓力的密閉狀態(tài)下間隙性地對聚合物材料進行塑煉和混煉的機械,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、傳動裝置及機座等部分組成。十、PVD真空鍍物理氣相沉積(PVD):是一種工業(yè)制造上的工藝,是主要利用物理過程來沉積薄膜的技術(shù)。
密煉機是在開煉機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種高強度間隙性的混煉設(shè)備。自1916年出現(xiàn)真正意義上的Banbury(本伯里)型密煉機后,密煉機的威力逐漸被人們所認(rèn)識,它在橡膠混煉過程中顯示出來比開煉機優(yōu)異的一系列特征,如:混煉容量大、時間短、生產(chǎn)效率高;較好的克服粉塵飛揚,減少配合劑的損失,改善產(chǎn)品質(zhì)量與工作環(huán)境;實際操作中,需要注意的是工件發(fā)黑前除銹和除油的質(zhì)量,以及發(fā)黑后的鈍化浸油。操作安全便利,減輕勞動強度;有益于實現(xiàn)機械與自動化操作等。因此,密煉機的出現(xiàn)是橡膠機械的一項重要成果,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。
捏合機是由一對互相配合和旋轉(zhuǎn)的葉片(通常呈Z形)所產(chǎn)生強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,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)。目前我國適逢制造業(yè)發(fā)展有利時期,MIM技術(shù)應(yīng)用空間大,產(chǎn)品市場前景廣闊,這無疑為我國加快MIM行業(yè)的發(fā)展提供了難得的戰(zhàn)略好機遇。
捏合機可制成普通型、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實時控制及記錄生產(chǎn)中的溫度、時間、粘度等相關(guān)數(shù)據(jù)。達克羅涂層的導(dǎo)電性能不是太好,因此不宜用于導(dǎo)電連接的零件,如電器的接地螺栓等。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。
捏合機主要由捏合部分、機座部分、液壓系統(tǒng)、傳動系統(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)由一臺液壓站來操縱兩只小油缸和兩個大油缸,來完成啟閉大蓋、翻動攪拌缸功能。電控系統(tǒng)有手動、自動電控系統(tǒng),由用戶任意選擇和要求,操作方便、可靠。傳動系統(tǒng)由電機、減速機和齒輪組成、根據(jù)捏合機型號配套電機。粉末燒結(jié)氣氛是指粉末冶金制品在燒結(jié)時,燒結(jié)爐內(nèi)的實際氣氛,常用的燒結(jié)氣氛主要有保護氣氛、可控氣氛和空氣。在傳動過程中,可由電機同步轉(zhuǎn)速,經(jīng)彈性聯(lián)軸器至減速機后,由輸出裝置傳動快漿,使其達到規(guī)定的轉(zhuǎn)速,也可由變頻器進行調(diào)速。
MIM工藝中的固相燒結(jié)和液相燒結(jié)
在金屬注射成形工藝中,燒結(jié)是一個非常關(guān)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(jié)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)。脫脂后的坯件在進行燒結(jié)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(jié),減少顆粒間的空隙,從而達到致密化的目的。綜上,單從技術(shù)領(lǐng)域來看前景一片光明,還有很大的應(yīng)用空間有待開發(fā),從行業(yè)競爭角度,需要穩(wěn)定的行業(yè)技術(shù)人才,配套的優(yōu)質(zhì)資源,以及專業(yè)的企業(yè)管理人才,不斷技術(shù)創(chuàng)新,優(yōu)化管理制度,才能立足于行業(yè)大潮中……。在MIM工藝中,致密化后的坯件還是會具有人們事先設(shè)計好的與注射模具相符的形狀,只是經(jīng)過燒結(jié)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(jīng)有人從兩個方面總結(jié)MIM燒結(jié)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(zhì)點轉(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于燒結(jié)的重要性,從理論上來講,溫度越高,燒結(jié)過程中產(chǎn)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(jié)過程也就進行得越快。在小批量生產(chǎn)的情況下,粉末冶金齒輪的生產(chǎn)成本可能比傳統(tǒng)制造方法的成本高。
在實際的生產(chǎn)應(yīng)用中,人們會經(jīng)常提到兩個詞:固相燒結(jié)和液相燒結(jié),其實這沒有什么費解的,關(guān)于二者的區(qū)別,簡單一點說就是根據(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,而液相燒結(jié)則是燒結(jié)溫度低于主要組成成分的熔點。同時這兩種燒結(jié)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。馬氏體轉(zhuǎn)變速度極快,轉(zhuǎn)變時體積產(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回火,防止應(yīng)力開裂。
