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金属粉末注射成型，谁有这方面的资料啊，谢谢
注射成形（Injection Molding）是将微细粉末与有机粘结剂均匀混合为具有流变性的喂料，采用注射机注入模腔, 形成坯件，再脱除粘结剂和烧结，使其高度致密成为制品，整个工艺流程如图1-1所示。该工艺技术适合大批量生产小型、精密、形状复杂以及具有特殊性能要求的金属和陶瓷零部件，具有广阔的应用前景和经济价值。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/11/201611212210_01_3384_3.png 图1-1 粉末注射成型工艺流程示意图 粉末注射成型工艺中采用了大量粉末这就意味着最终成型部件内会含有细小的孔穴，图1-2所示为粉末注射成型件的典型内部结构。粉末颗粒的尺寸会明显影响部件的内部结构性能，如空隙率和晶粒尺寸大小。减小粉末颗粒尺寸可以改善烧结性能，但随之会使得比表面积增大并最终导致氧浓度趋势的增大。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/11/201611212210_02_3384_3.png 图1-2 粉末注射成型件典型微观结构图 在粉末注射成型后要进行排胶和烧结工艺处理，在这些处理工艺中散布在粉体颗粒空隙之间的胶粘剂会引起成型件外型的改变，图1-3所示为粉末注射成型件试样在排胶和烧结前后的外型变化。另外，由于致密性要求烧结要在高温下进行，烧结温度接近熔点，这时就需要考虑重力所带来的蠕变，越是大尺寸的成型部件越是会产生较大的变形，结果就是最终部件所需的尺寸精度就很难保证。在实际生产中，这种高温下蠕变变形所带来的结果就是粉末注射成型工艺仅能用于重量100g以内轻质小尺寸部件的生产。因此，对于较重的大尺寸部件生产中采用粉末注射成型工艺就需要设法抑制这种变形，这是目前粉末注射成型工艺所面临的巨大挑战。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/11/201611212211_01_3384_3.png 图1-3 排胶和烧结前后的形变 对于轻质小尺寸部件的生产，为得到高精度和高质量的产品，也需要精确掌握这种变形行为的规律，并根据产品最终的特性，来确定烧结工艺参数以及烧结前坯件的几何尺寸。排胶和烧结过程中产品部件收缩规律的获得主要涉及以下两方面内容： （1）烧结过程中产品部件的收缩并不能仅仅靠取样形式测试的热膨胀系数来准确获得，这主要是由于取样测试热膨胀过程中样品内部传热与产品部件完全不同，通过测试得到的热膨胀系数要预计部件变形量会存在较大误差。最好的方式是在模拟烧结工艺过程中实时测试产品部件的整体变形量，采用准确、可靠、高效的测试以及数值模拟方法，来代替目前热膨胀系数变形计算和基于经验的反复试验法，从而缩短产品的开发周期和费用。 （2）烧结过程中一些产品部件的无支撑部位到一定温度后会由于材料软化受到重力影响而发生下弯变形，如图1-4所示。针对框状类的产品部件，在烧结后往往会出现部件的侧边会有一定程度内凹或外凸。由此可见重力的影响会使产品部件的收缩产生各向异性并影响到产品部件的最终形状，文献1-10对各种烧结中的重力影响进行了详细描述。总之，所有这些变形是在烧结升温过程中发生的还是在冷却过程中发生，以及发生变形的具体温度和变形量大小是烧结工艺需要了解的重要参数，但这些变形参数则是通过热膨胀系数测试无法获得，只有通过部件的整体测量才能准确了解。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/11/201611212211_02_3384_3.png 图1-4 烧结过程中重力效应带来的变形 综上所述，针对注射成型烧结过程中产品部件的收缩变形，需要解决以下问题： （1）直接观测产品部件在烧结过程中的整体尺寸变化规律以及重力影响部件局部下弯变形规律； （2）采用非接触测量方式，避免接触式测量顶杆加载力对排胶和烧结变形的影响； （3）采用大面积测量方式，直接测试成型件变形，避免制样的代表性不足； （4）实现成型件或试样的二维变形同时测量，并具有多点位置变化同时测量功能； （5）在不同升温制度（如不同升降温速度和不同恒定温度）下观测部件尺寸变化规律； （6）观测不同气氛（真空、氩气、氮气、氢气等）和不同气压条件对部件尺寸变化规律的影响，以及不同温度区间切换气氛条件和气压恒定对部件尺寸变化规律的影响。 （7）同时具备高精度高温热膨胀系数测试功能。参考文献1 Olevsky, E.A. and R.M. German, Effect of gravity on dimensional change during sintering--I. Shrinkage anisotropy. Acta Materialia, 2000. 