MIM簡介及基本流程

金屬粉末注射成形

2021/6/271金屬粉末注射成型技術(shù)(MetalPowderInjectionMolding，簡稱MIM)是將現(xiàn)代塑料注射成形技術(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)劑均勻混煉，經(jīng)制粒后在加熱塑化狀態(tài)下(～150℃)用注射成形機(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。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)療器械、辦公設(shè)備、汽車、機(jī)械、五金、體育器械、鐘表業(yè)、兵器及航空航天等工業(yè)領(lǐng)域。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)”。

MIM始于20世紀(jì)70年代末，其工藝包括產(chǎn)品設(shè)計、模具設(shè)計、質(zhì)量檢測、混煉、注射、脫脂、燒結(jié)、二次加工等8個重要環(huán)節(jié)。隨著研究的不斷深入以及新型粘結(jié)劑的開發(fā)、制粉技術(shù)和脫脂工藝的不斷進(jìn)步，到90年代初已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。當(dāng)前，MIM已經(jīng)被被譽(yù)為"國際最熱門的金屬零部件成形技術(shù)"之一。

2021/6/272歷史與現(xiàn)狀

美國加州Parmatech公司于1973年發(fā)明，八十年代初歐洲許多國家以及日本也都投入極大精力開始研究該技術(shù)，并得到迅速推廣。特別是八十年代中期，這項技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化以來更獲得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，每年都以驚人的速度遞增。到目前為止，美國、西歐、日本等十多個國家和地區(qū)有一百多家公司從事該工藝技術(shù)的產(chǎn)品開發(fā)、研制與銷售工作。日本在競爭上十分積極，并且表現(xiàn)突出，許多大型株式會社均參與MIM工業(yè)的推廣，這些公司包括有太平洋金屬、三菱制鋼、川崎制鐵、神戶制鋼、住友礦山、精工--愛普生、大同特殊鋼等。目前日本有四十多家專業(yè)從事MIM產(chǎn)業(yè)的公司，其MIM工業(yè)產(chǎn)品的銷售總值早已超過歐洲并直追美國。到目前為止，全球已有百余家公司從事該項技術(shù)的產(chǎn)品開發(fā)、研制與銷售工作，MIM技術(shù)也因此成為新型制造業(yè)中最為活躍的前沿技術(shù)領(lǐng)域，被譽(yù)為世界冶金行業(yè)的開拓性技術(shù)，代表著粉末冶金技術(shù)發(fā)展的主方向。2021/6/2732021/6/274機(jī)械配件工藝品不銹鋼胡椒磨磨芯鏈輪.皮帶輪.含油軸承.鉸肉機(jī)刀盤2021/6/275汽車發(fā)動機(jī)油泵齒輪氣動電動工具零件汽車玻璃升降器齒輪玩具五金配件汽車減振器部件粉末冶金結(jié)構(gòu)件2021/6/276冰箱和空調(diào)壓縮機(jī)的粉末冶金件(上軸承）冰箱和空調(diào)壓縮機(jī)的粉末冶金件冰箱和空調(diào)壓縮機(jī)的粉末冶金件機(jī)械結(jié)構(gòu)類軸承座連桿凸輪冰箱和空調(diào)壓縮機(jī)的粉末冶金件（活塞）2021/6/277筆記本電腦鉸鏈轉(zhuǎn)角金屬粉末注射成形MIM制品MIM工藝手機(jī)類產(chǎn)品鎖配件(鎖頭.鎖舌.按鍵.復(fù)雜異形部件2021/6/278MIM金屬注射成型產(chǎn)品2021/6/279工藝特點

金屬粉末注射成型技術(shù)是集塑料成型工藝學(xué)、高分子化學(xué)、粉末冶金工藝學(xué)和金屬材料學(xué)等多學(xué)科透與交叉的產(chǎn)物，利用模具可注射成型坯件并通過燒結(jié)快速制造高密度、高精度、三維復(fù)雜形狀的結(jié)構(gòu)零件，能夠快速準(zhǔn)確地將設(shè)計思想物化為具有一定結(jié)構(gòu)、功能特性的制品，并可直接批量生產(chǎn)出零件，是制造技術(shù)行業(yè)一次新的變革。該工藝技術(shù)不僅具有常規(guī)粉末冶金工藝工序少、無切削或少切削、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點，而且克服了傳統(tǒng)粉末冶金工藝制品、材質(zhì)不均勻、機(jī)械性能低、不易成型薄壁、復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的缺點，特別適合于大批量生產(chǎn)小型、復(fù)雜以及具有特殊要求的金屬零件。工藝流程金屬粉末+粘結(jié)劑→混煉→注射成形→脫脂→燒結(jié)→后處理

MIM工藝所用金屬粉末顆粒尺寸一般在0.5~20μm；從理論上講，顆粒越細(xì)，比表面積也越大，易于成型和燒結(jié)。而傳統(tǒng)的粉末冶金工藝則采用大于40μm的較粗的粉末。

有機(jī)膠粘劑作用是粘接金屬粉末顆粒，使混合料在注射機(jī)料筒中加熱具有流變性和潤滑性，也就是說帶動粉末流動的載體。因此，粘接劑的選擇是整個粉末注射成型的關(guān)鍵。對有機(jī)粘接劑要求：

1.用量少，用較少的粘接劑能使混合料產(chǎn)生較好的流變性；

2.不反應(yīng)，在去除粘結(jié)劑的過程中與金屬粉末不起任何化學(xué)反應(yīng)；

3.易去除，在制品內(nèi)不殘留。2021/6/2710成型原理2021/6/2711注射成型工藝原理示意圖1-模具；2-噴嘴；3-料筒；4-分流梭；5-料斗；6-注射柱塞2021/6/2712注射成型工藝條件

包括閉模、加料、塑化、注射、保壓、固化(冷卻定型)、開模出料等工序。而成型溫度、注射壓力（包括注射速度）、成型周期（包括注射、保壓、固化時間）被稱為注射成型工藝的“三大工藝條件”。當(dāng)然要順利完成整個注射過程需一步一步地加以控制。(1）加料及剩余量加料：一般要求定時、定量、均勻供料。剩余量：保證每次注射后料筒底部有一定剩余的物料剩料的作用：a、傳壓；b、補(bǔ)料（收縮后的補(bǔ)料）剩料一般控制在10～20mm，不能太多，太少。太多：注射壓力損失大，剩料受熱時間太長，易發(fā)生分解或固化等。太少：起不到很好的傳壓作用，模腔內(nèi)物料受壓不足。2021/6/2713(2)成型溫度

成型溫度包括：料筒、噴嘴、模具溫度。成型溫度是三大工藝條件之一，關(guān)系到物料的塑化、流動性、充模等工藝條件。應(yīng)考慮以下因素：

1、注射成型機(jī)的種類螺桿式注射成型機(jī)所需的料筒溫度比柱塞式低。原因：a、螺桿式成型機(jī)料筒內(nèi)的料層較??；

b、物料在螺桿推進(jìn)的過程中不斷翻轉(zhuǎn)，有利于傳熱；

c、物料翻轉(zhuǎn)運動，受剪切力作用，自身摩擦生熱。

2、產(chǎn)品厚度對薄壁制品要求物料有較高的流動性才能充滿模腔，因此需較高的成型溫度；相反厚壁制品成型溫度可低一些。判斷料筒噴嘴溫度的兩種方法：

a、熔體對空注射法。脫開模具，用低壓注射，觀察料流，是否毛糙、變色、起泡,料流表面光滑者表明溫度合適。

b、產(chǎn)品直觀分析法。對試生產(chǎn)制品觀察有無毛糙、波紋、氣泡等弊病。2021/6/2714

對于熱塑性粘結(jié)劑，料筒溫度略高于噴嘴溫度，高于模具溫度。對于熱固性粘結(jié)劑，模具溫度略高于噴嘴溫度，高于料筒溫度。3、注射料的品種和性能(3)螺桿轉(zhuǎn)速及背壓必須根據(jù)所選用的粘結(jié)劑熱敏程度及熔體粘度進(jìn)行調(diào)整。轉(zhuǎn)速慢：塑化好，物料易降解、早期固化。轉(zhuǎn)速快：有利于塑化，但物料停留時間短可能塑化不夠。還可使纖維變短。背壓：指螺桿轉(zhuǎn)動推進(jìn)物料塑化時，傳給螺桿的反向壓力。背壓的作用：能使物料在運動過程中不斷排出空氣和揮發(fā)物，并使物料逐漸密實。背壓過小起不到以上作用，背壓大，功率消耗大，并在物料溫度較低時能使纖維粉化，影響制品性能。圖12-21背壓與玻璃纖維長度的關(guān)系。2021/6/2715(4)注射速度及注射壓力

