影響MIM不銹鋼喂料的流動性的三大因素

金屬注射成形工藝(簡稱MIM)是將金屬粉末和有機粘結(jié)劑經(jīng)過混煉、造粒成混合料顆粒，再通過注射成形的方式制造成特定性狀制品的方法，特別適合于小型、復(fù)雜精密金屬零件的制造，也得到了相當所的精密零件制造商的認可和使用，在當今金屬制品成形領(lǐng)域占有重要地位。☆組合為了節(jié)省庫存與組裝費用，當講多個零件團結(jié)為一個零件時，可以受益。

    該工藝需要事先準備好注射料，也就是常說的MIM喂料，且對喂料的流變性有著比較苛刻的要求。2、回火的目的：①、減少內(nèi)應(yīng)力和降低脆性，淬火件存在著很大的應(yīng)力和脆性，如沒有及時回火往往會產(chǎn)生變形甚至開裂。MIM當前常用的兩種喂料是鐵基喂料（如Fe2Ni，F(xiàn)e8Ni）和不銹鋼喂料（如SUS316L，SUS630即17-4，SUS304等），隨著近年來不銹鋼制品的需求越來越大，關(guān)于不銹鋼喂料的研究也迅速升溫。

    喂料的特性，直接影響后續(xù)所有工藝的參數(shù)以及成品的品質(zhì)特性。今天小編就已常用的不銹鋼為例為例，和大家一起來看一下生產(chǎn)工藝參數(shù)中影響不銹鋼喂料流動性的三大因素。

一， 粉末裝載量。對相互聯(lián)鎖現(xiàn)象的解釋仍然有爭議，但看起來可能是由于在由不規(guī)則顆粒壓制的壓坯中，在相當大程度上，相鄰顆粒之間形成了較好的原子接觸。粉末裝載量是一個比值，指的是粉末體積占喂料總體積的百分數(shù)。粉末裝載量越大，說明喂料中粉末所占的比重越大，此時喂料的粘度增大，流變性相應(yīng)變差;當粉末裝載量變小時，粘結(jié)劑所占比重相應(yīng)變大，此時喂料的粘度減小，流動性轉(zhuǎn)好。但也不是粘結(jié)劑越多越好。還要考慮粘結(jié)劑的量對后續(xù)其他工藝的影響。

二， 剪切速率。在注射成形過程中，不銹鋼喂料在高的剪切速率下而流動，所以喂料受到高剪切力發(fā)熱，發(fā)熱之后粘度降低，因此流動性強;反之當喂料在低的剪切速率下流動，受到較低的剪切力發(fā)熱較慢，粘度不會明顯降低，流動性也相應(yīng)比較差。

三， 溫度。吸熱型氣氛與放熱型氣氛相比較，是一種還原性更強、碳勢更高的可控氣氛，在粉末冶金中主要用于鐵基零件和銅基零件燒結(jié)時作保護氣氛，有時也作為滲碳劑使用。這里主要指的是注射成形時的注射溫度以及進入模腔后的溫度。溫度的影響對于不銹鋼喂料來講是個加熱的過程，溫度通過對著喂料粘度的影響而影響其流動性，當溫度升高時，喂料的粘度會變小，相應(yīng)的流動性變強，當溫度降低時，喂料粘度變大，流動性也會比較差

不銹鋼拋光一

金屬注射成型產(chǎn)品燒結(jié)出來后，因為各種原因，表面的光潔度相對比較粗糙，并有輕微的毛刺，并可能有細小的不銹鋼粉粒黏著在產(chǎn)品表面。氫氣在一定的溫度條件下具有很強的滲透性，是一種化學(xué)活性較強的可燃性無毒氣體，常在鎢、硬質(zhì)合金、不銹鋼等難熔粉末冶金制品的燒結(jié)中作為保護氣氛。為了達到表面光潔度（有的產(chǎn)品甚至要求達到鏡面效果，如蘋果的Logo產(chǎn)品）和去毛刺的要求，往往都會增加研磨、拋光、噴砂等表面處理工藝。