因此,固相燒結(jié)和液相燒結(jié)又被成為無壓燒結(jié),這主要是相對于熱壓、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壓燒結(jié)的方法進行坯件的燒結(jié)。
金屬注射成形(MIM)在電子行業(yè)中的應(yīng)用
電子儀器產(chǎn)業(yè)是MIM零件的主要應(yīng)用領(lǐng)域,在亞洲約占MIM零件銷售額的50%。電子器件的微型化需要生產(chǎn)成本較低的,性能較好的,更小的零件,這正是MIM零件的優(yōu)勢所在。[1]
MIM在中國的發(fā)展受益于電子行業(yè)(如手機產(chǎn)業(yè)等)的帶動,從2009年開始整個行業(yè)扶搖直上;三、微弧氧化(MAO)微弧氧化:在電解質(zhì)溶液中(一般是弱堿性溶液)施加高電壓生成陶瓷化表面膜層的過程,該過程是物理放電與電化學(xué)氧化協(xié)同作用的結(jié)果。尤其到2011年中后,更因為受蘋果與三星電子兩家的商品競爭,在手機裝置中大量采用MIM零件,是過去從未見到的熱潮。以下舉例說明電子行業(yè)中的MIM產(chǎn)品。
智能手機
90年代,最廣為熟知的MIM應(yīng)用是BP機震動馬達的鎢合金振子。2000年以后,不銹鋼系列開始廣泛應(yīng)用,如光纖接頭,消費電子類的hinge系列,手機按鍵,sim卡托槽等。近期MIM行業(yè)出現(xiàn)投資熱潮是由于MIM零件在手機行業(yè)廣泛應(yīng)用,以及3C行業(yè)的組裝工廠也在中國,投資門檻的降低,這都吸引了大量的資金流入。使金屬表面形成一層氧化膜,以防止金屬表面被腐蝕,此處理過程稱為“發(fā)藍”。
根據(jù)市場情況,2015年僅國產(chǎn)手機零件(卡托、按鍵、鏡頭圈、LED圈、轉(zhuǎn)軸)達到16.5億,而且MIM產(chǎn)品的市場需求還會進一步的擴大。
光導(dǎo)纖維零件
圖5是由17-4PH不銹鋼制造的薄壁(壁厚小于1mm)、形狀復(fù)雜的光導(dǎo)纖維收發(fā)報機外罩,是用于網(wǎng)絡(luò)和電訊設(shè)備中的超高速收發(fā)報機并聯(lián)光學(xué)模件。這些薄壁的MIM外罩由4個薄支柱支承2條并聯(lián)的帶[1]。
其他典型電子行業(yè)MIM產(chǎn)品
在電子行業(yè)中諸如磁盤驅(qū)動器部件、電纜連接器、電子封裝件、手機振子、計算機打印頭等也常用MIM產(chǎn)品。
金屬粉末充模模擬機理和顆粒模擬的使用
對于多相填充流,人們發(fā)現(xiàn)可以因為剪切力作用,或是顆粒間的相互作用而形成些獨特的結(jié)構(gòu)。特性使得這一現(xiàn)象尤為突出。這就帶來了一些問題,比如:流體是否均勻,流體是否是多相的且每個組分是否都起著獨立的作用來影響整個流體的流動性。通過觀察流道橫截面上的流體可以發(fā)現(xiàn)許多有趣的現(xiàn)象。和中顯示的是橫截面的放大圖,顯示出了相的分離以及年輪一樣的結(jié)構(gòu)。上面圖片中的白色條紋是相分離的一種表征,那里是一些粘結(jié)劑中的低熔點組分。在這樣的地方很容易產(chǎn)生裂紋。若材料難以切削加工,諸如工具鋼、鈦、鎳合金或不銹鋼,對于MIM最終成型來說,是最有利的,MIM工藝可以一次性成型復(fù)雜的幾何形狀特征。這種結(jié)構(gòu)明顯表明流體是多相的,甚至可能是類固體的。所以實際上的MIM喂料熔體是非均質(zhì)的流體,其運動方式和均質(zhì)流體存在著差異。
在粉末-粘結(jié)劑兩相體系中,粉末顆粒和粘結(jié)劑之間存在著強烈的相互作用,因此顆粒附近粘結(jié)劑的運動將受到一定的限制。在這個模型里,將具有不規(guī)則形狀的粉末簡化為規(guī)則球形的顆粒,每個顆粒周圍包覆著一層粘結(jié)劑,這層粘結(jié)劑隨顆粒一起運動,即將其看成一個復(fù)合單元。粘結(jié)劑的厚度假定是常數(shù),以此確保系統(tǒng)質(zhì)量的恒定。達克羅的表面硬度不高、耐磨性不好,而且達克羅涂層的制品不適合與銅、鎂、鎳和不銹鋼的零部件接觸與連接,因為它們會產(chǎn)生接觸性腐蝕,影響制品表面質(zhì)量及防腐性能。盡管這些復(fù)合單元的周圍還有自由粘結(jié)劑的存在,且其粘性制約了粉末顆粒的運動,還是可將復(fù)合單元看成是不受外圍粘結(jié)劑介質(zhì)的影響。
修正顆粒模型顆粒模型較為充分地考慮了MIM喂料的獨特性,可以描述粉末的運動情況,因此這個模型在簡單計算每個粉末顆粒的實際運動情況方面較為精準(zhǔn),但對于實際的三維問題,顆粒模型的微觀分析需要大量的單元,且容易造成計算的發(fā)散。很難將其應(yīng)用到諸如粉末等微細(xì)粉末的分析。所以必須對已有的顆粒模型進行一定的修正。展示了通過這種顆粒模型模擬出來的MIM喂料充模的情況。MIM技術(shù)起源于歐洲部分國家,開始用于軍事裝備部件開發(fā)并得到應(yīng)用。從中可以較清楚地看出密度分布的不均勻性。
結(jié)論由于MIM喂料在模腔中的流動可以看成是固-液兩相流動,所以采用傳統(tǒng)的連續(xù)介質(zhì)模型來進行流動模擬存在較大的偏差。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、增強的一種淬火組織,常用M表示,馬氏體是體心正方結(jié)構(gòu)。很多研究表明,MIM喂料在充模過程中將發(fā)生粉末和粘結(jié)劑分離的現(xiàn)象。通過這種方法可以直接考察粉末特性(粒度、粒徑分布、密度和形狀等)對流動過程的影響。從而可以監(jiān)視流動過程中粉末的運動、聚集以及密度變化分布情況和兩相分離等特殊現(xiàn)象。為了簡化三維問題中的計算,還在基于修正顆粒流體動力學(xué)的基礎(chǔ)上對該模型進行了修正。