注射壓力大小與注射機(jī)種類、物料流動性、模具澆口尺寸、產(chǎn)品厚度、模具溫度及流程等因素有關(guān)。一般注射壓力略高于熱塑性塑料的注射壓力。保壓的作用：使制品冷卻收縮時得以補(bǔ)料，尺寸準(zhǔn)確，表面光潔，有利于消除氣泡。保壓時間一般0.3～2分鐘，特厚制品可達(dá)5～10分鐘。注射速度與注射壓力、溫度、?？诔叽绲纫蛩赜嘘P(guān)。注射速度慢不利于充模，生產(chǎn)效率低，注射速度過快易混入氣泡。需通過實際實驗確定。

(5)成型周期

成型周期即完成一次注射成型制品所需的時間。包括：

1）注射加壓時間（保壓時間、注射時間）；

2）冷卻時間（模內(nèi)冷卻或固化時間）；

3）其他時間（開模、取出制品、涂脫模劑、安放嵌件、閉模等時間）。成型周期是提高生產(chǎn)率的關(guān)鍵，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量縮短成型周期。2021/6/2716制品后處理作用

提高制品的尺寸穩(wěn)定性，消除內(nèi)應(yīng)力分類熱處理調(diào)濕處理（1）熱處理

熱處理的實質(zhì)：迫使凍結(jié)的分子鏈松弛，凝固的大分子鏈段轉(zhuǎn)向無規(guī)位置，消除部分內(nèi)應(yīng)力，提高結(jié)晶度，穩(wěn)定結(jié)晶結(jié)構(gòu)，提高彈性模量，降低斷裂延伸率。（2）調(diào)濕處理

將剛脫模的制品放入水中，與空氣隔絕、防止氧化。調(diào)濕條件：90～110℃4h2021/6/2717混料：把金屬粉末與有機(jī)粘接劑均勻摻混在一起，使各種原料成為注射成型用混合料?；旌狭系木鶆虺潭戎苯佑绊懫淞鲃有裕蚨绊懽⑸涑尚凸に噮?shù)，以至最終材料的密度及其它性能。在注射成型過程中，混合料在注射機(jī)料筒內(nèi)被加熱成具有流變性的塑性物料，并在適當(dāng)?shù)淖⑸鋲毫ο伦⑷肽＞咧?，成型出毛坯。注射成型的毛坯在微觀上應(yīng)均勻一致，從而使制品在燒結(jié)過程中均勻收縮。脫脂（萃?。撼尚兔髟跓Y(jié)前必須去除毛坯內(nèi)所含有的有機(jī)粘結(jié)劑，該過程稱為脫脂或萃取。脫脂工藝必須保證粘結(jié)劑從毛坯的不同部位沿著顆料之間的微小通道逐漸地排出，而不降低毛坯的強(qiáng)度。粘結(jié)劑的排除速率一般遵循擴(kuò)散方程。燒結(jié)：能使多孔的脫脂毛坯收縮至密化成為具有一定組織和性能的制品。盡管制品的性能與燒結(jié)前的許多工藝因素有關(guān)，但在許多情況下，燒結(jié)工藝對最終制品的金相組織和性能有著很大、甚至決定性的影響。后處理：對于尺寸要求較為精密的零件，需要進(jìn)行必要的后處理。這工序與常規(guī)金屬制品的熱處理工序相同。MIM工藝與其它加工工藝的對比：

MIM使用的原料粉末粒徑一般小于15μm，而傳統(tǒng)粉末冶金的原粉粉末粒徑大多在50-100μm。MIM工藝的成品密度高，原因是使用微細(xì)粉末。MIM工藝具有傳統(tǒng)粉末冶金工藝的優(yōu)點，而形狀上自由度高是傳統(tǒng)粉末冶金所不能達(dá)到的。傳統(tǒng)粉末冶金限于模具的強(qiáng)度和填充密度，形狀大多為二維圓柱型。

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MIM和傳統(tǒng)方法的比較：壓鑄工藝用在鋁和鋅合金等熔點低、鑄液流動性良好的材料。此工藝的產(chǎn)品因材料的限制，其強(qiáng)度、耐磨性、耐蝕性均有限度。MIM工藝可以加工的原材料則較多。注射成型工藝技術(shù)利用注射機(jī)注射成型產(chǎn)品毛坯，保證物料充分充滿模具型腔（金屬液鑄造充模較差），也就保證了零件高復(fù)雜結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)。粉末鍛造是一項重要的發(fā)展，已適用于連桿的量產(chǎn)制造。但是一般而言，鍛造過中熱處理的成本和模具的壽命還是有問題，仍待進(jìn)一步解決。

傳統(tǒng)機(jī)械加工法，近年來靠自動化而提升了其加工能力，在效果和精度上有極大的進(jìn)步，但是基本的程序上仍脫不開逐步加工(車削、刨、銑、磨、鉆孔、拋光等)來完成零件形狀的方式。機(jī)械加工方法的加工精度遠(yuǎn)優(yōu)于其他加工方法，但是因為材料的有效利用率低，且其形狀的完成受限于設(shè)備與刀具，有些零件無法用機(jī)械加工完成。相反，MIM可以有效利用材料，不受限制，對于小型、高難度形狀的精密零件的制造，MIM工藝比較機(jī)械加工而言，其成本較低且效率高，具有很強(qiáng)的競爭力。

以往在傳統(tǒng)加工技術(shù)中先作成個別元件再組合成組件的方式，在使用MIM技術(shù)時可以考慮整合成完整的單一零件，大大減少步驟、簡化加工程序。

MIM技術(shù)并非與傳統(tǒng)加工方法競爭，而是彌補(bǔ)傳統(tǒng)加工方法在技術(shù)上的不足或無法制作的缺陷。MIM技術(shù)可以在傳統(tǒng)加工方法制作的零件領(lǐng)域上發(fā)揮其特長。MIM工藝在零部件制造方面所具有的技術(shù)優(yōu)勢可成型高度復(fù)雜的結(jié)構(gòu)零件。

MIM和其他金屬加工法相比，制品尺寸精度高，不必進(jìn)行二次加工或只需少量精加工。注射成型工藝可直接成型薄壁、復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，制品形狀已接近最終產(chǎn)品要求，零件尺寸公差一般保持在±0.1~±0.3mm左右。特別對于降低難于進(jìn)行機(jī)械加工的硬質(zhì)合金的加工成本，減少貴重金屬加工時的損失尤其具有重要意義。制品微觀組織均勻、密度高、性能好。

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模具及適用范圍：MIM技術(shù)使用的金屬模具，其壽命和工程塑料注射成型具模具相當(dāng)。由于使用金屬模具，MIM適合于零件的大量生產(chǎn)。由于利用注射機(jī)成型產(chǎn)品毛坯，極大地提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，而且注射成型產(chǎn)品的一致性、重復(fù)性好，從而為大批量和規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)提供了保證。注射成型的材料非常廣泛(鐵基，低合金，高速鋼，不銹鋼，工具鋼，硬質(zhì)合金)。原則上任何可高溫澆結(jié)的粉末材料均可由MIM工藝造成零件，包括了傳統(tǒng)制造工藝中的難加工材料和高熔點材料。此外，MIM也可以根據(jù)用戶的要求進(jìn)行材料配方研究，制造任意組合的合金材料，將復(fù)合材料成型為零件。MIM工藝采用微米級細(xì)粉末，既能加速燒結(jié)收縮，有助于提高材料的力學(xué)性能，延長材料的疲勞壽命，又能改善耐、抗應(yīng)力腐蝕及磁性能。對于過硬，過脆難以切削的材料或幾何形狀復(fù)雜、鑄造時原料有偏析或污染的零件，采用MIM工藝可大幅度節(jié)約成本。以加工打字機(jī)印刷元件導(dǎo)桿為例，通常需14道工序；而采用MIM工藝只需6道工序，可節(jié)約一半左右的成本。零件越小越復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)效益將越好。通過以上分析，可以看出MIM成型的潛力是很大的。

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MIM技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域：1.計算機(jī)及輔助設(shè)施：如打印機(jī)零件、磁芯、撞針軸銷、驅(qū)動零件；2.工具：如鉆頭、刀頭、噴嘴、槍鉆、螺旋銑刀、沖頭、套筒、扳手、電工工具、手工具等；3.家用器具：如表殼、表鏈、電動牙刷、剪刀、風(fēng)扇、高爾夫球頭、珠寶鏈環(huán)、圓珠筆卡箍、刃具刀頭等零部件4.醫(yī)療機(jī)械用零件：如牙齒矯形架、剪刀、鑷子；5.軍用零件：導(dǎo)彈尾翼、槍支零件、彈頭、藥型罩、引信用零件；6.電器用零件：電子封裝，微型馬達(dá)、電子零件、傳感器件；7.機(jī)械用零件：如松棉機(jī)、紡織機(jī)、卷邊機(jī)、辦公機(jī)械等；8.汽車船舶用零件：如離合器內(nèi)環(huán)、拔叉套、分配器套、汽門導(dǎo)管、同步轂、安全氣囊件等2021/6/2721