1. 機械拋光

機械拋光是靠切削、材料外表塑性變形去掉被拋光后的凸部而得到平滑面的拋光方式,一般運用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主,特別零件如回轉(zhuǎn) 體外表,可運用轉(zhuǎn)臺等輔佐工具,外表質(zhì)量要求高的可采取超精研拋的方式。

2.化學(xué)拋光

其長處是加工設(shè)備投資少,龐雜件能拋,速度快，防腐性好。,效率高,     其缺陷是光明度差,有氣體溢出,須要通風(fēng)設(shè)備,加溫艱難。適宜加工小批量龐雜件及小零件光明度要求不高的產(chǎn)品。

化學(xué)拋光是讓材料在化學(xué)介質(zhì)中外表宏觀凸出的部分較凹部分優(yōu)先溶解,從而得到平滑面。現(xiàn)在問題MIM改進措施及建議美國、歐洲及日本等世界工業(yè)發(fā)達國家上世紀90年代初基本完成MIM技術(shù)向MIM產(chǎn)業(yè)發(fā)展的轉(zhuǎn)變，我國MIM行業(yè)與國外總體水平差距大概在10-15年。這種方式的重要長處是不需龐雜設(shè)備,可以拋光外形龐雜的工件,可以同時拋光很多工件,效率高?；瘜W(xué)拋光的核心問題是拋光液的配制。化學(xué)拋光得到的外表毛糙度一般為數(shù)10μm。

其長處是鏡面光澤維持長,工藝穩(wěn)固,污染少,本錢低,防腐性好。工藝流程：曝光法：工程根據(jù)圖形開出備料尺寸-材料準備-材料清洗-烘干→貼膜或涂布→烘干→曝光→顯影→烘干-蝕刻→脫膜→OK網(wǎng)印法：開料→清洗板材(不銹鋼其它金屬材料)→絲網(wǎng)印→蝕刻→脫膜→OK技術(shù)特點:優(yōu)點：1、可進行金屬表面細微加工。其缺陷是防污染性高,加工設(shè)備一次性投資大,龐雜件要工裝、輔佐電極,大批生產(chǎn)還須要降溫設(shè)備。適宜批量生產(chǎn),重要應(yīng)用于出口產(chǎn)品,有公差產(chǎn)品,其加工工藝穩(wěn)固,操作上也相對簡略。

電解拋光根底原理與化學(xué)拋光雷同,即靠選擇性的溶解材料外表渺小凸出部分,使外表光滑。與化學(xué)拋光相比,可以清除陰極反映的影響,效果較好。

電化學(xué)拋光過程分為兩步：

(1)宏觀整平 溶解產(chǎn)物向電解液中分散,材料外表幾何毛糙下降,Ra＞1μm。

(2)微光平坦陽極極化，外表光明度提高,Ra＜1μm。

日本MIM工業(yè)產(chǎn)品發(fā)展迅速

金屬粉末注射成型技術(shù)(metal Powder Injection Molding，簡稱MIM)是將現(xiàn)代塑料噴射成形技術(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)。粉狀涂層經(jīng)過高溫烘烤流平固化，變成效果各異（粉末涂料的不同種類效果）的最終涂層。其基本工藝過程是：首先將固體粉末與有機粘結(jié)劑均勻混練，經(jīng)制粒后在加熱塑化狀態(tài)下(~150℃)用噴射成形機注入模腔內(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)用器械、辦公設(shè)備、汽車、機械、五金、體育器械、鐘表業(yè)、兵工及航空航天等工業(yè)領(lǐng)域。因此，國際上普遍認為該技術(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，被譽為“當今最熱門的零部件成形技術(shù)”和“21世紀的成形技術(shù)”。

　　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。在早期開發(fā)中，使用傳統(tǒng)潤滑劑，諸如硬脂酸鋅與EBS臘等進行過生產(chǎn)試驗，生坯廢品率高達50%。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。

