金屬粉末注射成型工作原理

金屬粉末注射成型技術(shù)的工作原理金屬粉末注射成型技術(shù)是將現(xiàn)代塑料噴射成形技術(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(jī)粘結(jié)劑均勻混練，經(jīng)制粒后在加熱塑化狀態(tài)下(~150℃)用噴射成形機(jī)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。

金屬粉末注射成型技術(shù)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(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)用器械、辦公設(shè)備、汽車、機(jī)械、五金、體育器械、鐘表業(yè)、兵工及航空航天等工業(yè)領(lǐng)域。其中，熱塑性粘結(jié)劑應(yīng)用最廣泛，分為石蠟基粘結(jié)劑、油基粘結(jié)劑、聚合物基粘結(jié)劑等。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(yù)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)”。

選擇MIM技術(shù)的主要準(zhǔn)則

日本、美國及歐洲的金屬注射成形協(xié)會聯(lián)合發(fā)布ISO標(biāo)準(zhǔn)-ISO22068燒結(jié)金屬注射成形材料規(guī)范，意在于為設(shè)計與材料工程師提供用MIM工藝制造的零件規(guī)定的材料所需要的資料。關(guān)于選擇MIM工藝準(zhǔn)則，確定有下列一些主要事項需要考慮：

☆質(zhì)量/大量

對于在切削加工或磨削加工中材料損耗大的零件，MIM在降低生產(chǎn)成本上極有效。

☆數(shù)量

模具與創(chuàng)建費(fèi)用對于低產(chǎn)量是難以承受的。因此，當(dāng)年產(chǎn)量超過20000件時，對于MIM合適。

☆材料

對于像鈦、不銹鋼及鎳合金之類難切削加工的材料設(shè)計的零件，MIM最有吸引力。

☆復(fù)雜性

MIM工藝適合制造幾何形狀復(fù)雜的以及在切削加工中需要轉(zhuǎn)換位置的多軸零件。

☆使用性能

如果使用性能很重要，則MIM的高密度形成的性能經(jīng)常都有競爭力。

☆表面粗糙度

表面粗糙度反應(yīng)了粉末顆粒的大小，然而不像其他競爭的工藝，可控的織構(gòu)可能對成本沒有什么影響。

☆公差

如果要求的公差緊密時，由于需要后續(xù)加工，MIM的成本趨向于增加，燒結(jié)件的公差大概在±0.3%。

☆組合

為了節(jié)省庫存與組裝費(fèi)用，當(dāng)講多個零件團(tuán)結(jié)為一個零件時，可以受益。

☆缺陷

必須使MIM固有的缺陷處于非關(guān)鍵位置，或制造成形后除去例如澆口印跡、提模桿標(biāo)記或接合線等。

☆新型組合材料

MIM可制造出用傳統(tǒng)工藝難以制造的新型組合材料，例如疊片的、兩種材料結(jié)構(gòu)的或耐磨耗用的混合的金屬-陶瓷材料。

粉末冶金行業(yè)發(fā)展勢不可擋

粉末冶金屬于現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的朝陽產(chǎn)業(yè)，以制取金屬或用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合以及各種類型制品的工藝技術(shù)。

　　我國粉末冶金行業(yè)起步較晚，但發(fā)展迅猛，特別是汽車行業(yè)、機(jī)械制造、金屬行業(yè)、航空航天、儀器儀表、五金工具、工程機(jī)械、電子家電及高科技產(chǎn)業(yè)等迅猛發(fā)展，為粉末冶金行業(yè)帶來了較大的發(fā)展機(jī)遇。

　　具體數(shù)據(jù)顯示，1948年我國硬質(zhì)合金產(chǎn)量僅有2-3萬噸，但2000年后我國粉末冶金市場迅速崛起。2009年我國粉末冶金行業(yè)產(chǎn)量為11.30萬噸，超過日本躍居亞洲首位。表面處理是通過一種材料經(jīng)過加工轉(zhuǎn)化為另一種物體表面的方式叫表面加工，主要是為了提高物體表面的美觀感，金屬表面工藝處理還可以保護(hù)材料不受環(huán)境污染破壞，目前我們常見的有烤漆和電鍍兩種。2014年粉末冶金行業(yè)銷量達(dá)19.18萬噸，2017年增長至20.08萬噸，增幅為4.7%。

　　從應(yīng)用領(lǐng)域來看，現(xiàn)階段，我國粉末冶金產(chǎn)品主要應(yīng)用于汽車、家電、電動工具、摩托車、農(nóng)業(yè)機(jī)械及工程機(jī)械等工業(yè)。隨著我國汽車行業(yè)的快速發(fā)展，粉末冶金制品本土化需求不斷擴(kuò)大，2016年，應(yīng)用于汽車方面的粉末冶金零件共10.09萬噸，占比54.69%，同比上升6.55%。MIM(metalInjectionMolding，金屬注射成型)雖然是一個小行業(yè)，相關(guān)從業(yè)人員不超過幾百萬。未來下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將會繼續(xù)拉動上游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，整個行業(yè)的容量仍在不停擴(kuò)大。