注射成型設(shè)備主要包括注射成型機(jī)和模具。1、注射機(jī)一、分類（1）按物料的塑化形式分：柱塞式和往復(fù)螺桿式,其中往復(fù)螺桿式用的最多。往復(fù)螺桿式注射機(jī)的優(yōu)點：①簡化了預(yù)塑結(jié)構(gòu)，不需要分流梭，因而使注射壓力降低了很多。②螺桿轉(zhuǎn)動使物料翻滾，傳熱條件好。物料內(nèi)部受到剪應(yīng)力大，塑化效率高。③因無分流梭，更換物料方便。④注射速度快。⑤對原料的適應(yīng)性廣，能加工熱敏粘結(jié)劑。2021/6/2722

雙螺桿機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

1·連接器2·過濾器3·料簡4·螺桿5·加熱器6·加料器7·支座8·上推軸承9·減速器10·電動機(jī)§2.2塑料成型設(shè)備2021/6/2723螺桿預(yù)塑化柱塞式注射裝置1-單向閥2-預(yù)塑料筒3-注射柱塞4-注射料筒§2.2塑料成型設(shè)備2021/6/2724（2）按照注射機(jī)的外形特征分類常見的有五種形式①立式注射成型機(jī)注射裝置和合模裝置與地面垂直。特點：占地面積小，模具折裝方便。料斗高，加料不方便，僅適用于注射量小于60cm3的制品生產(chǎn)。②臥式注射機(jī)注射裝置，合模裝置均水平排列。特點：機(jī)身低，加料方便，操作維修方便，制品頂出后可自由落下，易實現(xiàn)自動化。缺點：占地面積大，模具拆卸比較麻煩。③角式注射機(jī)注射裝置與合模裝置呈垂直排列。。特點：介于立式與臥式之間，適用于加工中心部分不允許留有澆口的制品。⑤轉(zhuǎn)盤式注射機(jī)將多副模具裝在一個可轉(zhuǎn)動的盤上，轉(zhuǎn)盤去年定時旋轉(zhuǎn)，使各模具與噴嘴相對注射成型。特點：生產(chǎn)效率高，特別適用于冷卻時間長或安放嵌件費時的制品生產(chǎn)。2021/6/2725立式注射機(jī)

它的注射裝置垂直裝設(shè)，并與鎖模機(jī)構(gòu)移動方向成一條軸線。優(yōu)點：占地面積小，拆裝模具方便，易于安放嵌件等。缺點：塑件推出后需由人工取出，不易實現(xiàn)全自動操作。2021/6/2726名稱項目SZL-125gAB注

射

裝

置螺桿直徑mm4042理論注射容積cm3

150165注射量（PS）g140154注射壓力MPa150135螺桿轉(zhuǎn)速r/min60-12060-120注射速率g/s8592合

模

裝

置合模率KN600開模行程mm320容模mm300×420拉桿有效間距mm245×365頂出方式啟頂、液頂頂出行程mm60其

它油泵壓力MPa16電機(jī)功率kw7.5加熱功率kw4.8機(jī)器尺寸mm800×950×2550機(jī)器重量T1.652021/6/27272021/6/2728§3.2注塑機(jī)

2021/6/27292021/6/27302021/6/27312021/6/27322、注射機(jī)的構(gòu)造螺桿式注射機(jī)主要由注射、合模、傳動、控制四部分組成。一、注射系統(tǒng)包括螺桿、料筒、加料加熱裝置、噴嘴等。（1）螺桿注射機(jī)螺桿與擠出機(jī)螺桿的區(qū)別：

a、注射機(jī)螺桿既能旋轉(zhuǎn)，又能軸向移動，擠出機(jī)螺桿僅轉(zhuǎn)動；

b、注射機(jī)螺桿的長徑比和壓縮比都比擠出機(jī)??；注射機(jī)：長徑比15～18，壓縮比2～2.5

擠出機(jī)：長徑比20～30，壓縮比（壓縮比：加料口的螺槽容積與均化段最后一個螺槽容積之比）2021/6/2733（2）料筒注射機(jī)的料筒與擠出機(jī)的構(gòu)造和選材相同。（3）噴嘴噴嘴的作用：提高熔融物料的流速，使其能迅速充模。分為開式噴嘴與閉式噴嘴。①開式噴嘴（a）不能加熱（b）可進(jìn)行加熱②閉式噴嘴通過彈簧彈力、擋圈、導(dǎo)桿、頂針實現(xiàn)閉鎖。注射時，熔料頂開頂針進(jìn)入模腔。這種噴嘴使用方便，可防止流延，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壓力損失大，射程小，補(bǔ)縮作用小，適用于加工粘度低的樹脂。2021/6/2734§2.2塑料成型設(shè)備2021/6/2735二、合模系統(tǒng)作用：開啟和閉合模具。要求有足夠的鎖模力，足夠的模板面積和強(qiáng)度；運動速度要求：閉合時先快后慢，開啟時先慢后快；合模系統(tǒng)由固定板、移動板、合模油缸、頂出裝置等組成。

頂出裝置：作用：用于制品脫模的機(jī)構(gòu)。分為機(jī)械式和液壓式。一般設(shè)計成與合模裝置聯(lián)動，開模后一時間間隔聯(lián)動頂模裝置將制品頂出。三、傳動部分主要由油缸、電機(jī)、各種閥門、開關(guān)等組成。通過油路供給的壓力驅(qū)動各部分動作。2021/6/2736三、注射機(jī)的參數(shù)（1）注射部分參數(shù)①最大注射量是指注射螺桿完成一次最大注射行程時（有軸向移動），注射機(jī)的最大注射量。表示方法：

a、以注射出的聚苯乙烯熔料質(zhì)量（克）來表示；

b、以注射出的熔料體積（cm3）表示。第二種表示方法即容積法與物料的密度無關(guān)，用起來比較方便，采用此表示方法的較多。②注射壓力指注射時螺桿對熔融物料的壓強(qiáng)，用MPa表示。

③注射速度指在最大注射量時，螺桿單位時間內(nèi)的行程。

v=S/t(m/s)v—注射速度m/sS—注射行程（螺桿）t—注射時間s④塑化性能指標(biāo)與螺桿直徑、長徑比、物料性能、螺桿轉(zhuǎn)速等多種因素有關(guān)。2021/6/2737四、合模部分參數(shù)（1）鎖模力用下式計算

Pcm＝kPФFPcm——鎖模力，NK——安全系數(shù)，取2左右PФ——模腔壓力，PaF——分型面上的投影面積，m2

（2）模板尺寸一般是成型面積的3～10倍。

（3）模具厚度、模板行程及最大間距模具的最大厚度，表示注射機(jī)安裝模具的最大厚度，根據(jù)這個厚度確定加工制品的最大厚度。（如超過這個厚度則無法開啟脫模）模板行程是指模板開閉時行走的最大距離。其大小直接影響制品取出是否方便。它不能小于模具最大厚度的2倍。模板最大間距是指移動模板移動到終點位置時與固定模板的距離。一般為最大制品高度的3倍。

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模具對復(fù)合材料的注射成型，應(yīng)考慮的工藝特性主要有：注射壓力高、注射速度快、模具和熔料溫度高、玻纖的摩擦力大等。（1）流動特性、流道、澆口及排氣澆口和流道的轉(zhuǎn)彎處應(yīng)成園角，流道轉(zhuǎn)彎處應(yīng)設(shè)冷料穴。澆口的大小應(yīng)根據(jù)實際情況確定，太小易損壞玻纖且阻力大，太大玻纖分散不均勻。（2）成型收縮對于熱塑性復(fù)合材料注射制品，在流動方向的收縮率一般比垂直方向小1/2。因此，設(shè)計模具時應(yīng)精心考慮，通過模具尺寸對收縮精細(xì)修正。生產(chǎn)高精度制品時，模具各零件要精確配合，閉模的精確度不僅靠導(dǎo)柱，而且還要依靠錐度導(dǎo)柱和定芯板固定。2021/6/2739注射模

注射模是安裝在注射機(jī)上，完成注射成形工藝所使用的模具。注射模的結(jié)構(gòu)

