mim工藝鎢合金粉末冶金設(shè)備目錄
MIM工藝是一種先進的金屬粉末注射成形技術(shù),主要用于制造復(fù)雜的金屬零件。它結(jié)合了傳統(tǒng)粉末冶金和塑料注塑成型技術(shù)的特點,將金屬粉末和有機粘結(jié)劑混合,用注塑成型機注射到所需形狀的質(zhì)地中,然后在一定的溫度下脫脂燒結(jié),制成致密的金屬零件。
鎢合金粉末冶金設(shè)備是一種專門用于鎢合金粉末處理的設(shè)備,可完成粉末的制備、成型、燒結(jié)等全過程。該設(shè)備具有高精度、高效率、高自動化的特點,可生產(chǎn)高性能鎢合金零件,廣泛應(yīng)用于航空航天、能源、電子等領(lǐng)域。
因此,MIM工藝鎢合金粉末冶金設(shè)備是一種將MIM工藝和粉末冶金技術(shù)相結(jié)合的設(shè)備,能夠高效率地生產(chǎn)出高質(zhì)量的鎢合金零件。如果需要詳細的信息,建議咨詢專家。
MIM技術(shù)結(jié)合了粉末冶金和塑料注塑兩種技術(shù)的優(yōu)點,突破了傳統(tǒng)金屬粉末成型工藝在產(chǎn)品形狀上的限制,同時利用塑料注塑技術(shù)制造出大量、高效、復(fù)雜形狀的零件等特點成型,成為現(xiàn)代高品質(zhì)精密零件近純成型技術(shù)。具有傳統(tǒng)粉末冶金、機械加工和精密鑄造等加工方法無法比擬的優(yōu)勢。
◇生產(chǎn)形狀復(fù)雜的小型金屬零件,如塑料制品,通常重量為0.1 -200克?!笙裆a(chǎn)塑料制品一樣成形各種復(fù)雜的形狀,如外部切槽、外螺釘、錐形外側(cè)、交叉通孔、盲孔、凹臺、關(guān)鍵銷、加強筋板、表面滾花等;◇表面光潔,尺寸精度高,通常公差為±0.3% ~ 0.5%;◇材料適用范圍廣,產(chǎn)品密度高(可達95% ~ 99%),組織均勻,性能優(yōu)良;◇產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,生產(chǎn)效率高,可實現(xiàn)自動化、大批量、規(guī)?;a(chǎn)。
表1 MIM與精密鑄造成形能力對比特征精密鑄造MIM最小孔直徑2mm 0.4mm 2mm盲孔最大深度2mm 20mm壁厚2mm <1mm最大壁厚無限制10mm直徑4mm公差±0.2mm±0.06mm表面粗糙度(Ra) 5um 1um表2mim工藝與其他工藝的綜合比較項目MIM粉末冶金精密鑄造機械加工密度。98% 86% 98% 100%抗拉強度高&低>高清潔度高中中高精細能力高中低中薄壁能力高中中低復(fù)雜度高中高設(shè)計寬容度高中中高材質(zhì)范圍高中高表3mim工藝成本比較
金屬注射成型的基本工藝步驟是:首先選擇符合MIM要求的金屬粉末和粘結(jié)劑,然后在一定溫度下用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒎勰┖驼辰Y(jié)劑混合均勻的飼料,制粒后,注射成型,成型面團脫脂處理后,燒結(jié)致密化成為最終的成品。
MIM粉末和制粉技術(shù)
MIM對原料粉末要求較高,粉末的選擇有利于混煉、注塑、脫脂和燒結(jié),這往往是矛盾的。MIM原料粉末的研究包括粉末形狀、粒度和粒度組成、比表面等,表1所示為最適合MIM用原料粉末的性質(zhì)。
