金属粉末注射成形后的性能（金属粉末注射成型技术要点）

金属粉末注射成形后的性能（金属粉末注射成型技术要点）如何测试原料粘度及流动性以确保每批原料都是合格的呢？原料的粘度应该在一个理想的范围内，以便成功地进行成型。在成型过程中粘度过低会导致粉末和粘合剂的分离。另一方面，粘度过高会损害混合和成型过程。生产过程中原料进水，射出的原料劣化，不能及时发现，反而去调整标准参数，致使问题无法解决。生产过程中用错料，由于不同原料流动性存在差异，导致成型问题出现。其次注塑原料一般不添加回收料（对于个别要求不高的产品即使添加回收料，添加百分比也非常低，往往也只添加一次和二次回收料，而且要先实验验证添加比例和次数对产质量没有影响后才会写入标准成型条件，并依此管控原料）。因此注塑成型只需要按物性表要求的干燥温度、熔融温度、模具温度、螺杆转速、背压、滞留时间进行设定，熔融原料特性就不会发生改变。MIM成型则不同，从原料经济成本的角度考量，一般都需要添加回50%回收料，甚至使用100%回收料，且我们的原料回收次数没有控制

结合我们现在实际状况，MIM成型实现标准化比注塑成型的难度要高，需要把各项不稳定因素逐渐降低。
在《成型常见不良MIM版》里我们讲过：

1.MIM成型不良有些在成型后可以直接表现出来，有些需要溶脱、烧结后才能表现出来。
2.无论注塑成型还是MIM成型都是一个涉及到人、机、料、法（工艺）、环、模、测（检验）、设（产品设计）八大要素，几十种种变量的复杂的工艺，这些变量是相互作用的。因此，解决一个问题有多种方法。同样，一个问题的解决方案可能会导致另外一个不同形式的缺陷发生。

金属粉末注射成形（MIM）标准化

精密注塑成型采用从原料厂家购买的原包料，首先原料是经过严格的出厂检验的，不同批次原料之间不会有变化。而我们的原料不同批次之间流动性存在一定的差异，即使用原机台、原模具、原参数，上一批次和下一批次打短射时流动距离有时会不一样，因此有些时候开机生产都需要重新调整参数以适应原料流动性的变化。

其次注塑原料一般不添加回收料（对于个别要求不高的产品即使添加回收料，添加百分比也非常低，往往也只添加一次和二次回收料，而且要先实验验证添加比例和次数对产质量没有影响后才会写入标准成型条件，并依此管控原料）。因此注塑成型只需要按物性表要求的干燥温度、熔融温度、模具温度、螺杆转速、背压、滞留时间进行设定，熔融原料特性就不会发生改变。

MIM成型则不同，从原料经济成本的角度考量，一般都需要添加回50%回收料，甚至使用100%回收料，且我们的原料回收次数没有控制，随着原料回收次数过多，粘结剂氧化越来越严重，原料粘度流动性变化会越来越大，成型工艺也必须随着原料特性的变化不断调整，生产就不稳定。因此我们需要对原料的回收次数及回料添加比例做实验，验证合格后对回收料添加比例及次数做规定。

原料变化的因素

原料的粘度应该在一个理想的范围内，以便成功地进行成型。在成型过程中粘度过低会导致粉末和粘合剂的分离。另一方面，粘度过高会损害混合和成型过程。生产过程中原料进水，射出的原料劣化，不能及时发现，反而去调整标准参数，致使问题无法解决。生产过程中用错料，由于不同原料流动性存在差异，导致成型问题出现。

如何测试原料粘度及流动性以确保每批原料都是合格的呢？

1.粘度可通过多种技术进行测量。对于聚合物，常用软化指标描述，即10min内在一定压力作用下聚合物挤出圆柱形模具得重量克数。试验细节取决于粘度范围及材料。绝大多数粉末注射成型混合料为非牛顿体，不适宜使用简单指标，而且粘度应当在一定条件范围内测量。这些条件反应成型操作中希望得到得条件。

2.常用得粉末注射成型体系测量技术基于毛细管挤压模，转动同轴圆柱筒，转动平行平板，混合流变仪转矩测量以及平板上转动圆锥试验。但是，测量结果对所用装置很敏感，这很不利。