48(5): p. 1153-1166.2 Olevsky, E.A., R.M. German, and A. Upadhyaya, Effect of gravity on dimensional change during sintering--II. Shape distortion. Acta Materialia, 2000. 48(5): p.1167-1180.3 SONG Jiupeng, BARRIERE Thierry, LIU Baosheng and GELIN Jean-Claude, Experiments and Numerical Simulations on Sintering Process of Metal Injection Molded Components. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2008, 44(8).4 赵小娟, 党新安. 金属粉末注射成形技术及模具的研究现状. 模具技术, 2008(5):11-14.5 LIUXiang-quan, LIYi-min, YUEJian-ling, LUO Feng-hua, Deformation behavior and strength evolution of MIM compacts during thermal debinding. 中国有色金属学报(英文版), 2008, 18(2):278-284.6 Luo T G, Qu X H, Qin M L, et al. Dimension precision of metal injection molded pure tungsten. International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 2009, 27(27):615-620.7 Song J, Barriere T, Liu B, et al. Experimental and numerical analysis on sintering behaviours of injection moulded components in 316L stainless steel powder. Powder Metallurgy, 2010, 53(4):295-304.8 Martens T. Micro feature enhanced sinter bonding of metal injection molded (MIM) parts to a solid substrate. Dissertations & Theses - Gradworks, 2011.9 Frandsen H L, Olevsky E, Molla T T, et al. Modeling sintering of multilayers under influence of gravity. Journal of the American Ceramic Society, 2013, 96(1): 80-89.10 HASHIKAWA R, OSADA T, TSUMORI F, et al. Control the Distortion of the Large and Complex Shaped Parts by the Metal Injection Molding Proce
应用实例注射制品为透明ABS 医用血液瓶瓶体 , 该瓶体瓶口部分为椭圆形, 瓶底部分为圆形, 颈部平滑过渡, 上下镂空, 要求透光率达到80 %以上。为保证透光性,采用图2 的模具结构。之所以能保证透光性,主要是采取了以下措施:(1) 型腔和型芯镀铬, 减少微孔和微划痕, 提高透光率。(2) 锁紧块厚度较大, 以免注射压力大时, 产生飞边。(3) 采用楔紧条,保证锁紧块锁紧压力。(4) 注射压力尽可能大, 提高充模速度, 减少热量损失,以不产生飞边为准。(5) 喷嘴温度230 ℃, 低于透明剂降解温度, 模具温度为55 ℃。(6) 冷却水道布置平衡, 水道直径较大, 使得制品冷却速度快,结晶快,透明性得以保证。1 引言 熔融指数测试仪 摆锤冲击试验机 万能材料试验机透明的ABS 新材料具有高的流动性和低收缩率, 故加工性能和产品的尺寸稳定性较好, 并且耐化学介质的性能也较好, 因此, 透明的ABS 新材料有潜在的能力成为聚碳酸酯的替代材料。由于我国对透明ABS 开发和应用较晚, 在原料的开发、成型设备与工艺研究等方面与国外相比还存在一定的差距, 使得生产出的注射制品透明性差, 达不到预期的效果。本文针对影响透明ABS 的注射制品透明性的因素进行探讨, 并提出了相应的提高透明性的方法。2 透明性一种材料的透明性好坏, 有许多性能指标都需要考虑。