　　汽車領(lǐng)域應(yīng)用較少，技術(shù)相對落后

　　在發(fā)達(dá)國家如美國、歐洲、日本，粉末冶金產(chǎn)品主要應(yīng)用于汽車領(lǐng)域，汽車粉末冶金產(chǎn)品占粉末冶金總產(chǎn)品的比例高達(dá)80%以上，其產(chǎn)品包括VVT(可變氣門正時系統(tǒng))、VCT(可變氣門凸輪軸正時系統(tǒng))、各類泵組件、鏈輪、同步環(huán)、行星齒輪等，種類覆蓋十分齊全。工藝流程：上件→靜電除塵→噴涂→低溫流平→烘烤技術(shù)特點：優(yōu)點：1、顏色豐富，高光、啞光可選。

　　而在我國，2017年，粉末冶金市場汽車應(yīng)用占比僅為60%。我國粉末冶金汽車零件占比遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家，占比提升潛力大。

　　單車用量方面，中國提升空間同樣相對可觀。2017年，北美粉末冶金零件單車用量可達(dá)18.6Kg，日本為8.0Kg，歐洲為7.2Kg，而中國僅為4.5Kg。二、可控氣氛：這類氣氛分為放熱型(不需要從外部供熱)和吸熱型氣氛(需要從外部供熱)，都由碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化而成。這種差距產(chǎn)生的主要原因是，我國國內(nèi)很多粉末冶金產(chǎn)品達(dá)不到要求的尺寸公差與性能參數(shù)，因此，汽車主機(jī)廠只能選擇成本更高的鍛造零件與機(jī)加工零件。

　　國內(nèi)企業(yè)成本優(yōu)勢顯著，進(jìn)口替代空間廣闊

　　與國外公司相比，國內(nèi)企業(yè)在人力成本、土地成本、原料成本等方面均具有優(yōu)勢，能夠為主機(jī)廠與一級供應(yīng)商提供更低價的粉末冶金產(chǎn)品。同時，國內(nèi)企業(yè)交貨周期短，售后服務(wù)快速、及時，能夠為國內(nèi)主機(jī)廠提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

　　從技術(shù)角度來看，2015年，發(fā)布《中國制造2025》的通知，其中重點提出要大力發(fā)展智能制造、增材制造、新材料、生物醫(yī)用等領(lǐng)域。我們認(rèn)為在國家政策的大力扶持下，國內(nèi)粉末冶金技術(shù)有望得到快速發(fā)展，替代市場逐步由低端轉(zhuǎn)向高技術(shù)。

　　另外，專利申請授權(quán)量的持續(xù)增長彰顯粉末冶金技術(shù)的不斷成熟。2016年，我國鑄造、粉末冶金專利申請授權(quán)量為8295項，同比增長11.62%，近五年(2012-2016年)復(fù)合增長率為16.02%。

　　綜合來看，國內(nèi)粉末冶金產(chǎn)品進(jìn)口替代空間十分廣闊

304不銹鋼鑄件產(chǎn)生磁性的原因

一般情況下，使用沒有磁性的304不銹鋼廢料澆注出來的鑄件產(chǎn)品卻帶有微磁性。什么原因?qū)е碌哪?？因為?

　　1、化學(xué)成分當(dāng)量成分控制沒有到位。

　　一般的生產(chǎn)廠家為了降低成本把Ni控制下限，8.0-8.2%之間，Cr/Ni達(dá)到一定數(shù)值時鋼的組織中出現(xiàn)一定量的鐵素體，鐵素體是有磁性的；此時采用1050~1080℃固溶處理可以把鐵素體完全溶入奧氏體就不會有磁性了。

　　2、冷加工硬化。

　　當(dāng)奧氏體不銹鋼在冷加工時產(chǎn)生形變馬氏體，形變馬氏體使得不銹鋼強(qiáng)度增加，而形變馬氏體是有磁性的。采用固溶處理甚至退火都可以使形變馬氏體消失，但是鋼的強(qiáng)度就會下降了。

　　如果既要保證冷加工強(qiáng)度，又要弱磁性甚至無磁性可以采用下面去磁辦法：

　　1、根據(jù)相圖原理，降低Cr/Ni值，尤其提高Ni、Mn含量到上限。冷加工前進(jìn)行上限固溶處理，在保證表面的前提下控制晶粒度4級；可以降低冷加工后的磁性。

　　2、一般304冷加工后都有一定的微弱磁性。經(jīng)過敲打或其他的沖擊，使其奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，此時會有一定的磁性。加熱到1050度，然后水淬激冷，可消除磁性。

　　備注：

　　1、“Cr/Ni達(dá)到一定數(shù)值”這個的理解：這個是2個當(dāng)量的比值。

　　Cr當(dāng)量=Cr% 1.5（Si%） Mo% Cb%-4.99

　　Ni當(dāng)量=Ni% 30（C%） 0.5（Mn%） 26（N%-0.02） 2.77

　　當(dāng)Cr當(dāng)量/Ni當(dāng)量<0.9 達(dá)到單項奧氏體了，就不會有磁性了。

　　2、由此看加鎳、加錳、加氮，降鉻、降硅等都可以達(dá)到去磁的效果。

　　3、市場上有一種“合金消磁劑”的，可以將不銹鋼中的殘余鐵素體轉(zhuǎn)換成奧氏體，也能達(dá)到去磁效果。同時加入該合金消磁劑后，對精鑄鑄件的耐蝕性，鹽霧試驗效果良好。