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。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”。軟金屬的粉末、不規(guī)則顆粒形狀或多孔性顆粒結構的粉末都具有較高的生坯強度。

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)。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?！罱M合為了節(jié)省庫存與組裝費用，當講多個零件團結為一個零件時，可以受益。

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結緊密的塊狀的坯件。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。MIM的發(fā)展進程20世紀70年代，美國學者Wiech首先開發(fā)出一種對金屬粉末進行注射成形的粉末冶金工藝。

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。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。因為體心立方晶格的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。

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。

金屬粉末顆粒狀及制造方法對mim公工藝的影響

MIM是一種將傳統粉末冶金和現代塑料注塑成形技術結合而成的新型金屬成形工藝。金屬注射成形工藝對于金屬粉末的選擇有嚴格標準，這是因為粉末顆粒的形狀可以左右制品的質量。

好的金屬喂料才可以成形好的產品，而好的粉末會成就好的金屬喂料，這也就是說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)經過多年的生產實踐和行業(yè)專家的理論研究發(fā)現，越是粒度細小、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)的制品成形過程中流動性良好，有利于整個MIM工藝的順利完成，而且脫粘容易，脫粘后的坯件在燒結過程中收縮均勻且程度較小。業(yè)內人士都知道混煉對喂料生產很重要，但卻并不是所有人都能系統知道哪些因素會影響到混煉效果，今天小編就和大家一起從粉末與粘結劑配比和加料順序的角度了解一下。

但是在實際生產中，由于成本、技術等多方面因素影響，用來生產喂料的金屬粉末原料并不都是“很好”的。甚至是我們認為好的粉末原料也難免因為成形部件的形狀不易保持而影響到MIM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，粒度大小也符合工藝要求，但是因為顆粒間的咬合力小，制品形狀很難維持。放熱型可用于控制粉末冶金（含注射成形）燒結制品中的碳含量控制，分為淡型和濃型氣氛，淡型放熱氣氛的碳勢很低，用作低碳鋼、銅制品的燒結時，只用作無氧化加熱。

于是人們就想，那把球形的粉末換成不規(guī)則形狀的會不會好一點呢?產品復雜性：MIM工藝最適合制造幾何形狀復雜的、在切削加工中需要變換很多次加工工位的多軸零件、多基準零件。事實證明，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性，減弱了制品的均勻性，嚴重影響到MIM坯件的脫粘和燒結環(huán)節(jié)，以致影響最終的制品性能和成品率。

可見想要獲得性能、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迥異，單獨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,則說明顆粒間的相互作用小,所制部件在燒結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性能。顆粒的不規(guī)則形狀影響混合粉的燒結性,使用較大比例的水霧化粉可促進致密化。3%，如果產品要求的公差很嚴格，MIM燒結件就需要二次加工，如CNC，數控車等，MIM的成本也趨向于增加，需要評估比較。

綜上所述，金屬粉末顆粒形狀對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成形高質量的MIM制品至關重要。