成形部件澆注系統(tǒng)導(dǎo)向部件推出機(jī)構(gòu)調(diào)溫系統(tǒng)排氣系統(tǒng)支承零部件側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)2021/6/2740合模裝置合模裝置是保證成型模具可靠的閉鎖開啟并取出制品的部件。一個完善的合模裝置，應(yīng)該具備下列三個基本條件:第一、足夠的鎖模力，使模具在熔料壓力（即模腔壓力）作用下，不致有開縫現(xiàn)象發(fā)生。第二、足夠的模板面積、模板行程和模板間的開距，以適應(yīng)不同外形尺寸制品的成型要求。第三、模板有合適的運動速度，應(yīng)是閉模時先快后慢，開模時慢、快、慢，以防止模具的碰撞，實現(xiàn)制品的平穩(wěn)頂出并提高生產(chǎn)能力。2021/6/2741一、合模裝置的組成和分類結(jié)構(gòu)組成：合模裝置主要由固定模板、活動模板、拉桿、油缸、連桿以及模具調(diào)整機(jī)構(gòu)、制品頂出機(jī)構(gòu)等組成。分類：合模裝置的種類較多，若按實現(xiàn)鎖模力的方式分，則有機(jī)械式、液壓式和液壓--機(jī)械組合式三大類。機(jī)械式在新設(shè)計中已不采用。因它不很符合工藝的要求，將不予介紹。2021/6/27421、液壓合模裝置合模裝置是依靠液體的壓力實現(xiàn)模具的啟閉和鎖緊作用的。（1）、單缸直壓式合模裝置模具的啟閉和鎖緊都是在一個油缸的作用下完成的，這是最簡單的合模裝置。2021/6/2743這種合模裝置存在一些問題，并不十分符合注射機(jī)對合模裝置的要求。合模初期，模具尚未閉合，合模力?。粸榱丝s短循環(huán)周期，這時的移模速度應(yīng)快才好。但因油缸直徑甚大，實現(xiàn)高速有一定困難。合模后期，從模具閉合到鎖緊，為防止碰撞，合模速度應(yīng)該低些，直至為零。鎖緊后的模具才需要達(dá)到鎖模噸位。這種速度高時力量小，速度為零時力量大的要求，是單缸直壓式合模裝置難以滿足的。2021/6/27442、增壓式合模裝置合模初期，壓力油進(jìn)入合模油缸，因直徑較小，其推力小，卻能增大移模速度。模具閉合后，壓力油換向進(jìn)入增壓油缸。利用增壓活塞面積差的作用，提高合模油缸內(nèi)的液體壓力。以此滿足鎖模力的要求。2021/6/2745增壓式合模裝置的優(yōu)點是：在不用高壓油泵的情況下提高鎖模力。增壓式合模裝置的缺點是：油壓的增高對液壓系統(tǒng)和密封有更高的要求，故增壓是有限度的。目前一般增壓到20~32MPa，最高可達(dá)40~50MPa。增壓式合模裝置一般用在中小型注射機(jī)上，其合模速度并不十分快，因為實際上合模油缸直徑還是較大的。2021/6/27463、充液式合模裝置合模時，壓力油首先進(jìn)入小直徑移模油缸，實現(xiàn)快速閉模；合模過程中，鎖模缸的活塞隨著移動模板前進(jìn)，因而造成油缸內(nèi)的負(fù)壓，充液閥打開，大量的工作油進(jìn)入鎖模油缸。當(dāng)模具閉合，鎖模油缸接通高壓油，使合模力迅速上升到鎖模噸位。開模時，從移模缸的另端進(jìn)油，由于移模油缸直徑小，故能實現(xiàn)快速開模。如圖所示：2021/6/2747充液式合模裝置示意圖：1---鎖模油缸；2---移模油缸；3---動模板；4---定模板2021/6/2748充液式合模裝置特點1）用小直徑油缸取得高速，大直徑油缸取得較大合模力。2）可實現(xiàn)較大合模力。3）體積較大（大油缸直徑大）。4）移模速度（尤其鎖模加壓速度）慢，油量吞吐量大。5）其它與其它液壓式相同。6）適應(yīng)于大中小型合模機(jī)構(gòu)。2021/6/27494、特殊液壓式為克服液壓油缸用大行程去適應(yīng)不同模具高度的要求，減小油缸長度，從而減少油液的吞吐量。對其進(jìn)行如下改進(jìn)：A、將合模油缸單獨設(shè)置在動模板或固定模板上，用機(jī)械定位的方式，縮短合模油缸的行程。B、用大直徑短行程缸代替大直徑長行程缸。C、為適應(yīng)不同厚度的模具，需將定模板（或動模板）的起始位置做相應(yīng)的調(diào)整。2021/6/2750特殊液壓式的形式很多，僅舉一例介紹：1---鎖模油缸；2---移模油缸；3---定位機(jī)構(gòu)；4---中心立柱2021/6/2751特殊液壓式的特點:1）所需工作油量小，能耗低；2）速度快，升壓時間短；3）合模系統(tǒng)剛性大（由于行程縮短）；4）其結(jié)構(gòu)和油路較復(fù)雜；5）適用于1000t以上的大型注射機(jī)。2021/6/27525、液壓式合模裝置的優(yōu)缺點1）優(yōu)點：固定模板和移動模板間的開距大，能夠加工制品的高度范圍較大。移動模板可以在行程范圍內(nèi)任意位置停留，因此，調(diào)節(jié)模板間的距離十分簡便。調(diào)節(jié)油壓，就能調(diào)節(jié)鎖模力的大小。鎖模力的大小可以直接讀出，給操作帶來方便。零件能自潤滑，磨損小。在液壓系統(tǒng)中增設(shè)各種調(diào)節(jié)回路，就能方便地實現(xiàn)注射壓力、注射速度、合模速度以及鎖模力等的調(diào)節(jié)，以更好地適應(yīng)加工工藝的要求。2021/6/27532）缺點：液壓系統(tǒng)管路甚多，保證沒有任何滲漏是困難的，所以鎖模力的穩(wěn)定性差，從而影響制品質(zhì)量。管路、閥件等的維修工作量大。液壓合模裝置應(yīng)有防止超行程和只有模具完全合緊的情況下方能進(jìn)行注射等方面的安全裝置。液壓合模裝置的優(yōu)點突出，正日益廣泛地被采用。2021/6/2754頂出裝置頂出裝置是為頂出模內(nèi)制品而設(shè)的，各種合模裝置均設(shè)有頂出裝置。頂出裝置可分為機(jī)械頂出、液壓頂出和氣動頂出三種。1、機(jī)械頂出頂桿固定在機(jī)架上，它本身不移動，開模時動模板后退，頂出桿穿過移動模板上的孔而達(dá)于模具頂板，將制品頂出。頂出桿長度可以根據(jù)模具的厚薄，通過螺紋調(diào)節(jié)。頂桿的數(shù)目、位置隨合模機(jī)構(gòu)的特點、制品的大小而定。機(jī)械頂出結(jié)構(gòu)簡單，但頂出是在開模終了進(jìn)行的，模具內(nèi)頂板的復(fù)位要在閉模開始以后。2021/6/27552、液壓頂出頂出力量、速度和時間都可以通過液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)。一般小型注射機(jī)，若無特殊要求，使用機(jī)械頂出較好。較大的注射機(jī)，一般同時設(shè)有機(jī)械頂出和液壓頂出，可根據(jù)需要選用。3、氣動頂出是利用壓縮空氣，通過模具上的微小氣孔，直接把制品從型腔內(nèi)吹出。此法頂出方便，對制品不留痕跡，特別適合盆狀、薄壁或杯狀制品的快速脫模。2021/6/2756原料粉末制取：目前生產(chǎn)MIM用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。

1.羰基法

MIM最早使用的粉末是羰基法生產(chǎn)的，美國GAF化學(xué)公司采用較粗的海綿鐵粉作原料，制粒后在350度氫氣中退火活化，然后置于反應(yīng)器中，鐵粒暴露在循環(huán)的CO中，氣體壓力為6OMPa，溫度160度，鐵與CO發(fā)生反應(yīng)，得到氣態(tài)的Fe(CO)5,并加以冷凝收集，接下來，使Fe(CO)5蒸發(fā)通過一個垂直的反應(yīng)塔，反應(yīng)塔加熱到300度，在催化劑NH3作用下，F(xiàn)e(CO)5在塔頂部分解為Fe和CO氣體，將沉積的鐵粉聚集體球磨，得到符合要求的成品鐵粉，粉中一般含0.8%C，0.7%N和0.3%O（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。

羰基法是一種較為成熟的制備MIM用粉末的方法，所制得的粉末呈球形，粒度小，但是羰基法只能生產(chǎn)有限的幾種粉末（如鐵粉、鎳粉），不易生產(chǎn)包含2種以上元素的合金粉，而且羰基法生產(chǎn)過程毒性大，在MIM生產(chǎn)過程中還存在碳含量控制的問題。

2021/6/27572.超高壓水霧化法

日本的PAMCO，KawasakiSteel,KawasakiSteel幾家公司發(fā)展了一種超高壓水霧化，該法能夠較為經(jīng)濟(jì)地大量生產(chǎn)MIM用金屬和合金粉末。其中以PAMCO公司產(chǎn)量最大，工藝也最有代表性。該公司年產(chǎn)MIM用粉末300t。工藝采用150MPa高壓水霧化，其主要產(chǎn)品為各種不銹鋼粉和低合金鋼粉，PAMCO從20世紀(jì)80年代中期開始商業(yè)生產(chǎn)MIM粉，針對水霧化粉搖實密度低，導(dǎo)致注射成形時填充密度低而需要較多的粘結(jié)劑的缺點，在增加粉末的球化率，提高其搖實密度方面作了許多改進(jìn)，改進(jìn)后的PAMCO新型MIM粉的搖實密度比常規(guī)MIM水霧化粉的搖實密度提高了10%，采用具有較高搖實密度的粉末，PAMCO已經(jīng)成功地將所需粘結(jié)劑減少了20%左右。