3. 毛细管流变仪：由于毛细管流变仪与实际中所遇到得粘度及剪切速率符合得很好，所以它在测量粉末注射成型喂料特性时用处最大，它测量的毛细管中通过压流时的压力降速及流速。

4. 另外有一种简易且比较粗糙的测试原料流动性的方法，即采用国际标准蚊香片模具测试法：
螺旋长度165厘米，流动通道深度3毫米，宽4.8毫米。在标准机台、标准成型条件下测试原料充填的螺旋线长度，以确保每批投入生产的原料流动性是一致的。

机器的变化因素

机器的影响主要是成型机及模温机的不稳定影响比较大。举几个常见的例子：1.我们的原料很多属于磁性材料（不能像塑胶粒一样采用料斗里加磁力架吸出金属异物或直接使用原包料）且回收次数较多，生产过程中难免出现金属异物加入料斗并进入料管，甚至堵塞喷嘴。这些都会影响射出压力及充填速度。

2. 喷嘴与浇口套配合不好，喷嘴滋料，造成射出不稳定。

3.原料熔融温度与料管设定温度差异较大，甚至达到40度温差，同样规格型号的机台熔融温度差异很大。

4. 循环水及模温机温度差异变化大。循环水不能作为精密成型的模具冷却水。不同的模具其模温要求不一样，循环水的温度一年四季都不一样，即使把循环水温度控制在一定温度，也无法满足不同模具冷却所需要的特定的温度。模温机由于品牌及老化程度不一样，同样的设定温度所输出的温度及流量也不一样。

5. 生产过程中模温机跳闸，没有及时发现并予以纠正而是采取调整参数来解决。

6. 成型机墙板不垂直，四根格林柱张力不一致，锁模时模具受力不均匀。

7.止逆环间隙过大或螺杆头折断，原料回流，余量不稳或为零，产品不稳定。

8. 成型机需要定期保养及校准，否则用的时间长了，各方面精度发生变化影响成型稳定性。具体如何调校成型机需要专门的一节课来讲，这里不再多说了。

模具变化因素

首先，讲一个“模具工艺范围”的概念。很多人都不理解这个词代表的是什么意思。所谓“模具工艺范围”是衡量模具是否易于生产的一个指标。这和产品设计、模具设计等密切相关。举个例子便于大家理解，我们更换模具的时候可能会有一些产品还按上一套模具的参数生产都没有问题且非常稳定，这就是该模具工艺范围很宽。有一些模具用上回生产同样的机台同样的参数，打出的产品不合格且需要花费很长时间来调整参数，有时还调不好。这就是模具工艺范围太窄。

工艺参数范围越宽生产开机越容易，开机效率越高，产品质量越稳定；工艺范围越窄开机效率越低，生产越不稳定，八大要素其他要素轻微的变化可能都会影响到产品的质量。对于工艺范围太窄的模具从产品结构及模具设计前期要做好DFM，从设计上尽量将模具工艺范围设计合理（可采用模流分析预测模具工艺范围宽窄）。

对于模具加工精度不够、模具及备件材质质量不好、造成模具保养或生产过程中模具状况发生变化，也会造成生产的不稳定：

例1，模具上次生产没问题，但是模具下模保养后再次生产时发现顶针高了或低了。或者在生产过程中顶针发生弯曲，造成顶针印变高，主要原因是因为有些顶针太细，本身质量差，强度低，容易弯曲。

例2，有很多模具有碰穿孔，碰穿面的间隙应该是0到-1个丝，这样既不会跑毛边也不会导致碰穿针头部变形。但是我们有些模具精度达不到，经常碰穿针头部挤堆，造成产品脱模不顺粘模等问题。

