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發布時間:2021-08-28 17:51  
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粉末微注射成形技術
近年來,微系統技術在各個領域的發展非常迅速,同時也對應用于微型工程中的三維微型復雜元器件的制造提出了更高的要求,希望微型器件在具備滿足使用要求性能的同時,能夠實現規模化生產。微系統中主要的元器件包括微型模具、用于傳感器和jia速器上的微型機械結構、生物傳感器、微型流體元件、微型反應器等。這些元器件形狀復雜、體積微小,采用現有的微型加工技術如微型切削、激光切削、硅刻蝕技術等,生產效率低,無法開展大規模生產,而近年來在粉末注射成形基礎上發展起來的粉末微注射成形工藝為實現微型元器件規模化生產提供了zui具潛力的制備技術。技術特點:拉絲處理可使金屬表面獲得非鏡面般金屬光澤,同時拉絲處理也可以消除金屬表面細微的瑕疵。
粉末微注射成形技術是指針對尺寸小于1微米的零件在傳統粉末注射成形技術基礎上所開發的一種成形技術,主要應用于連續制造具有微觀結構表面與微型結構的零件,其基本工藝步驟與傳統的粉末注射成形基本相同,所制備零件的表面質量與孔隙度可通過選擇原始粉末與適宜的燒結條件來控制。與傳統粉末注射成形不同的是,粉末微注射成形為了便于制造微小結構,所選擇的粉末平均粒徑一般小于1~2微米;其次,由于粉末比表面積增大,需要粘度較低但有足夠強度的粘結劑,以利于微注射成形并避免生坯件脫模時損壞。另外,為了防止變形、裂紋及氣泡的產生,微注射成形技術對脫脂和燒結的工藝條件更加苛刻。說到喂料生產就不得不提混煉,混煉是喂料生產的第1步,它是使金屬粉末表面包覆一層粘結劑,使得金屬粉末和粘結劑組成均勻一致混合料的過程。
目前,國際上開展該技術研究的主要國家有德國、日本、新加坡、美國和英國。其中,德國開展并取得了突出的成果。國內的北京科技大學、中南大學以及大連理工大學也在該領域進行了一系列研究工作。如北京科技大學研制了具有自主知識產權、適用于傳統注射成形機的粉末微注射成形用模具;并以羰ji鐵粉和鐵鎳合金粉為原料,在傳統注射成形機上成功實現了粉末微注射成形齒頂圓直徑小于1毫米的微型齒輪。由于壓制和模具上的原因,一般不適宜生產蝸輪、人字形齒輪和螺旋角大于35°的斜齒輪。


多組分材料復合注射成型技術
單一化學成分材料制成的零件很難滿足現代制造業對零件功能復合集成化的各種特殊要求,一個零件的不同部位采用不同材料制造,滿足不同功能要求是現代零件制造的一個發展趨勢。
塑料工業中廣泛應用的雙色(多色)注射成型技術引入金屬的注射成型領域,使得批量化高效治區精密復雜金屬或陶瓷復合材料成為可能。
復合注射成型技術的原理是一臺注射機同時裝有兩套或多套料筒,每套料筒中的注射料各部相同。多腔模具定模可以圍繞轉軸旋轉,在每個位置是不同型腔同時注入不同的注射料。zui初的注射坯留在最里邊,冷卻后開模,但并不馬上脫模。定模旋轉到一定角度后,定模合模,整個型腔相對于di一次注射坯料向外擴張,隨后進行第二次不同注射料的注射成型。每個零件經過多次注射而成,最后脫模頂出。粉末冶金齒輪是各種汽車發動機中普遍使用的粉末冶金零件,雖然在大批量的情況下是非常經濟實用的,不過在其他方面也有待改進的地方。
多組分材料復合注射成型技術的引入,可以滿足單體零件功能、性能集成復合化及節省貴重原材料、降低成本的要求。
復合技術在許多領域有廣泛的應用前景,例如鋼-硬質合金或陶瓷切削刀具、沉淀硬化不銹鋼-鐵鋁合金噴油嘴、磁性與非磁性電子元件等已經獲得成功應用。


粉末冶金MIM工藝相比傳統精鑄工藝的優勢
MIM使用的原料粉末粒度直徑為2—15urn,而傳統粉末冶金(PM)的原料粉末粒度為50—100urn。MIM工藝的成品密度高,原因是使用微細粉末。MIM產品形狀自由度是PM所不能達到的。
傳統的精密鑄造(IC)工藝作為一種制作復雜形狀產品極有效的技術,近年使用陶心輔助可以完成狹縫、深孔穴的產品,但礙于陶心的強度以及鑄液的流動性限制,該工藝仍有某些技術上的難題。一般而言,此工藝制造大、中型零件較為合適,而小型復雜零件則MIM工藝較為合適,而且IC工藝材質受到一定限制。六、粉末噴涂(Powdercoating)粉末噴涂:是用噴粉設備(靜電噴塑機)把粉末涂料噴涂到工件的表面,在靜電作用下,粉末會均勻的吸附于工件表面,形成粉狀的涂層。
壓鑄工藝適用于鋁和鋅合金等低熔點、鑄流性好的材料,而MIM工藝適合各種材質。
精密鍛造可以成型復雜零件,但不能成型三維復雜的小型零件,其產品的精度低,產品有局限。
傳統機械加工法:近來靠自動化和數控提升加工能力,在效率和精度上有很大的進展,但是基本的程序上仍脫不開逐步加工車、刨、銑、磨、鉆、拋等完成零件形狀的方式,機械加工的方法精度和復雜度遠優于其他方法,但是因為材料的有效利用率低,且形狀的完成受限于設備與刀具,有些零件無法用機械加工完成。相反,MIM可以有效利用材料,形狀自由度不受限制。對于小型、復雜、高難度形狀的精密零件的制造,MIM工藝比較機械式加工而言,其成本較低且效率高,具有競爭力。5倍,同時考慮到齒輪高度縱向密度的均勻性,因此粉末冶金齒輪的厚度也是很重要的。