2021/6/2758水霧法水霧法與氣霧法不同點：1.因冷卻速度過快，粉末呈不規(guī)則狀。2.粉末表面粗糙，含氧化物。2021/6/27593.采用改進(jìn)型噴嘴的高壓氣體霧化法

氣體霧化法生產(chǎn)的粉末搖實密度高，流動性好，所需添加劑量少，且用惰性氣體，所得粉末的殘留氣體含量比水霧化粉至少低一個數(shù)量級，但是一般氣體霧化粉顆粒較粗，約為40-50um，能適應(yīng)MIM要求的細(xì)粉量很少，英國Osprey公司和PSI公司為此對噴嘴進(jìn)行改進(jìn)，采用高壓氣體霧化，使得適合MIM用的細(xì)粉產(chǎn)出率大大提高。Osprey公司用高壓氬氣和氮氣（壓力為5MPa）生產(chǎn)的不銹鋼粉末中有75%的粉末粒度小于20um，大大高于常規(guī)氣霧化法的20%，其平均粒度為14um，該公司還用該法生產(chǎn)了高速鋼粉、工具鋼粉以及磁性合金粉等。據(jù)Osprey公司稱，這種高壓氣霧化MIM粉價格主要取決于生產(chǎn)規(guī)模大小，在大規(guī)模生產(chǎn)的情況下，該法生產(chǎn)的粉末價格甚至可以與高壓水霧化法抗衡。

2021/6/2760優(yōu)點：保持高合度原料的完整性粉末均勻呈球形，有良好堆積性2021/6/27614.微霧化法

美國MicroMaterialsTechnology和GTEProducts公司報道了他們采用微霧化法制備MIM用細(xì)粉的情況。據(jù)稱，該法是一種有效制備小于20um粉末的生產(chǎn)方法，其原理是基于金屬液滴撞擊不浸潤的基片而發(fā)生破碎。原料為普通霧化法生產(chǎn)的較粗粉末（50-150um），利用等離子噴槍熔化原料粉末并加速熔融金屬液滴，被加速的金屬液滴撞擊不浸潤的旋轉(zhuǎn)基盤而產(chǎn)生破碎，破碎的細(xì)小液滴球化，并迅速冷卻成細(xì)小粉末。

微霧化法是一種將較粗粉末有效地處理成細(xì)粉的新工藝，有以下優(yōu)點：無容器熔化而大大減少了粉末污染；由于高的等離子氣體的溫度，沒有熔點限制，可以方便地制造各種難熔金屬和合金粉末；不需要常規(guī)的龐大的爐子裝置，節(jié)約能源。另外，美國UltraFinePowderTechnology公司開發(fā)了一種Tandem霧化裝置，它的基本原理是在霧化之前，將一定壓力的氣體注入金屬熔體中，這樣，霧化后每一金屬液滴內(nèi)都包含有氣體。在冷卻過程中，液滴內(nèi)部氣體壓力增大，金屬液滴產(chǎn)生破碎而得到超細(xì)球形粉末。

2021/6/27625.

Nanoval層流霧化法

德國Nanoval公司開發(fā)出了一種獨特的氣霧化技術(shù)，基本思路是應(yīng)用自穩(wěn)定的、嚴(yán)格成層狀的氣流，使熔化的金屬平行流動。熔化了的金屬從拉瓦爾噴嘴的入口到最窄處被氣體壓縮而迅速加速（從幾m/s到音速），氣體為獲得穩(wěn)定而呈層狀流動。在最窄處以下，氣體被快速壓縮，加速至超音速，在氣液流界面由于剪切應(yīng)力，金屬熔體絲以更高的速度變形，最終不穩(wěn)定而破裂成許多更細(xì)的絲，最終凝結(jié)成細(xì)小粉末。

該技術(shù)可直接生產(chǎn)許多適合于MIM的貴金屬粉、特殊牌號的不銹鋼和高速鋼粉、銅基合金和超合金粉等，該公司產(chǎn)品粉末粒度約為10um，其中20um粒度以下的粉末約占90%。

2021/6/2763粘結(jié)劑

粘結(jié)劑是MIM技術(shù)的核心，在MIM中粘結(jié)劑具有增強(qiáng)流動性以適合注射成菜和維持坯塊形狀這兩個最基本的職能，此外它還應(yīng)具有易于脫除、無污染、無毒性、成本合理等特點，為此出現(xiàn)了各種各樣的粘結(jié)劑，近年來正逐漸從單憑經(jīng)驗選擇向根據(jù)對脫脂方法及對粘結(jié)劑功能的要求，有針對性地設(shè)計粘結(jié)劑體系的方向發(fā)展。粘結(jié)劑一般是由低分子組元與高分子組元加上一些必要的添加劑構(gòu)成。低分子組元粘度低，流動性好，易脫去；高分子組元粘度高，強(qiáng)度高，保持成形坯強(qiáng)度。二者適當(dāng)比例搭配以獲得高的粉末裝載量，最終得到高精度和高均勻性的產(chǎn)品。通常采用的粘結(jié)劑主要有：熱塑性體系（石蠟基、油基和熱塑性聚合物基）、凝膠體系、熱固性體系和水溶性體系。功能（1）成形階段增強(qiáng)粉末流動性（2）成形后保持坯體形狀。

2021/6/2764熱塑性體系

石蠟基粘結(jié)劑是最早使用，而且至今仍有競爭力的粘結(jié)劑休系，特別是壁厚小于3mm的零件，主要由石蠟與聚烯烴組成。如HDPE，LDPE，PP，PS，EVA，PEEA，POM/PE等。石蠟高溫粘度低，與塑料相容性好，粉末裝載量高，但石蠟體系冷卻時收縮大，內(nèi)應(yīng)力大，脫脂慢。

油基粘結(jié)劑主要利用油在室溫下為液態(tài)或半固態(tài)，與石蠟基粘結(jié)劑相比，改善了內(nèi)應(yīng)力，另外采用溶劑脫脂速度快。使用油基粘結(jié)劑的難點在于增加油含量的同時要保持生坯強(qiáng)度，防止兩相分離的產(chǎn)生，以及快速溶劑脫脂時解決溶脹和應(yīng)力開裂的問題。

一般來說，熱塑性聚合物基粘結(jié)劑由于使用較多聚合物，成形坯強(qiáng)度高，但較多的聚合物會導(dǎo)致脫脂慢、裝載量低。凝膠體系

1978年美國的R.D.Rivers發(fā)明了凝膠體系，由甲基纖維素、少量水、甘油和硼酸組成。甲基纖維素與水在受熱時形成凝膠以提高生坯強(qiáng)度，特點是使用有機(jī)物少，脫脂快。不足之處是生坯強(qiáng)度低，脫模困難，不能連續(xù)生產(chǎn)，類似的體系還有瓊脂與水。1994年法國Impac和Metals

ProcessSystem公司宣稱開發(fā)了Quickset無粘結(jié)劑工藝，只需傳統(tǒng)MIM粘結(jié)劑含量的5%，實際上也是用極少量的有機(jī)物加液體載體以形成特殊的結(jié)構(gòu)來獲得生坯強(qiáng)度。據(jù)稱該粘結(jié)劑體系已可用來生產(chǎn)厚至20mm，重達(dá)800g的零件。目前日本PAMCO公司正和MPS公司聯(lián)合研究，進(jìn)一步開發(fā)這一技術(shù)。

2021/6/2765熱固性體系

Brasel通過對多種熱固性樹脂的選擇，確定了呋喃族樹脂可用于MIM，Petzoldt應(yīng)用聚酰胺樹脂，以環(huán)氧樹脂為硬化交聯(lián)劑，在150-250℃時發(fā)生交朕，交朕溫度高于注射和混煉溫度。熱固性粘結(jié)劑有些缺陷是難以解決的，如脫脂時不產(chǎn)生小分子，有殘留，廢次品不能重復(fù)使用等，因此限制了它在實際工業(yè)中的應(yīng)用。水溶性體系

水溶性粘結(jié)劑是20世紀(jì)90年代開發(fā)出的一類很有前途的體系，是從“固態(tài)聚合物溶液”（SPS）體系中發(fā)展起來的，用水溶性聚乙二醇（PEG）作主要成分，加部分PMMA或苯氧樹脂作粘結(jié)劑，在脫氧蒸餾水中浸泡脫脂，但這種體系存在混合時間長、脫脂慢、溶脹等缺陷。后來Amwar作了改進(jìn)，采用懸浮聚合得到的超高分子量的PMMA（分子量-106），配合以特定的混合方式，解決了變形問題，使水脫脂溫度可以從室溫升至60-80℃，脫脂時間從16h降至3h，而且制備出了較高尺寸精度的產(chǎn)品。Hens等另辟蹊徑，用PEG與可交聯(lián)的聚合物PVB于脫脂前或部分脫脂后用紫外光固化，也控制了脫脂變形。Bialo發(fā)展了另一類水溶性體系，以聚氧化乙烯（PEO）為水溶性部分，成形壞只需在水中浸泡60-70min就可脫除PEO。水溶性體系由于采用水脫脂，價格便宜，無毒，有利于環(huán)保，然而粘結(jié)劑存在吸水問題，混合較難，產(chǎn)品尺寸精度還不高。所以，雖然該體系已問世五年，但到目前為止，仍處于實驗室階段，但該體系無疑極具潛力，是發(fā)展方向。