例3，模具水路堵塞，由于循环水杂质较多、模具长时间不用，水路生锈等问题容易造成模具水路堵塞，水路循不畅环造成模具实际温度与原先生产时不一致。

例4. 一些模具随着生产次数增多，模具老化，精度降低，产品越来越难打。

例5. 后模板与支撑柱配合间隙大于0~ 1个丝，射胶峰值压力瞬间后模板变形，产品出毛边。

例6. 模具生产一段时间后排气槽堵塞，造成困气、熔接痕等缺陷产生。

例7.有的产品模具水路设计不合理，产品四周的冷却效果不好，生产一段时间后模具打热，产品出现气泡、打不满等问题。

例8. 模具加工精度太低，模仁和模框之间间隙过大，每次拆装模仁后前后模仁位置发生偏移，造成产品分型面错位。

例9. 模具涨塞孔不抛光，涨塞使用时间长了拉力不平衡，造成产品开裂，需要反复调整涨塞。

例10. 模具中板太薄，强度差，使用几天后中板变形，造成料头部位滋料过多，射出不稳定。

例11. 带中子油缸的模具没有加中子信号，一旦中子退不到位，顶针顶出直接将滑块撞坏。

例12. 顶针与滑块有干涉的模具滑块没有加防呆，一旦滑块退不到位，顶针顶出直接撞坏滑块。或者顶针没有加回退确认信号，一旦顶针没有退到底，合模时滑块直接撞顶针。

检测因素

为什么会把检测因素作为八大要素提出来呢？因为有些问题确实和检测是有关系的。例如：卡尺有没有定期校验，有测量误差。卡尺卡一些薄壁环形产品时用力过大造成产品变形。质量工程师对产品质量标准不与客户直接沟通，对产品外观和功能吃的不透，只能完全按上一次生产的样品作为本次生产的标准，有些产品没有定尺寸公差等等。这里我就不多讲了。

设计因素

产品结构设计及模具设计对产品生产影响很大，决定了模具工艺范围宽窄及模具质量和产品质量好坏。我就不多讲了。这部分可以单独讲几节课才能说的明白。

人员因素

例如，大家有没有发现有的产品某人打不稳定、产量低、模具容易压模，换个人打就没有这些问题。这就是每个人的手法、节奏频率以、对该产品和模具注意事项了解的程度不一样、以及当天工作心态等因素有关。这个也不多讲了。

环境变化因素

例如：

1， 一年四季、昼夜温差变化对模具温度及循环水温度，甚至对产品尺寸都会有影响。
2，大气相对湿度高降低了成型密度，这很可能是粉末的表面能发生了变化。

成型参数不合理

所有成型参数的设定仅仅以打出的几模样品为依据，容易出现极端的成型参数，极端的成型参数本身就是一个不稳定的因素，采用极端的工艺容易造成八大因素其他因素的轻微变化时产品发生变化。

对于生产不稳定的产品如何从工艺的角度设定稳定的工艺参数有专门的一节课，这里不再累述。

八大要素强调“稳定压倒一切”。八大要素里影响稳定性的单个因素有上百种而且相互影响交织产生，我在这里只是抛砖引玉，列举个案，还望大家勤思考多动脑，积极发挥主观能动性。

标准化如何实现

讲了这么多变化的因素，但又该如何实现标准化呢？

简单讲就是逐步消除各种变化的因素。这句话说起来很简单，但涉及到的面非常之广，我们现在的差距非常之大。并非凭一己之力所能及，需要很多相关人员理解、配合、协作才能实现。

这是一个系统工程，并非一挥而就。从宏观上我们要搜集日常存在的所有系统性问题，尽量把变化的因素从系统上一步一步解决掉；从微观上我们要针对每一套模具成型时存在的问题点及注意事项详细的记录下来，形成经验，积累起来并共享给所有成型人员。

例如，R8工具之前生产是打两穴要一穴，每穴只堵下面一个浇口，工艺参数是基于这样的堵浇口状况设定的，再次生产时由于先前没有记录上次生产堵浇口状况，组长可能会堵一穴生产，这时由于堵穴造成填充体积发生变化，实际充填速度和料量都会发生变化，产品打不好就开始调参数，相当于重新试模，既浪费开机时间而且有时根本调不好。

当模具再次生产开机时按原机台原标准成型条件（有详细备注信息并认真完整记录工艺参数的标准成型条件）输入机台，待模具温度和料管温度稳定后开始成型，产品如果合格就继续生产并注意观察生产过程中有无波动。如果产品不合格不要上来就盲目大调参数，先想一想把这次生产和上次生产八大要素里有哪些因素发生了变化，如果所有因素不变的话产品状态跟上次应该是完全一致的。

