云浮懈俏科技有限公司

 使用金屬或陶瓷粉末通過(guò)注塑成型工藝生產(chǎn)復雜零件
        如今，使用粉末材料的注塑成型技術(shù)主要用于制造工業(yè)用復雜組件。 粉末注塑成型是除了其它成型工藝（精密鑄造和軸向或均衡壓制）外的另一種可供選擇的工藝。
        近年來(lái)，用陶瓷或金屬粉末來(lái)制造注塑成型零件的應用領(lǐng)域主要包括汽車(chē)工業(yè)、刀具工業(yè)、磁體生產(chǎn)、紡織工業(yè)、鐘表工業(yè)、家居用品、精密工程、醫療和牙科技術(shù)以及陶瓷工業(yè)。
        在 ARBURG PIM 實(shí)驗室，客戶(hù)可以通過(guò)實(shí)際觀(guān)看樣品生產(chǎn)來(lái)了解粉末注塑的優(yōu)點(diǎn)。 
           
表1: 金屬和陶瓷組件的典型公差

        粉末注塑成型技術(shù)使組件的批量生產(chǎn)成為可能，因為采用機械加工或壓制技術(shù)進(jìn)行批量生產(chǎn)已經(jīng)不再是一種經(jīng)濟有效的方式。注塑成型技術(shù)使組件的設計和制造過(guò)程具有幾乎無(wú)限的自由度。
        粉末注塑成型制造過(guò)程包括成型零件的初始注塑成型、脫脂和燒結。 組件公差由以下重要因素確定：
        ● 粘合劑含量
        ● 粉末特性
        ● 混合過(guò)程
        ● 注塑成型參數
        ● 重力變形
        ● 在燒結托盤(pán)上的滑動(dòng)性能
        
        可用材料范圍廣泛
        原則上，所有細顆粒、可燒結的粉末都可以和相應的粘合劑混合并在注塑機上加工。包括氧化陶瓷、金屬、碳化物及氮化物。
        由于混合和注塑設備在處理粉末材料的過(guò)程中會(huì )受到較強磨損，因此建議選擇粒度盡可能小的粉末。 較細的粉末可降低表面粗糙度，從而在加工過(guò)程中降低磨損并提高生坯強度。 各種粉末材料的性能范圍如表3中所示。
         
表2: 在嚴格的公差范圍內的高重復性 
       粘合劑使粉末可用來(lái)注塑
        對粘合劑最重要的要求是：脫脂過(guò)程中的尺寸穩定性、良好的保存特性、不與粉末材料發(fā)生反應、很高的零件強度、良好的脫模特性、熱穩定性和在脫脂過(guò)程中易于去除并可完全去除。
        粘合劑與粉末顆粒之間的粘附力還應盡可能高，以便在注塑過(guò)程中增高壓力不會(huì )使兩個(gè)組份分離，而導致填充的零件不均勻。 為了獲得良好的注塑成型特性并以低收縮率獲得均勻的燒結質(zhì)量，建議采用球形粉末。
        
        具有最佳配比的粘合劑與粉末
        在混合過(guò)程中，粘合劑和粉末混合成一種勻質(zhì)的混合物，即原料。 市場(chǎng)上有出售金屬粉末和陶瓷粉末的原料供貨商。 他們供應的材料品種繁多，并不斷推出新品。
        因此，MIM（金屬注塑成型）或 CIM（陶瓷注塑成型）所需的原料都是現成的，可立即用于注塑，而不再需要內部制作。如果可用材料的性能不能充分滿(mǎn)足所需的用途，專(zhuān)業(yè)化的材料供貨商可以開(kāi)發(fā)并生產(chǎn)客戶(hù)需要的特定原料。
        
        注塑成型過(guò)程中的加工步驟
        用原料（粉末/粘合劑的混合物）制造成型零件的過(guò)程與塑料的注塑成型過(guò)程相似。
        ▲ 預塑
        在塑化單元中，原料的粘合劑部分會(huì )在溫度的作用下熔化。
        ▲ 注塑
        塑料混合物在高壓下被注塑到固定在鎖模裝置中的模具中。 模具保持閉合，同時(shí)成型零件硬化。
        ▲ 開(kāi)模
        在零件冷卻后，噴嘴會(huì )通過(guò)注塑裝置的移動(dòng)從模具位置移開(kāi)。 鎖模裝置打開(kāi)，注塑成型機的頂針系統會(huì )自動(dòng)頂出成型零件。
        ▲ 零件脫模
        使用機械手系統從模具中脫出易碎的零件而不造成損壞。 在粉末材料的注塑成型時(shí)，推薦使用此工藝來(lái)保護綠件免受震動(dòng)或沖擊，從而避免損害成型零件的質(zhì)量。
         
 