此外還有些新型粘結(jié)劑體系，工藝上各有特點。如美國專利提出的聚酰胺基粘結(jié)劑；日本專利報道的丙烯酸系粘結(jié)劑，特點是易除去，無副縣長產(chǎn)物；含烷基的硅酸鹽無機(jī)物粘結(jié)劑，其注射壓力小于有機(jī)物粘結(jié)劑體系。此外還有自行合成的非晶態(tài)聚合物粘結(jié)劑，特點是可用混合溶劑解等。

2021/6/2766混煉

混煉是將金屬粉末與粘結(jié)劑混合得到均勻喂料的過程。由于喂料的性質(zhì)決定了最終注射成形產(chǎn)品的性能，所以混煉這一工藝步驟非常重要。這牽涉到粘結(jié)劑和粉末加入的方式和順序、混煉溫度、混煉裝置的特性等多種因素。這一工藝步驟目前一直停留在依靠經(jīng)驗摸索的水平上，最終評價混煉工藝好壞的一個重要指標(biāo)就是所得到喂料的均勻和一致性。

MIM喂料的混合是在熱效應(yīng)和剪切力的聯(lián)合作用下完成的?；炝蠝囟炔荒芴?，否則粘結(jié)劑可能發(fā)生分解或者由于粘度太低而發(fā)生粉末和粘結(jié)劑兩相分離現(xiàn)象，至于剪切力的大小則依混料方式的不同而變化。MIM常用的混料裝置有雙螺旋擠出機(jī)、Z形葉輪混料機(jī)、單螺旋擠出機(jī)、柱塞式擠出機(jī)、雙行星混煉機(jī)、雙凸輪混料機(jī)等，這些混料裝置都適合于制備粘度在1-1000Pa?s范圍內(nèi)的混合料。

混煉的方法一般是先加入高熔點組元熔化，然后降溫，加入低熔點組元，然后分批加入金屬粉末。這樣能防止低熔點組元的氣化或分解，分批加入金屬粉可防止降溫太快而導(dǎo)致的扭矩急增，減少設(shè)備損失。

對于不同粒度粉末搭配時的加料方式，日本專利介紹：先將較粗的15-40um水霧化粉加入粘結(jié)劑中，然后加入5-15um粉，最后加入粉度≤5um粉，這樣得到的最終產(chǎn)品的收縮變化很少。

為了在粉末周圍均勻涂覆一層粘結(jié)劑，還可將金屬粉末直接加入到高熔點組元中，再加入低熔點組分，最后去除空氣即可。一般先加入高熔點組元，降溫后加入低熔點組元；再分批加入金屬粉末?？筛鷵?jù)轉(zhuǎn)矩判斷混料是否均勻。2021/6/2767

VH型V形混合機(jī)是新型、高效、精細(xì)容器回轉(zhuǎn)、攪拌型混合設(shè)備。用于各種粉狀、粒狀物料的均勻混合，具有很高的混合度，對添加量很少的配料同樣能達(dá)到較好的混合度。該機(jī)采用機(jī)械密封，粉料不會泄漏，軸承使用壽命長。該機(jī)混合效率高、工作效率較高、勞動強(qiáng)度低、操作方便。VH型V形混合機(jī)由“V”形筒、機(jī)械密封、機(jī)架、減速傳動、攪拌葉片等構(gòu)成。該機(jī)的工作過程是：把需混合的幾種物料通過真空輸送或人工加料投放到“V”形筒內(nèi)，上好筒蓋，開起設(shè)備，“V”形筒及攪拌葉片同時轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)的“V”形筒使筒體內(nèi)物料產(chǎn)生紊亂翻滾混合，高速旋轉(zhuǎn)的攪拌葉片打碎結(jié)團(tuán)物料，使物料在筒體內(nèi)快速混合。VH型V形混合機(jī)工作過程無死角，無沉積，可使混合的物料快速達(dá)到均勻一致的效果。2021/6/2768SHJ型雙錐混料機(jī)是高效精細(xì)粉體混合設(shè)備。用于各種粉狀、粒狀物料的混合。SHJ型雙錐混料機(jī)由一臺電動機(jī)拖動，筒體由鏈輪帶動，攪拌葉片由三角帶帶動，結(jié)構(gòu)簡單，傳動可靠，維修方便；該機(jī)雙錐筒支撐軸承采用了特別的隔塵處理，不會因物料進(jìn)到軸承內(nèi)，導(dǎo)致軸承快速磨損而破壞；雙錐筒進(jìn)料口采用快開旋開閥，出料口采用大口徑90°旋閥，使用特別方便。雙錐混料機(jī)2021/6/2769立式螺旋混料機(jī)LHJ2型立式混料機(jī)由罐體、螺旋提料機(jī)、機(jī)架等構(gòu)成。混合機(jī)理作用次序為對流、擴(kuò)散、剪切。用于固液懸浮料、加濕物料、顆粒粉料的混合。2021/6/2770中小批量垂直螺桿混料機(jī)

技術(shù)特點：

混料均勻

混料時間短

功率小更加節(jié)能

2021/6/2771

注射成形

注射成形關(guān)鍵問題之一是有關(guān)成形的各項設(shè)計，其中包括產(chǎn)品設(shè)計、模具設(shè)計。盡管目前生產(chǎn)的產(chǎn)品可從0.003g到17g，而且在改進(jìn)精度方面已取得了重要進(jìn)步，然而大多數(shù)設(shè)計特別是模具設(shè)計是憑經(jīng)驗，缺少可靠的設(shè)計知識，CAD系統(tǒng)難以很好地應(yīng)用于MIM?，F(xiàn)已運用塑料模具的原理逐步將MIM的模具標(biāo)準(zhǔn)化，隨著經(jīng)驗的積累，模具設(shè)計和制作的時間將會大大減少，盡可能多地使用多模腔模具以提高注射效率。MIM目前無需使用特殊的注射機(jī)，只將普通的注射機(jī)稍加以改進(jìn)即可。對于許多產(chǎn)品的注射成形現(xiàn)已實現(xiàn)自動化，但是目前超小型零件的注射成形仍然存在問題。注射成形的目的是獲得所需形狀的無缺陷、顆粒均勻排布的MIM成形坯體。首先將粒狀喂料加熱至一定高的溫度使之具有流動性，然后將其注入模腔中冷卻下來得到所需形狀的具有一定剛性的坯體，然后將其從模具中取出得到MIM成形坯。這個過程同傳統(tǒng)塑料注射成形過程一致，但由于MIM喂料高的粉末含量，使得其注射成形過程在工藝參數(shù)上及其它一些方面存在很大差別，控制不當(dāng)則易產(chǎn)生各種缺陷。注射時模具溫度過低，注射壓力或速度過小時，制件表面會出現(xiàn)細(xì)微裂紋等缺陷；注射壓力或速度過高且喂料熔體的粘度過低，易導(dǎo)致氣體和空洞產(chǎn)生。

2021/6/27722.注射參數(shù)對成型的影響（1）注射溫度：決定喂料的塑性和流動，注射溫度通常為550~200℃.溫度過低，喂料粘度大，流動緩慢，注射壓力高，易引起欠注；過高，導(dǎo)致兩相分離，冷卻時間過長。（2）模具溫度：太低，冷凝快，由于熱應(yīng)力導(dǎo)致表面缺陷；太高，粘模，冷卻緩慢，噴射力強(qiáng)，易導(dǎo)致氣孔、空洞等缺陷。（3）注射壓力：指注射機(jī)柱塞或螺桿頂部對喂料所施加的壓力，通常為40~130Mpa之間?？墒刮沽峡朔牧贤擦飨蛐颓坏牧鲃幼枇Γ@得一定得充模速率，實現(xiàn)對已充模熔體的壓實。壓力過低，流速慢，冷凝層厚，導(dǎo)致欠注、表面裂紋等缺陷；壓力過高，導(dǎo)致粘模、飛邊等缺陷。2021/6/2773（4）保壓壓力：①使喂料在冷卻的過程中不產(chǎn)生回流；

②對型腔內(nèi)的流體進(jìn)行壓實，補(bǔ)充冷卻收縮。壓力過低，流道內(nèi)的熔體無法進(jìn)入模膛以補(bǔ)償喂料的冷卻收縮，導(dǎo)致縮孔、尺寸不穩(wěn)等現(xiàn)象；壓力過高，脫模困難，并易造成毛邊、澆口附近因過度填充造成的應(yīng)力集中。（5）注射速率：指在單位時間內(nèi)從噴嘴射出的理論容量。注射速率過高，喂料粘度過低而導(dǎo)致噴射；注射速率過低，冷凝層厚。金屬注塑成型可用注塑機(jī)進(jìn)行，或?qū)ζ浼右愿倪M(jìn)。2021/6/2774MIM產(chǎn)品可能的缺陷大部分是在注射成形步驟中形成，如裂紋、孔隙、焊縫、分層、粉末與粘結(jié)劑分離現(xiàn)象等。但這些缺陷經(jīng)常是直至脫脂和燒結(jié)后由于注射時產(chǎn)生的應(yīng)力被釋放后才能發(fā)現(xiàn)，因此，注射成形工藝的控制對提高產(chǎn)品成品率和材料利用率非常關(guān)鍵。