金屬粉末充模模擬機理和顆粒模擬的使用

對于多相填充流，人們發(fā)現(xiàn)可以因為剪切力作用，或是顆粒間的相互作用而形成些獨特的結(jié)構(gòu)。發(fā)黑處理現(xiàn)在常用的方法有傳統(tǒng)的堿性加溫發(fā)黑和出現(xiàn)較晚的常溫發(fā)黑兩種。特性使得這一現(xiàn)象尤為突出。這就帶來了一些問題，比如：流體是否均勻，流體是否是多相的且每個組分是否都起著獨立的作用來影響整個流體的流動性。通過觀察流道橫截面上的流體可以發(fā)現(xiàn)許多有趣的現(xiàn)象。和中顯示的是橫截面的放大圖，顯示出了相的分離以及年輪一樣的結(jié)構(gòu)。上面圖片中的白色條紋是相分離的一種表征，那里是一些粘結(jié)劑中的低熔點組分。在這樣的地方很容易產(chǎn)生裂紋。這種結(jié)構(gòu)明顯表明流體是多相的，甚至可能是類固體的。所以實際上的MIM喂料熔體是非均質(zhì)的流體，其運動方式和均質(zhì)流體存在著差異。

　　在粉末-粘結(jié)劑兩相體系中，粉末顆粒和粘結(jié)劑之間存在著強烈的相互作用，因此顆粒附近粘結(jié)劑的運動將受到一定的限制。產(chǎn)品復(fù)雜性：MIM工藝最適合制造幾何形狀復(fù)雜的、在切削加工中需要變換很多次加工工位的多軸零件、多基準零件。在這個模型里，將具有不規(guī)則形狀的粉末簡化為規(guī)則球形的顆粒，每個顆粒周圍包覆著一層粘結(jié)劑，這層粘結(jié)劑隨顆粒一起運動，即將其看成一個復(fù)合單元。粘結(jié)劑的厚度假定是常數(shù)，以此確保系統(tǒng)質(zhì)量的恒定。盡管這些復(fù)合單元的周圍還有自由粘結(jié)劑的存在，且其粘性制約了粉末顆粒的運動，還是可將復(fù)合單元看成是不受外圍粘結(jié)劑介質(zhì)的影響。

　　修正顆粒模型顆粒模型較為充分地考慮了MIM喂料的獨特性，可以描述粉末的運動情況，因此這個模型在簡單計算每個粉末顆粒的實際運動情況方面較為精準，但對于實際的三維問題，顆粒模型的微觀分析需要大量的單元，且容易造成計算的發(fā)散?，F(xiàn)在，我們看到了很多為MIM設(shè)計的新的材料，其中有疊片結(jié)構(gòu)的（硬磁-軟磁，磁性的-非磁性的，傳導(dǎo)性的-絕緣的）、泡沫金屬及孔新建，這些可選擇的項目，都將MIM推進到了幾乎沒有工藝可替代的領(lǐng)域。很難將其應(yīng)用到諸如粉末等微細粉末的分析。所以必須對已有的顆粒模型進行一定的修正。展示了通過這種顆粒模型模擬出來的MIM喂料充模的情況。從中可以較清楚地看出密度分布的不均勻性。

　　結(jié)論由于MIM喂料在模腔中的流動可以看成是固-液兩相流動，所以采用傳統(tǒng)的連續(xù)介質(zhì)模型來進行流動模擬存在較大的偏差。MIM工藝的制程技術(shù)、材料和設(shè)備在國內(nèi)已經(jīng)越來越成熟，應(yīng)用范圍也非常廣。很多研究表明，MIM喂料在充模過程中將發(fā)生粉末和粘結(jié)劑分離的現(xiàn)象。通過這種方法可以直接考察粉末特性（粒度、粒徑分布、密度和形狀等）對流動過程的影響。從而可以監(jiān)視流動過程中粉末的運動、聚集以及密度變化分布情況和兩相分離等特殊現(xiàn)象。為了簡化三維問題中的計算，還在基于修正顆粒流體動力學(xué)的基礎(chǔ)上對該模型進行了修正。