例如：

1. 螺杆有无异常，以双极定动钳头为例，产品出现蜡纹，微调参数不管用，大调参数也不管用，最后发现螺杆异常，造成剪切过大所致。拆螺杆后恢复原参数微调，蜡纹合格。

2. 涨塞是否拉的不平衡，以管夹块为例，产品开裂，微调参数无效，调涨塞同时升前模温后产品开裂问题解决。

3. 原料是否回收次数过多，以圆砧板堵料把，更换新料后不堵料把。

4. 检查喷嘴加热是否掉线，冷间启动是否应用。以A产品为例，产品打不满，检查加热圈发现加热圈掉线，接线后产品仍有打不满，喷嘴温度虽然刚刚升到设定值，但是由于老机器没有冷间启动保护，喷嘴内还是残留有部分冷料，此时螺杆加料异常，这时候又是拆喷嘴又是调参数都没有意义，等十分钟后喷嘴热透了产品自动回复正常。

5. 机台温度是否存在差异，B产品原先在4号机生产没问题，换到1号机后产品总长小，检查发现4号机料管实际温度比1号机低，将料管温度降低10度后产品尺寸合格。

6. 喷嘴是否堵塞，机台操作人员是否按注意事项操作，以C产品为例，产品开裂、缩水、不稳定，检查发现喷嘴孔被铁渣子堵塞，造成射出压力损失过大产品不稳定。裂是熔接痕位置，将熔接痕位置速度调慢后熔接痕不裂。前模缩水，降低前模温度，加保压后缩水暂时合格，但由于降低前模温度加大保压造成料头粘前模，修流道后料头不粘模。连续生产过程中料头又出现粘模，检查发现有时冷料留在浇口套边缘，打活人员没有及时清除冷料，冷料打进拉料钩里，造成拉料钩强度低，开模时拉料钩断裂，料头没有被拉到后模，对打活人员进行简单培训后产品生产合格。该问题比较复杂，涉及机器问题、模具问题、工艺问题、人员问题四大要素。

7. 模具芯针是否变形，例如D产品裂，调整参数无效，检查模具芯针头部发现变形，造成产品脱模不顺开裂，将芯针修好后产品不裂。该芯针可能是由于生产时员工没有将产品取出模具，造成压模变形所致。

8.检查环境温度变化，例如E产品浇口对面有蜡纹，检查射嘴堵塞了，拆射嘴清理后生坯检验合格。继续生产两天后浇口处缩坑，检查是由于近期环境温度回升造成模具温度偏高，将模温降5度后产品合格。

9. 找不到变化的情况下，试试微调参数 ，例如F产品薄壁处打不满，中班调一个班没调好。第二天恢复原条件大，薄壁处打满，但是远离浇口处 的小柱子打不满，微调保压压力和保压切换位置后产品合格。注意1.调整参数要以不变应万变，不能盲目大幅调整参数。2.要善于总结，每次开机调好后要将特殊注意事项写在标准成型条件表上。以免下次开机时不注意这些事项而造成产品出问题，然后盲目调整参数。

10. 检查原料用的对不对，例如G产品产品开裂，熔接痕。升高模温后产品不裂，熔接痕不太好，然后发现料用的不对，换料后熔接痕消失，产品合格。

11. 由于机台排不开，模具首次从小机台切换到大机台生产时，模温料温不变，重新设定储料位置及射出、保压。

12. 检查机台射出原点是否归零。例如H产品料头粘模、裂、尺寸小，无法打短射，检查机台发现射出原点为-12，将射出原点归零后可打短射。

13. 检测手法是否有问题，例如I产品尺寸小，检测方法有问题，该产品为薄壁圆环，像戒指一样，用卡尺用力一卡产品变形造成测量数据偏小，改进检测方法后产品尺寸测量结果合格。