        及時(shí)適量生產(chǎn)
        材料和模具的更換可以在不到 20 分鐘之內完成，這使它適用于精益生產(chǎn)(Just-In-Time Production)。 由于具有各種自動(dòng)化選配件，因此可在無(wú)需操作者太多參與的情況下，對由金屬或陶瓷粉末制造的組件實(shí)現批量生產(chǎn)。
        注塑成型機的結構
        傳統螺桿式注塑成型機由鎖模裝置、注塑裝置和控制系統構成。 由兩個(gè)半面構成的模具固定在鎖模裝置中。 鎖模裝置本身具有靜止模板（即所謂的固定模板）和可移動(dòng)范本。 當鎖模裝置合閉以及模具隨之合閉時(shí)，即可以注入材料。 當通過(guò)打開(kāi)鎖模裝置而打開(kāi)模具時(shí)，即可將成型零件脫出。
        注塑裝置的結構
        注塑成型機上的注塑裝置由螺桿（用于進(jìn)料、壓縮混合料并去除氣泡）、加熱系統（將混合料加熱到一定溫度）和噴嘴（經(jīng)過(guò)壓縮和加熱的材料通過(guò)該噴嘴在壓力下注塑到模具中）構成。 注塑成型機的所有移動(dòng)和生產(chǎn)過(guò)程都可以通過(guò)屏幕控制功能加以協(xié)調控制。 調節參數一經(jīng)確定，即可以保存到數據媒體上，從而確保了以前使用的生產(chǎn)周期的可重復性。 在生產(chǎn)過(guò)程中，可以自動(dòng)識別并分離不合格零件和合格零件。
        注塑模具
        塑料注塑成型技術(shù)中常用的模具設備（如滑板、抽芯機構、脫螺紋裝置和內部壓力傳感器）也可以用于粉末材料的注塑成型。 不過(guò)，由于粉末/粘合劑熔化材料具有研磨性，因此必須保護模具型腔和注塑裝置以防止磨損（例如通過(guò)特殊硬化工藝或合金）。
        從綠色的成型壓塊中去除粘合劑
        在脫脂過(guò)程中，粘合劑會(huì )通過(guò)催化劑、熔解或熱分解作用從綠件中去除。
        脫脂過(guò)程可以借助于能夠有效加速化學(xué)反應順序的適宜爐溫和氛圍來(lái)進(jìn)行。 粘合劑被去除后，成型零件會(huì )變成多孔易碎的模型，即所謂的“棕件“。 在此情況下，零件僅通過(guò)極少量的殘留粘合劑和范德瓦爾斯力保持穩定。 根據所使用的粘合劑系統，必須按照適用要求對脫脂爐進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的調整。
        脫脂爐必須具有非常好的氣體循環(huán)特性。唯一的例外是需要在脫脂過(guò)程中埋置零件的粘合劑系統。 生成的廢氣必須通過(guò)適當的下游系統進(jìn)行處理（例如通過(guò)二次燃燒或使用催化轉化器）。
        
        形成機械穩定的粘合效果
        為了牢固地粘合棕色成型壓塊的顆粒，零件需要在更高的溫度中進(jìn)行燒結（最高達2000℃）。
        根據熔爐環(huán)境條件、溫度-時(shí)間曲線(xiàn)及壓力分配情況，該工序類(lèi)似擠壓燒結部件時(shí)所使用的工藝。通過(guò)擴散和/或液態(tài)產(chǎn)生以及晶體生長(cháng)而形成最終的成型件。
         
 
 
 

        注塑成型的燒結零件最高可以達到 99.9%的理論材料密度。 在選擇了適當粉末的情況下，零件可以各向同性地收縮，即在燒結過(guò)程中各個(gè)方向上的收縮量相等。 燒結零件的特點(diǎn)是具有均勻的特性。 在注塑成型過(guò)程中生成的缺陷無(wú)法通過(guò)燒結進(jìn)行修復。
        在燒結后的改良工序中，大多就只需配合修整或者刃口打磨。在金屬或陶瓷注塑中，精細的粉末及合適的模具表面可以保證極高的表面質(zhì)量。
        為向感興趣的人實(shí)際演示粉末材料加工及其所有重要工藝步驟，ARBURG 建立了自己的 PIM 實(shí)驗室。
        在此，從原料開(kāi)發(fā)、準備和注塑成型直到成型零件的脫脂和燒結，所有步驟都可以在實(shí)驗室條件下進(jìn)行測試。
        
        ARBURG 的資深專(zhuān)家可以向客戶(hù)說(shuō)明每個(gè)循環(huán)步驟細節，例如，粉末和粘合劑適宜的混合比例、“綠件”生產(chǎn)、后處理方法，以及機器和模具設計。
         
 

        ARBURG PIM 實(shí)驗室
        PIM 實(shí)驗室可以為客戶(hù)開(kāi)發(fā)并生產(chǎn) 1/2 升左右到 100 升粉末的原料混合物。 為了優(yōu)化原料的進(jìn)料特性，必要時(shí)還可以將原料處理成均質(zhì)的粒狀物料。
        該實(shí)驗室裝備有各種必要設備，可以執行當前市場(chǎng)上的所有脫脂過(guò)程。 對于使用HNO3 和 N2 的催化脫脂，實(shí)驗室具有容量為 60 升的爐。 熱脫脂可以在 120 升爐內進(jìn)行。 爐體使用特殊的循環(huán)氣體系統；可以對所有零件進(jìn)行均勻的脫脂。
        在 Soxlet系統中，還可以使用各種溶劑（丙酮、乙醇等）對綠件進(jìn)行脫脂。
        一臺直徑為 145 mm、有效長(cháng)度為220 mm 的管式爐可用于燒結。H2、Ar 或N2 以及這些氣體的混合物可用作爐內氣體。
        氧化性材料可以在兩端加熱的箱式爐內在氧化性氣體下燒結到 1700℃。 有效容積為 1.2 升。 

        總結
        粉末注塑成型適合于復雜、高精度成型零件的大批量生產(chǎn)；對具有內螺紋、難于加工的底切和不規則表面的組件實(shí)現簡(jiǎn)單、自動(dòng)化的生產(chǎn)，同時(shí)保證出色的表面質(zhì)量。
        粉末材料注塑成型的好處包括:
        ● 批量生產(chǎn)
        ● 使用傳統工藝無(wú)法生產(chǎn)的零件可以一步完成生產(chǎn)
        ● 實(shí)現復雜的成型零件設計
        ● 可以快速調整生產(chǎn)
        ● 成型零件表面質(zhì)量高
        ● 成型零件尺寸穩定性高
        ● 零件無(wú)需費時(shí)耗資的再加工
        ● 可以自動(dòng)化生產(chǎn)
        ● 生產(chǎn)基本無(wú)浪費