注射成形時缺陷控制問題基本可以分為二個方面，一是成形溫度、壓力、時間三者函數(shù)關(guān)系設(shè)定，另一方面則是填充時喂料在模腔中的流動就牽涉到模具設(shè)計的問題，包括在進(jìn)料口的位置、流道的長短、排氣孔的設(shè)置等，這些都需要對喂料流變性質(zhì)、模腔內(nèi)溫度和殘余應(yīng)力分布清楚的了解。計算機(jī)模擬技術(shù)在金屬粉末注射成形模具設(shè)計方面將可發(fā)揮重要的作用。

2021/6/2775脫脂

在不產(chǎn)生缺陷的情況下，將粘結(jié)劑脫離開注射成形毛坯。通常和燒結(jié)工藝結(jié)合在一起。1.熱脫脂：將注射坯逐漸加熱至粘結(jié)劑組分能揮發(fā)或分解，從而達(dá)到脫脂的目的。此法工藝簡單，成本低，投資少，無污染，但脫脂時間太長，粘結(jié)劑在脫脂溫度下已軟化，制件尺寸難以控制?？稍谡婵栈驓夥障旅撝?。2.溶劑脫脂：溶劑不斷滲入到坯塊內(nèi)部或?qū)⑷軇┱羝淠皆嚇颖砻孢M(jìn)而擴(kuò)散到試樣內(nèi)部，將試樣內(nèi)粘結(jié)劑中可溶成分溶解出來的過程。此法溫度低，粘結(jié)劑未軟化，試樣不變形，缺陷少。2021/6/27763、虹吸脫脂將MIM成形坯置于虹吸料上，緩慢升溫至200℃保溫3h以脫除大部分粘結(jié)劑，然后再將成形坯放入爐中于一個大氣壓的氫氣氛中以約3℃/min的速率升至約800℃進(jìn)行進(jìn)一步脫脂和預(yù)燒結(jié)，整個脫脂過程約10h左右。4、催化脫脂采用催化劑脫脂，脫脂時不出現(xiàn)液相，避免了MIM產(chǎn)品容易發(fā)生變形和尺寸精度控制困難的弱點，是MIM產(chǎn)業(yè)的一個重大突破，并且由于是催化脫脂，大大縮短了脫脂時間，從而降低了成本。2021/6/2777目前流行的MIM工藝，其獨特之處是粘結(jié)劑體系和脫脂技術(shù)。粘結(jié)劑的脫除最費時、最難控制，是MIM中最困難和最重要的環(huán)節(jié)，脫脂一直是阻礙MIM技術(shù)發(fā)展的難題。一般粘結(jié)劑占成形坯體積的40%以上，在脫脂過程中成形坯極易出現(xiàn)宏觀和微觀缺陷，脫脂工藝對于保證產(chǎn)品質(zhì)量極為重要。常用的脫脂方法有熱脫脂、溶劑脫脂、虹吸脫脂及催化脫脂等。

從MIM技術(shù)產(chǎn)生以來，隨著粘結(jié)劑體系的不同，形成了多種MIM工藝路徑，脫脂方法也多種多樣。脫脂時間由最初的幾天縮短以了現(xiàn)在的幾小時。從脫脂步驟上可以粗略地將所有的脫脂方法分為兩大類：一類是二步脫脂法。二步脫脂法包括溶劑脫脂+熱脫脂，虹吸脫脂——熱脫脂等。一步脫脂法主要是一步熱脫脂法，目前最先進(jìn)的是amaetamold法。下面分別介紹幾種有代表性的MIM脫脂方法。

2021/6/2778Wiech法。以Wiech于1980年發(fā)明的專利為代表，并經(jīng)過了幾次改進(jìn)。可將其稱為Wiech（1）、（2）和（3）法。Wiech所用的粘結(jié)劑為MIM中最常用的蠟基粘結(jié)劑體系，含一種或多種組元。Wiech（1）法的基本過程是：首先將MIM成形坯置于一直空容器內(nèi)，將其加熱到粘結(jié)劑的流動溫度或高于這個溫度，然后將溶劑以氣態(tài)形式緩慢地加入成形坯所在的容器內(nèi)。氣態(tài)溶劑進(jìn)入成形坯溶解粘結(jié)劑，溶解到一定程度，粘結(jié)劑的溶劑溶液會從成形坯中滲出。通過這種氣態(tài)溶劑可以脫除大部分的粘結(jié)劑而不會產(chǎn)生裂紋或斷裂現(xiàn)象。將已脫除了大部分粘結(jié)劑的成形坯再浸入液態(tài)溶劑中除去剩余的部分粘結(jié)劑。由于已經(jīng)通過氣態(tài)溶劑脫脂形成的孔隙能道，第二步浸入式溶劑脫脂速度很快，且不會產(chǎn)生裂紋和缺陷。最后將成形坯預(yù)熱以除去殘留的部分粘結(jié)劑和部分溶劑，并進(jìn)行燒結(jié)得到成品。Wiech（1）法僅氣態(tài)溶劑脫脂就需3天時間，脫脂效率很低。且由于脫脂溫度高于粘結(jié)劑流動溫度，變形較嚴(yán)重。2021/6/2779金屬注射成型用真空脫脂燒結(jié)爐2021/6/2780真空脫脂爐臥式真空脫脂（臘）爐本臥式真空脫脂（蠟）爐系列主要用作真空或載氣脫脂（蠟）。適用于不銹鋼基、硬質(zhì)合金、高溫合金、高比重合金、金屬陶瓷、磁性材料、碳化物、硼化物、氧化物、金屬間化合物、氧化物燒結(jié)前的真空或載氣脫脂（蠟）和預(yù)燒。本真空脫脂（蠟）爐采用臥式水冷套結(jié)構(gòu)，前開門或前后雙開門，根據(jù)爐溫高低和客戶的工藝要求，采用鎳鉻電熱合金或石墨作發(fā)熱體及隔熱屏，亦可采用其它保溫材料組成的復(fù)合隔熱屏。發(fā)熱體可分成多區(qū)布置.各區(qū)獨立控溫，可編程PID調(diào)節(jié)，精確控溫。配置專用密封爐膽和多級水冷蝶片式捕脂器，實現(xiàn)定向氣流脫脂，爐內(nèi)無藏脂死角，脫脂更完全?？膳鋫錉t內(nèi)或爐外循環(huán)冷卻裝置，加速爐內(nèi)物料冷卻，縮短工作周期，提高生產(chǎn)效率。2021/6/27811981年發(fā)明了Wiech（2）法，其基本過程是：將MIM成形坯置于一惰性氣體容器中，通過調(diào)節(jié)溫度和氣體流量，使得成形坯中粘結(jié)劑的蒸氣壓高于容器內(nèi)氣氛壓力，這樣粘結(jié)劑能從成形壞中蒸發(fā)出來進(jìn)入容器氣氛中，容器中有一個獨立部分用來冷凝收集粘結(jié)劑，粘結(jié)劑脫除速度可以通過調(diào)節(jié)冷凝速度來控制。對于多組元粘結(jié)劑，還可以通過調(diào)節(jié)容器內(nèi)溫度和壓力，有選擇地逐步蒸發(fā)排除。此過程約需一天或一天以上時間。Wiech于1981年發(fā)明了Wiech（3）法，采用虹吸脫脂作為第一步，將MIM成形坯置于虹吸料上，緩慢升溫至200℃保溫3h以脫除大部分粘結(jié)劑，然后再將成形坯放入爐中于一個大氣壓的氫氣氛中以約3℃/min的速率升至約800℃進(jìn)行進(jìn)一步脫脂和預(yù)燒結(jié)，整個脫脂過程約10h左右。這樣，Wiech實際上采用了三種形式的二步法進(jìn)行脫脂，先是采用溶劑蒸氣脫脂，然后是蒸發(fā)法，后來又采用虹吸脫脂作為第一步，脫脂時間也由最初的3天縮短到了10個小時。但它仍存在一些缺點，Wiech（1）法效率低，成形坯易產(chǎn)生變形。Wiech（2）法脫脂爐內(nèi)氣氛壓力需精確控制，且對于稍大分子量的粘結(jié)劑組元，則蒸發(fā)法很難奏效。Wiech（3）法存在虹吸料粘附于成形坯和污染成形坯的問題。