常用的指标有:透光率、雾度、折光指数、双折射及色散等。在上述指标中, 透光率和雾度是最为重要的2 个指标,主要表征材料的透光性。2. 1 透光率透光率是表征树脂透明程度的一个重要性能指标,一种树脂的透光率越高,其透明性就越好。透光率的定义为: 透过材料的光通量与入射到材料表面上的光通量之百分率。2. 2 雾度雾度又称为浊度, 它可衡量透明或半透明材料不清晰或混浊的程度。雾度的产生是由于材料内部或外表面光散射造成的云雾状或混浊的外观。雾度的定义为: 透过材料散射光通量与透过材料光通量之百分率。上面介绍的透光率和雾度都是衡量材料透明性的重要指标, 两者的关系如下: 一般来说, 透光率与雾度之间成反比关系, 即透光率高的材料, 其雾度低,反之亦然。3 透明ABS 的透明机理透明ABS 是在普通ABS 基础上发展起来的,在其成分中添加透明剂来增加透明性。透明剂增加透明的原因是因为透明剂(Clarifier) 是一种高效的成核剂。它的优点是在缩短成核时间, 保持制品的机械性能的情况下得到最好的光学效果。透明剂能溶解在聚合物的熔体中形成均匀的溶液, 但比传统的成核剂作为晶种要大几个数量级, 冷却后, 透明剂则形成三元的“网格结构”。这种结构作为晶核,增加成核的密度。同时,形成这种“网格结构”的“纤维”其大小只有数千纳米, 完全在可见光波长的范围内,因此,可以使制品透明。据《Molding System》1998 年报道,美国Dacial 聚合物公司开发了一种称为T- 140 的透明ABS 新材料, 它具有88 %的透光率。4 影响因素由于生产透明ABS 制品,不仅要保证制品的尺寸精度、外观质量及强度等, 而且要保证制品的透光性,因此,透明ABS 与普通ABS 的注射成型模具和工艺参数上都有所不同,具有自身的特点。4. 1 模具透明ABS 制品透明度的高低与模具的设计和加工精度密切相关, 它直接影响制品表面的光学效果。为了得到所需形状的高透明、高光泽的制品,在模具结构设计方面, 浇口的位置及尺寸、楔紧块的大小均应重点加以考虑。在保证成本允许的情况下, 可以采用热流道技术, 设计时, 应注意热膨胀和隔热这2 个问题。模具的冷却水道的排布应尽可能均衡, 以保证制品的受热均衡, 有利于制品的快速结晶。在模具加工中, 一方面要提高加工精度, 另一方面尽量提高模具型腔表面的质量。首先应使模具成型部分高度光滑, 成型表面镀铬或达到镜面抛光, 以免成型表面粗糙, 无限多的不规则微孔和微划痕影响光的折射度,从而影响制品的透明性。4. 2 成型工艺4. 2. 1 料筒温度和喷嘴温度与普通ABS 一样, 透明ABS 在料筒中受到热和剪切的作用塑化, 塑化的均匀性主要取决于温度和受热时间, 而料筒温度直接影响到物料的温度和流动性。为保证操作稳定,塑化均匀,避免高温下料团在螺杆内的滑移, 使压力和注射量难于控制。同时避免注射过程中受高温作用发生降解和助剂的分解。当料温太低时,影响制品表面的光泽度,料温高于240 ℃以上时, 雾度会增加, 透明性下降。为使经料筒塑化的透明ABS 高速流经喷嘴和模具流道时达到最大流动性和良好的充模性, 对于熔体流动速率较高的物料, 料筒温度应控制得低一些。对于熔体流动速率较低的物料, 料筒温度则需控制得高一些。料筒温度分三段控制, 从靠近料斗一端到喷嘴止,温度渐渐升高,以使物料逐步塑化。喷嘴温度一般略低于料筒前端温度,过高时易发生流涎现象(不应超过230 ℃) , 但喷嘴温度也不能太低, 否则会发生堵塞或冷料入模,影响制品透明性。4. 2. 2 模具温度模具温度的高低影响制品的尺寸、性能、结晶度及其他工艺条件。透明ABS 是结晶性聚合物,升高模温能提高制品的密度和结晶度, 有利于力学强度及制品表面光洁度的提高, 但制品的模塑收缩率增大, 制品易变形。因此, 模具温度不宜太高, 一般取40～55 ℃。但也不能太低,否则会出现固化不完全,使制品产生的各向异性大,并有气泡、空隙等缺陷。为提高制品表面光泽度,减少不均匀收缩程度,模具表面温度可保持在50 ℃左右。4. 2. 3 注射压力和注射速度注射压力和注射速度对物料的充模起着决定作用,注射成型透明ABS 时,为提高制品表面质量,缩短固化时间,从而增大透明性,应采用较高的注射速度, 若加氮气辅助增压装置更理想。由于透明ABS流动性较好, 结晶速度快, 注射及保压压力不宜过大,以免边缘产生雾状,破坏透明效果。4. 2. 4 成型周期透明ABS 由于含透明剂, 结晶速度快, 固化温度高, 完成一次注射所需时间比普通ABS 短, 从而减少了成型时间,降低了产品成本。6 结束语通过分析透明ABS 的工艺特性,在医用血液瓶瓶体的实例中得以实际应用, 并且提出了保证透光性的一些方法和建议,从而为透明ABS 的注射成型模具设计与加工提供参考。
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