粉末冶金注射成形的特点是什么（粉末冶金金属注射成型工艺流程介绍）

粉末冶金注射成形的特点是什么（粉末冶金金属注射成型工艺流程介绍）注射成型过程可以简单的描述为，将喂料加入料筒，加热到熔化阶段，然后再施加压力，将喂料压入模腔，保压使喂料完全充满模腔。待模腔内温度降低，喂料冷却后开模，取出坯件，然后进行下一次的注射。为了得到密度均匀，形状完整的坯料，往往需要进行多次的注射机参数的变化，调整加热温度，使喂料有合适的黏度，能够顺利地进入模腔，充满模腔且残余应力小。注射成型是金属注射成型工艺中最为关键的一步，目前，在进入生之前会采用CAE技术对模具和注射成型坯件的翘曲变形进行分析，得出不同材料属性与塑件结构是引起塑件翘曲变形及塑铁分离的主要原因，并通过调整注射温控系统和塑件结构的方法实现优化最终的出符合质量要求的的塑件。在这一步中由于注射成型参数和粉料与粘结剂的性质不同而出现多种问题，比如注料不足、起泡、开裂、密度梯度、断裂等。而其中有些缺陷是不能在注射成型阶段发现的。而它存在的问题在后续的步骤中没有办法弥补，在烧结后作为废件

金属注射成型工艺流程介绍

1.概述

金属注射成型技术主要的工艺流程包括配混料、注射成型、脱粘结剂、烧结和后处理。

2. 配混料

在金属注射成型技术中，粉末与粘结剂形成的混合体被称为喂料。MIM对原料粉末要求较高，粉末的选择要有利于混炼、注射成形、脱脂和烧结，而这往往是相互矛盾的，对MIM原料粉末的研究包括：粉末形状、粒度和粒度组成、比表面等。喂料的特性由四个因素决定，包括粉末的属性、粘结剂的成分与含量、混合工艺、制粒工艺。为改善成型和保证零件的最终尺寸，通常会使用低分子量的聚合物来减少粘滞性和尽可能的填满颗粒空间，使不出现间隙和气孔。混炼是将金属粉末与粘结剂混合得到均匀喂料的过程。由于喂料的性质决定了最终注射成形产品的性能，所以混炼这一工艺步骤非常重要。这牵涉到粘结剂和粉末加入的方式和顺序、混炼温度、混炼装置的特性等多种因素。这一工艺步骤目前一直停留在依靠经验摸索的水平上，最终评价混炼工艺好坏的一个重要指标就是所得到喂料的均匀和一致性。粉末颗粒的粒度分布可以采用两种不同形状的颗粒混合得到。粘结剂过多会使喂料粘滞性下降，不利于成型。协调完备粉末特性、粘结剂成分、粉末与粘结剂的比例是注射成型成败的关键。粉末的部分特点在金属注射成型中的属性见表1-1。

选择合适的粘结剂可以减少缺陷，提高成型效率。选择恰当的混合工艺可以充分混合粉料和粘结剂，为注射成型和烧结做好基础，不易出现密度梯度、气泡、充模不全等缺陷。由于混料在一百摄氏度以上进行，注意不要烫伤。

1.4.3 注射成型

注射成型是金属注射成型工艺中最为关键的一步，目前，在进入生之前会采用CAE技术对模具和注射成型坯件的翘曲变形进行分析，得出不同材料属性与塑件结构是引起塑件翘曲变形及塑铁分离的主要原因，并通过调整注射温控系统和塑件结构的方法实现优化最终的出符合质量要求的的塑件。在这一步中由于注射成型参数和粉料与粘结剂的性质不同而出现多种问题，比如注料不足、起泡、开裂、密度梯度、断裂等。而其中有些缺陷是不能在注射成型阶段发现的。而它存在的问题在后续的步骤中没有办法弥补，在烧结后作为废件无法利用，严重的阻碍了生产的效率。注射成型所完成的坯件质量除去喂料的性质，受两方面的影响，一是注射机参数，二是模具设计。模具设计不合理容易导致喂料在模具中流动受阻碍，注射机参数主要是温度和压力的设置。

注射成型过程可以简单的描述为，将喂料加入料筒，加热到熔化阶段，然后再施加压力，将喂料压入模腔，保压使喂料完全充满模腔。待模腔内温度降低，喂料冷却后开模，取出坯件，然后进行下一次的注射。为了得到密度均匀，形状完整的坯料，往往需要进行多次的注射机参数的变化，调整加热温度，使喂料有合适的黏度，能够顺利地进入模腔，充满模腔且残余应力小。