由于對MIM原料粉末的要求非常精細,MIM原料粉末的價格普遍較高,有的甚至達到傳統(tǒng)PM粉末價格的10倍,這是限制MIM技術(shù)廣泛應(yīng)用的重要因素,目前生產(chǎn)MIM原料粉末的方法主要有羰基法、超高壓水霧化法、高壓氣體霧化法等。
2.粘合劑
粘合劑是MIM技術(shù)的核心,在MIM中粘合劑保持材料塊的形狀,增強了流動性,適合注射維持兩個基本功能,而且它應(yīng)易于去除,不受污染由于沒有毒性,成本合理等特性,出現(xiàn)了各種粘合劑,近年來逐漸只根據(jù)經(jīng)驗選擇脫脂方法和對粘合劑功能的要求,向設(shè)計粘合劑體系方向發(fā)展作為目標(biāo)。
粘合劑一般是由低分子成分和高分子成分加上必要的添加劑構(gòu)成的。
低分子組粘度低,流動性好,易于脫落;高分子高分子粘度高,強度高,維持面料的強度。
適當(dāng)?shù)亟M合這兩個就能得到高的粉末裝載量,得到高精度高統(tǒng)一性的產(chǎn)品。
3.混練
混煉是指將金屬粉末和粘合劑混合均勻的撒食。
混煉工序非常重要,因為投喂的性質(zhì)決定了最終注塑件的性能。
這與粘結(jié)劑和粉末的放入方法和順序、混煉溫度、混煉裝置的特性等各種各樣的因素有關(guān)。
該工藝步驟到目前為止一直停留在依靠經(jīng)驗摸索的水平,最終評價混煉工藝好壞的一個重要指標(biāo)是得到的撒餌的均勻性和一致性。
MIM飼料的混合是熱效應(yīng)和剪切力的組合被進行。
混合溫度不宜過高,否則會發(fā)生粘結(jié)劑分解或因粘度過低而發(fā)生粉末與粘結(jié)劑兩相分離現(xiàn)象,至于剪切力的大小則隨混合方式的不同而變化。
MIM中常用的混濁裝置有雙螺旋擠出機、Z形葉輪混濁機、單螺旋擠出機、柱塞式混濁機、雙行星混濁機、雙凸輪混濁機等,這些混濁裝置的粘度均為1- 1000pa ?適用于s范圍內(nèi)的混合物的制備。
混煉的方法一般是先放入高熔點組熔化,然后降溫,放入低熔點組,然后分批放入金屬粉末。
這樣可以防止低熔點單元的氣化和分解。分批加入金屬粉可以防止因溫度下降引起的扭矩劇增,減少設(shè)備損失。
對于不同粒度粉組合時的配料方式,日本專利介紹:先加入粗15-40um水霧化粉為粘合劑,然后加入5-15um粉,最后加入粉度≤5um粉,這樣得到的終端產(chǎn)品的收縮變化較少。
為了在粉末周圍均勻地涂上粘合劑,直接在高熔點成分中加入金屬粉末,再加入低熔點成分,然后去除空氣即可。
像Anwar那樣,直接將PMMA懸濁液加入不銹鋼粉末中混合,然后加入PEG水溶液使其干燥,一邊攪拌一邊去除空氣。
O'connor采用溶劑混合,先將SA與粉末混合再加入四氫呋喃溶劑,然后加入聚合物,四氫呋喃在熱中消失,再加入粉末混合,均勻的喂食可以。
4.注塑。
注塑成型的目的是獲得所需形狀的MIM成型胚,顆粒均勻,無缺陷。
如圖1所示,首先將粒狀飼料加熱到一定的高溫度使其具有流動性,然后注入模具內(nèi)腔冷卻,得到所需形狀的具有一定剛性的坯體,再將其從模具中取出得到MIM成型坯體。
該工藝與傳統(tǒng)的塑料注塑工藝一致,但由于MIM賦予較高的粉末含量,其注塑工藝在工藝參數(shù)上及其他一些方面存在較大差異,不合適的螺栓容易產(chǎn)生各種缺陷。
5.脫脂。
自MIM技術(shù)產(chǎn)生以來,隨著粘合劑系統(tǒng)的不同,形成了各種MIM工藝路徑,脫脂方法也多種多樣。
減脂時間從最初的幾天縮短到現(xiàn)在的幾個小時。
減脂的方法大致可以分為兩種。一種是分兩步去除的方法。