2021/6/2782Injectamax法

美國AMAXMetalInjectionMolding公司的Johnson于1988年發(fā)明了Injectamax法，該方法的主要優(yōu)點在于脫脂速度快且不會造成裂紋。其粘結(jié)劑由至少兩種組元構(gòu)成，脫脂時選用一種溶劑有選擇地首先溶解脫除粘結(jié)劑中的可溶性組元，而不溶性組元則不溶解。這樣打開孔隙通道，然后再利用熱脫脂除去剩余的粘結(jié)劑。該法采用的粘結(jié)劑一般由植物油、石蠟和熱塑性樹脂構(gòu)成，采用三氯乙烷溶劑首先除去油和石蠟。整個脫脂工藝過程時間短，只需6h，是一種快速的脫脂方法。這種溶劑脫脂+熱脫脂兩步法由于簡單、投資少和高效率，是目前大多數(shù)MIM公司和生產(chǎn)廠家所采用的生產(chǎn)方法。

2021/6/2783水溶解法

水溶解法是建立在90年代發(fā)展起來的水溶性粘結(jié)劑基礎(chǔ)上的，它是類似于Injectamax二步法（溶劑脫脂+熱脫脂）的直接發(fā)展。由于化學(xué)溶劑存在毒性、回收等問題，如果能用便宜、無污染的水作為溶劑則可將MIM工藝水平大大提高一步。Cao發(fā)展了一種固態(tài)聚合物溶液脫氧蒸餾水中浸泡約16h即可除去80%的聚乙二醇，然后再采用熱脫脂法除去剩余的粘結(jié)劑。Anwar和Yang也采用聚乙二醇+聚甲基丙烯酸甲酯粘結(jié)劑體系做了一些工作，通過采用提高水溫至60-80℃，可在10h除脫95%以上的聚乙二醇。Bialo發(fā)展了另一種形式的水溶性粘結(jié)劑，它采用聚氧化乙烯作為水溶性部分，其粘結(jié)劑配方為76%聚氧化乙烯+23%聚乙烯蠟——1%硬脂酸，成形坯只需在水中浸泡60-70min就脫除了大部分聚氧化乙烯。由于水價格便宜、無毒、無污染問題，水溶解法是一種經(jīng)濟(jì)且對環(huán)境最為有利的脫脂主法。但是水溶性粘結(jié)劑存在吸水問題，導(dǎo)致MIM喂料的貯存和運輸需特殊裝置，并且與水溶性粘結(jié)劑中的水溶性部分（如聚乙二醇）相容的聚合物很少且混煉時易發(fā)生溶脹，喂料混煉時間很長。所以雖然不溶解法問世五年，但到目前為止還處于實驗室階段，沒有用于實際生產(chǎn)。

2021/6/2784Metamold催化脫脂法Metamold法是由德國BSAF公司的Bloemacher等于90年代初開發(fā)出來的MIM一步脫脂方法，是一種催化脫脂方法。該法的主要技術(shù)特點是采用聚醛樹脂作為粘結(jié)劑并在酸性氣氛中快速催化脫脂。采用長鏈聚醛樹脂作為粘結(jié)劑，利用聚醛樹脂的極性連接金屬粉末，可以適合于很廣泛的粉末種類范圍。聚醛樹脂在酸性氣氛催化作用下分解為甲醛，這種分解反應(yīng)在110℃以上快速發(fā)生，是一種直接的氣-固轉(zhuǎn)變，有利于控制生坯變形，保證了燒結(jié)后的尺寸精度。催化脫脂在氣氛-粘結(jié)劑的界面進(jìn)行，在成形坯內(nèi)部沒有氣體存在，反應(yīng)界面的推進(jìn)速度可達(dá)到1-4mm/h。德國CREMER公司針對Metamold脫脂法設(shè)計了一種連續(xù)脫脂和燒結(jié)爐系統(tǒng)，操作過程是：將MIM成形壞放在脫脂的第一個加熱區(qū)，并在氮氣氣氛下加熱至86℃，以避免在隨后的催化脫脂過程中硝酸冷凝在坯料上。然后將成形坯移動進(jìn)入催化脫脂區(qū)，將聚醛樹脂分解為甲醛。經(jīng)過初步脫脂后，坯料通過第一個清潔室進(jìn)入燒結(jié)爐，在燒結(jié)爐的第一個加熱區(qū)脫除殘余的粘結(jié)劑。隨后，在氮氣、氫氣、氬氣、分解氨和其它一些混合物的作用下進(jìn)行燒結(jié)。

Metamold法的一個重要特點是采用催化劑脫脂，脫脂時不出現(xiàn)液相，避免了MIM產(chǎn)品容易發(fā)生變形和尺寸精度控制困難的弱點，是MIM產(chǎn)業(yè)的一個重大突破，并且由于是催化脫脂，大大縮短了脫脂時間，從而降低了成本。并且應(yīng)用Metamold法能產(chǎn)生較大尺寸的MIM零部件。采用CREMER公司的連續(xù)脫脂和燒結(jié)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，使得MIM真正成為一種具有競爭力的PM近凈成形技術(shù)。

Metamold法是目前應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中最先進(jìn)的MIM脫脂方法。不過這種方法存在酸性氣氛腐蝕設(shè)備、廢氣處理等問題，且設(shè)備投資成本相對其它方法更高。

2021/6/2785注射料催化脫脂爐是一款氣密型、電加熱式空氣循環(huán)密封罐爐，用于根據(jù)巴斯夫(BASF)CATAMOLD工藝對金屬或陶瓷粉末注射成形件進(jìn)行脫脂處理。催化脫脂過程中，含聚縮醛(POM)的粘結(jié)劑在硝酸的作用下被化學(xué)分解，并由氮氣（運載氣體）帶出窯爐，然后由排氣燃燒裝置燃燒。此爐型配備完善的安全裝置，通過一臺PLC安全控制器進(jìn)行監(jiān)控，確保硝酸工藝過程的安全。工作罐由1.4571耐腐蝕不銹鋼制成

密封罐內(nèi)部采用四面加熱，鉻鋼加熱管確保最佳的溫度均勻度

水平空氣循環(huán)可使工藝氣體均勻分布

完善的安全裝置，包括用于確保硝酸操作安全的可編程控制器

帶體積流量計的氮氣自動供氣系統(tǒng)

酸液泵和客戶自行提供的硝酸罐均安裝在設(shè)備支架內(nèi)

無磨損的陶制容器確保硝酸蒸發(fā)均勻

帶火焰監(jiān)控裝置的氣加熱排氣燃燒裝置

最高溫度：200°C

容積：150升

連接功率：23Kw酸液量(HNO3)最大180ml/h氮氣(N2)最大4000l/h

注射料催化脫脂爐2021/6/2786

燒結(jié)

燒結(jié)是MIM工藝中的最后一步工序，燒結(jié)消除了粉末顆粒之間的孔隙．使得MIM產(chǎn)品達(dá)到全致密或接近全致密化。金屬注射成形技術(shù)中由于采用大量的粘結(jié)劑，所以燒結(jié)時收縮非常大，其線收縮率一般達(dá)到13％－25％，這樣就存在一個變形控制和尺寸精度控制的問題。尤其是因為MIM產(chǎn)品大多數(shù)是復(fù)雜形狀的異形件，這個問題顯得越發(fā)突出，均勻的喂料對于最終燒結(jié)產(chǎn)品的尺寸精度和變形控制是一個關(guān)鍵因素。高的粉末搖實密度可以減小燒結(jié)收縮，也有利于燒結(jié)過程的進(jìn)行和尺寸精度控制。對于鐵基和不銹鋼等制品，燒結(jié)中還有一個碳勢控制問題。由于目前細(xì)粉末價格較高，研究粗粉末坯塊的強(qiáng)化燒結(jié)技術(shù)是降低粉末注射成形生產(chǎn)成本的重要途徑，該技術(shù)是目前金屬粉末注射成形研究的一個重要研究方面。

MIM產(chǎn)品由于形狀復(fù)雜，燒結(jié)收縮大，大部分產(chǎn)品燒結(jié)完成后仍需進(jìn)行燒結(jié)后處理，包括整形、熱處理（滲碳、滲氮、碳一氮共滲等），表面處理（精磨、離子氮化、電鍍、噴丸硬化等）等。

原理：加熱到高溫粉末粒子結(jié)合到一起。驅(qū)動力：高的粉粒表面能。粉粒越細(xì)小，表面能越高，燒結(jié)后制件的致密程度越高，相應(yīng)的性能越好。

2021/6/2787注射成形與粉末成形燒結(jié)后制件區(qū)別粉末成形在壓制過程中由于模壁與粉末以及粉末與粉末之間的摩擦力，使得壓制壓力分布非常不均勻，也就導(dǎo)致了壓制毛坯在微觀組織上的不均勻，這樣就會造成壓制粉末冶金件在燒結(jié)過程中收縮不均勻，因此不得不降低燒結(jié)溫度以減少這種效應(yīng)，從而使制品孔隙度大、材料致密性差、密度低，嚴(yán)重影響制品的機(jī)械性能。反之注射成型工藝是一種流體成型工藝，粘接劑的存在保障了粉末的均勻排布從