在喂料熔化进入模具的过程中，由于模腔壁的温度要比喂料低很多，随着温度的降低黏度越来越大，使充模困难。快速成型和加热模具的方法可以有效的弥补由于温度降低而引起的黏度变大造成的充模不全的问题。对于成型压力，由于喂料在模腔中的流动越来越困难，所以压力是逐渐加大的过程，包括液压系统、喷嘴的压力、模压压力。

1.4.4脱粘结剂

从MIM技术产生以来，随着粘结剂体系的不同，形成了多种MIM工艺路径，脱脂方法也多种多样。脱脂时间由最初的几天缩短以了现在的几小时。从脱脂步骤上可以粗略地将所有的脱脂方法分为两大类：一类是二步脱脂法。二步脱脂法包括溶剂脱脂 热脱脂，虹吸脱脂——热脱脂等。一步脱脂法主要是一步热脱脂法，目前最先进的是amaetamold法。 粘结剂的脱除现在大部分为两步脱除，第一步是液萃，第二步是热脱脂。粘结剂在完全脱除后成型坯件变得非常脆弱，但是要有一定的强度，完成烧结过程，任意尺寸和形状的脱脂工艺都存在控制步骤的转换过程。临界厚度是表征脱脂控制步骤转化的物理量，临界厚度以下的脱脂坯，脱脂过程由粘结剂气体分子在液相粘结剂中的扩散所控制，脱脂率与脱脂坯的厚度无关，与脱脂坯的粒度有关，容易出现的缺陷形式为鼓泡。临界厚度以上的脱脂坯，脱脂过程有气体分子在孔隙通道中的渗透所控制，脱脂率和坯件厚度、粒度分布都有关系，容易出现的缺陷为开裂。粘结剂的脱除是根据粘结剂的物理化学性质来实现的。第一步是根据部分粘结剂组分在有机溶剂中容易溶解。第二步是利用粘结剂随温度的变化可以出现多种物态变化，受热分解成气态、液态。

热脱脂可以分为三个阶段，初始阶段，为初始孔隙的形成和在粘结剂毛细管力的作用下部分颗粒重新排列。中间阶段，为连通孔隙的形成和剩余粘结剂的全部脱除。最终阶段，为粘结剂脱除后粉末颗粒之间实现点接触进行预烧结。

1.4.烧结

烧结是在高温加热的情况下，使粉料结合在一起，增加成形坯的强度。在金属注射成型工艺中，烧结完成后零件的尺寸基本定型。烧结是 MIM工艺中的最后一步工序，烧结消除了粉末颗粒之间的孔隙．使得MIM产品达到全致密或接近全致密化。金属注射成形技术中由于采用大量的粘结剂，所以烧结时收缩非常大，其线收缩率一般达到13％－25％，这样就存在一个变形控制和尺寸精度控制的问题。尤其是因为MIM产品大多数是复杂形状的异形件，这个问题显得越发突出，均匀的喂料对于最终烧结产品的尺寸精度和变形控制是一个关键因素。高的粉末摇实密度可以减小烧结收缩，也有利于烧结过程的进行和尺寸精度控制。对于铁基和不锈钢等制品，烧结中还有一个碳势控制问题。由于目前细粉末价格较高，研究粗粉末坯块的强化烧结技术是降低粉末注射成形生产成本的重要途径，该技术是目前金属粉末注射成形研究的一个重要研究方面。

就微观结构来说，作为结合的烧结颈在粉粒的接触处形成，随着烧结颈的长大，性能也发生很大变化。粉粒是通过原子的移动烧结在一起，原子的移动使未烧结粉末的表面能降低。因为单位体积的表面能受粉粒直径倒数的决定，所以粒度越小，烧结越快。增高温度，可以增加活跃原子的数量，也可以加快烧结速度。烧结时要设计好相应的升温速率，以及等温烧结的温度。如果升温速率太快，容易使零件产生裂纹，一旦制品中的烧结液相是不均匀分布的，就极易产生收缩率不均匀，导致零件变形，从而影响最终尺寸。在烧结后期要确保炉膛内的温度是均匀的。烧结的液相有助于提高烧结制品的密度，但是液相的存在也对温度影响巨大。

烧结的致密化过程通常是在金属材料的熔点附近进行，是通过两种方式进行，一是原子移动，二是颗粒迁移。