14. 检查模具碰穿面是否有挤堆现象，例如J产品有一腔产品粘模，四腔产品尺寸大，检查模具发现粘前模的一腔型针为碰穿针，头部碰穿位有轻微挤堆，抛光后不粘前模。

15. 检查顶针扎的是否太深，例如K产品您产品变形，检查模具发现是顶针扎的太深且产品太薄，造成产品取出时被拉变形，将顶针调短后产品合格。

16. 检查止逆环是否封不住胶，例如L产品在13号机打止逆环封不住胶，产品射出余量为零，造成产品缩。换正常机台生产。

17. 检查模温机是否跳闸，例如M产品产品生产中出现开裂，检查模温机发现跳闸，重启模温机，待模温正常后产品不裂。

18.检查原料是否进水，例如N产品头一天生产没问题，第二天产品粘前模，螺杆吱吱响且储料速度慢，检查发现原料进水，更换新料后产品正常。

19. 检查开模终点位置是否固定，例如O产品打全自动监控器总报警，检查发现开模终点位置设定值215，实际值一会儿242.6，一会儿238，调小开模最后一段压力，让每模开模位置都停止在342.6附近，监控器不报警。

20. 检查料头上是否有冷料，例如P产品上有流痕（其实是冷料痕），检查浇口附近料头上有冷料，升高喷嘴温度后OK。

21. 检查模具安装是否发生旋转，Q产品打不满，检查模具 发现模具旋转90度安装，受重力影响流动发生变化，将模具恢复试模时安装方式后微调OK。

22. 检查模具排气状况，例如结合线困气，检查发现贴纸没有让开排气槽，贴纸让开排气槽后结合线OK。

23. 原料是否吸潮，例如R产品气泡调不好，检查原料吸潮，喷出的料还大量水蒸气，更换新料后OK。

24. 检查模板是否平行，例如S产品模板不平行会造成小耳朵处开裂。

25.检查模仁与模框之间间隙是否过大，例如T产品模仁与模框间隙过大，造成产品分型面部位出现断差。

26. 检查模具中板是否变形，例如U产品料头毛变大，滋料严重，产品不稳定，检查发现没模具中板部位太薄，强度不够，变形导致。

27，检查带中子油缸的模具有没有加中子信号，一旦中子退不到位，顶针顶出直接将滑块撞坏。例如V产品，生产调机时模具撞坏。

28. 检查顶针与滑块有干涉的模具滑块有没有加防呆，一旦滑块退不到位，顶针顶出直接撞坏滑块。例如V模具，试模时两次撞坏模具。或者顶针没有加回退确认信号，或者顶出回退距离没调好，一旦顶针没有退到底，合模时滑块直接撞顶针。例如W模具试模时撞坏模具。

29. X产品原模具、原机台、原参数，打出产品重量轻，检查发现此批原料流动性变差，将料温升高到190度后产品重量合格。

30.Y产品、Z产品刚开机打前几模，模具温度低，产品粘前模，连续打几模后模具温度逐渐上升，产品不再粘前模。

总结，唯有实现成型标准化才能从根本上解决我们当前开机困难的问题。当所有这些系统性问题及微观问题全部都解决了，形成规范化了，相信公司MIM成型绝对会达到顶尖级水平。

方法总比问题多，路需要一步一步脚踏实地的走。

我们现在的问题和差距世间大部分的问题，其根源都是人的思想观念出现了问题。

班长工作的责任心和积极性不稳定，尤其当原料问题集中爆发时，再加上模具工艺范围窄的模具集中生产时，造成生产困难，班长容易产生畏难心理，破罐破摔，造成不同时期产量波动很大。

有问题只是根据以往对产品模糊的一个印象去调，有时能调好，有时调不好。没有总结，没有记录，没有从系统上去认真的分析原因。凭着以往的一些经验主义做事很难实现标准化，这样以来运气的成分占的因素很多。大家时间久了可能觉得活不好干。这种旧有的思想根深蒂固，错误的观念和思维一旦长时间形成并固化，很难纠正。

不能全面考虑八大因素对产品问题的影响，八大因素其他因素出现变化时不能及时发现。只是企图通过不断的调整参数来解决所有问题。认知的维度和空间受到了限制。

每个人对问题的理解的深度差距太大，这一点真的很难一时改变。

员工有时不按工艺要求干活，没有按周期做出超额的产品，磨洋工、混日子。

由此可见，模具是所有环节的重中之重。在MIM行业也是七分模具；喂料、成形、脱脂、烧结、自动化，一共才占了30%，模具重要性是最高的。

模具设计6大要点：浇口、流道、分型面、顶出、排气、冷却水路。

1，浇口：位置、形状、形式、大小决定料流的大方向，是最关键，在设计阶段可以用模流分析来进行初次判断。
2.流道：设计一定要满足进胶平衡，同时要避免尖角及冷料产生。
3.分型面选在不影响产品外观，方便产品分型和适宜利用分型面排气的位置
4.顶出：顶出要考虑顶出平衡，同时顶针面积尽量接近于品顶出面面积的10%
5.排气：能够将型腔内的气体顺利排出
6.冷却水路要平衡、均匀，尽量靠近模具型腔，连续生产时保持模内<5度温差，有效消除模具热点。