兩步脫脂法包括溶劑脫脂+熱脫脂、虹吸脫脂——熱脫脂等。
一步脫脂法是一步熱脫脂法,現(xiàn)在最先進的是amaetamold法。
下面介紹幾種消除MIM脂肪的代表性方法。
6 .烘烤定型
燒結(jié)是MIM工序的最后一道工序,去除粉粒之間的間隙。讓MIM產(chǎn)品變得完全或接近。
在金屬注塑技術(shù)中,由于使用大量的粘合劑,燒結(jié)時收縮非常大,其線的收縮率一般達到13%-25%,這樣就存在變形控制和尺寸精度控制的問題。
特別是MIM產(chǎn)品大多是形狀復(fù)雜的異形部件,因此這一問題日益突出,均勻的投喂是最終燒結(jié)產(chǎn)品尺寸精度和變形控制的重要因素。
高粉末搖實密度可減少燒結(jié)收縮,有利于燒結(jié)工藝的進行和尺寸精度控制。
關(guān)于鐵和不銹鋼等產(chǎn)品,還有一個燒結(jié)中的碳勢控制問題。
由于目前細粉價格較高,研究粗粉胚的強化燒結(jié)技術(shù)是降低粉末注射成形生產(chǎn)成本的重要方法,該技術(shù)是目前金屬粉末注射成形研究的重要研究領(lǐng)域。
由于MIM產(chǎn)品形狀復(fù)雜,大部分產(chǎn)品需要完成燒結(jié)后的處理,包括成型、熱處理(滲碳、氮化、碳共滲碳等)、表面處理(研磨、離子滲化、電鍍、噴流硬化等)。
金屬注射成形(Metal Injection Molding,簡稱MIM)是一種來自塑料注射成形行業(yè)的新型粉末冶金近凈成形技術(shù),其基本工藝如下:首先選擇符合MIM要求的金屬粉末和粘結(jié)劑,然后在一定溫度下用適當(dāng)?shù)姆椒ɑ旌戏勰┖驼辰Y(jié)劑,均勻注射成型飼料,制粒后用注射成型機成型,經(jīng)成型面團脫脂處理后燒結(jié)致密化,成為最終的成品。
金屬注射成形技術(shù)能夠制造出具有復(fù)雜的幾何形狀、均勻的組織結(jié)構(gòu)和高性能的高精度近潔凈形狀產(chǎn)品。
所有可以制成粉末的金屬和合金都可以用這個方法制造零件。
另外,連續(xù)作業(yè)完全自動化,生產(chǎn)效率也提高了。
MIM工藝發(fā)展的主要影響因素是MIM粉末的生產(chǎn)方法和MIM工藝的發(fā)展。
本文首先簡要介紹了MIM產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況,然后綜合分析了目前MIM粉末的生產(chǎn)方法和MIM各種主要工藝的發(fā)展。
PPIM過程。
美國Thermal Precision Technology公司的Hens開發(fā)出了被稱為精密金屬粉末注塑的新工藝PPIM工藝。
該公司主張通過采用該工藝,將MIM技術(shù)帶入低成本、高精度、高成品率、適應(yīng)環(huán)境的新時代。
PPIM工藝的主要技術(shù)特色表現(xiàn)在兩個方面,一是采用水溶性粘結(jié)劑。
粘合劑以聚乙二醇(PEG)為第一組,以聚乙醛(PVB)等交聯(lián)聚合物為第二組。
像這樣脫脂分為兩個階段,首先使用水溶性解法除去PEG。此時PVB仍然是交聯(lián)固體。
而PPIM工藝采用經(jīng)調(diào)和的寬粒度組成金屬粉末,粗粉與細粉相結(jié)合,提高了飼料中的粉末裝載量,相對于不銹鋼粉末可達74%(體積分數(shù)),尺寸收大幅度減少了萎縮。
通過這兩項改進,PPIM工藝可以達到±011%的尺寸精度,這是目前MIM工藝中尺寸精度最高的工藝。