试模的阶段及目的：

试模的目的主要就是为了验收模具好坏，验证模具是否适合大批量产。

试模往往需要多次（T0、T1、T2、甚至T3、T4……），根据每次试模的结果对模具存在的问题由模具厂做出相应改善，然后再进行下一次试模验证，直至模具合格。

两句话概括试模的目的：

找到模具存在的问题点，并提出切实可行的改善方法。
找到适合连续生产的稳定的工艺条件。

而不要等模具交付生产在去边改善边生产，那样将会造成生产的巨大浪费和交期无法达成。

传动齿条改善案例
原因分析：模具工艺范围窄，每次更换机台或再次开机生产时都需要长时间调整工艺参数才能找到一个能解决各种问题的平衡点。

改善历程：

1.增加保压压力和保压时间后产品不缩，尺寸有所增加单仍偏小。

2. 延长冷却时间，尺寸有所增大，尺寸合格。但是小耳朵根部还是裂。

3. 检查发现小耳朵两侧有轻微亮印，是出模时拉出的亮印，对模具小耳朵部位进行抛光后小耳朵刚刚不裂。

后续遗留问题待持续改善：

1.小耳朵裂的原因分析：产品顶出时小耳朵还插在模具里，由于顶出时产品晃动造成小耳朵被模具掰裂。当前的改善对策是：操作员取产品时注意用手按住产品，保持产品在顶出时不产生晃动，待产品顶出后取下产品。

2.产品变形，后处理效率低：由于模具工艺范围窄，在保证产品尺寸及外观合格的基础上，无法保证成型后产品无变形。

原因分析：
成型生产不稳定，不停调整工艺参数造成产品变形量不断变化。

改善历程：
1.开始生产前连续打142模，中间不停歇。对前25模生坯进行总长测量，发现尺寸逐渐变小，从第26模尺寸基本稳定，开始取样。
这说明模具达到热平衡所需时间为25个成型周期。

生产工艺控制：
1，按上次小批量验证的工艺条件做成《标准成型条件》，并将《标准成型条件》挂在机台，并对班长进行培训。

2. 开机产品尺寸、外观合格。


3.后续质量部注意对此批产品进行监控，包括生坯尺寸变化量及烧结后的尺寸变化量。

生产注意事项写在《标准成型条件上》。
模具温度变化是影响产品变形量不稳定的主要因素。
开机前25模产品用于模具预热。
生产中间尽量少停机，同时保证成型周期稳定。
每次停机再开机必须扔25模产品。
浇口有冷料，需每模用气枪吹一下浇口。
通过以上改善能保证每批生产产品的变形量是相对稳定的，便于后处理校直产品。

总结：
1，所有产品都应该在量试时经过大批量验证，并验证合格，后续才能保证连续稳定生产及生产可重复性，这是提高生产效率的保障。
2，生产部门是执行者，产品量试合格后，生产部门严格按照标准条件或作业指导书执行，才能达到量试时的效果。

3，原料、模具、成型、熔脱、烧结、后处理都是相辅相成、相互关联的。任何一个环节出现不稳定因素都会造成最终产品达不到量试时的品质及生产效率要求。
4，产品在进行量试验证的时候除了各个工序环节的配合之外，尤其需要质量部门的参与及对量试结果的追踪。同时保证生产与量试时的品质判定标准一致性，如果量试时达不到品质部门的质量要求，要及时反馈并重新进行改善然后再次量试，直到产品品质合格。
而不能等产品转量产了，将问大量题留给生产，边改善边生产。如果产品不具备量产条件而强行转生产的话， 势必会造成生产效率低下，良率低下，及无法按时达成客户交期。