用MIM来造微小零件
最新的智能手机、小型的高性能的无人机发动机,微型机器人的变速箱或其他机械结构,均展现了当今世界对系统小型化需求。传统的加工工艺耗时长,瑕疵大,良品率低。但是如果采用MIM工艺,就可以一次成型得到精密高强度的零部件吗,从而有效地降低组装成本。MIM工艺通过金属制粒后在真空炉中进行脱脂、烧结,能一次完成工件的成型,从而大大降低制造成本。
以一种微小齿轮为例。这种齿轮可以被很好地运用到无人机以及小型机器人的传动结构中。采用MIM制造这类齿轮,是目前性价比最高的价格方法。工艺流程如下:粉末与粘结剂——混合——制粒——注射成形——脱粘结剂——烧结——后续处理——产品。下面就来介绍一下各个工序:
粉末与粘结剂:
MIM工艺所用金属粉末颗粒尺寸一般在0.5一20(Pm)。颗粒越细,比表面积也越大,易于成型和烧结。目前生产MIM用粉末的主要方法有∶水雾化法、气体雾化法、羰基法。每种方法各有其优缺点。选用粉末要从MM技术、产品形状、性能、价格等多方面综合考虑,现在通常是水雾化粉和气雾化粉混合使用,前者提高振实密度后者维持保形性。粘结剂的选择直接影响着混合、注射成形、脱脂等工序,对注射成形坯的质量、脱脂及尺寸精度、合金成分等有很大的影响。一般根据工艺选择,比如热塑性粘结剂,成分为石蜡高密度聚乙烯。
混炼,制粒与注射成形
粉末和粘结剂确定后要进行混炼,混炼可以改善粉末流动性和完成分散。常用的混炼装置有双螺杆挤出机、Z形叶轮混料机、双行星混炼机等。混炼时的加料速率、混炼温度、转速等都会影响混炼的效果。之后使用注射机注射成形。注射成形关键问题是产品设计和模具设计。目的是获得所需形状的无缺陷成形坯,注射缺陷要严格控制。采用超声检测技术可检测出注射成形坯的内部缺陷。
脱脂、预烧结
脱脂工艺有预脱脂和热脱脂两部。主要设备为SIMUWU公司生产的真空脱脂炉。预脱脂可快速脱去一部分低熔点的粘结剂组份,在坯件中产生大量的连通孔,从而加快热脱脂的脱脂速度。热脱脂工艺要根据粘结剂组元的热分解特性合理确定,防止因为脱脂速度过快,使脱脂坯产生鼓泡、开裂等缺陷。不锈钢粉对含碳量十分敏感,要选择还原性气氛,防止因粘结剂分解而产生残碳。加温速度一般要低于1℃/min,采用气氛真空脱脂炉,脱去粘结剂的聚合物组元高密度聚乙烯,并形成连通孔。快速升温后保温可以使粘结剂中的聚合物组份完全分解,并完成脱脂和毛坯的预烧结。
真空烧结
烧结是MIM工艺中最后一道工序,它起到使产品致密和化学性质均匀,提高其机械、物理性能的作用。虽然 MIM的烧结方法、原理与传统粉末冶金一样,但是由于金属粉末注射成形中采用了大量的粘结剂,烧结时收缩非常大,线收缩率一般达到12%-18%,存在一个变形控制和尺寸控制的问题。简易模具进行多次烧结实验就可以得到稳定的收缩率。
烧结在RVS真空烧结炉中进行,烧结温度应尽可能稳定,烧结温度波动几十摄氏度,可导致烧结密度波动10%,收缩率改变3%。因此必须采用优质的真空烧结炉来进行。
SIMUWU提供的RVS真空烧结炉和RVS-D真空脱脂烧结炉是处理MIM工艺的优质产品。具有均温性好,温控精度高,除胶系统高效等特点。两周炉型的配合能够高效地进行MIM工艺。SIMUWU公司专注于真空炉的制造,拥有十多年的相关经验,在真空炉制造领域具有良好的口碑。产品线包括真空气淬炉,真空油淬炉,真空钎焊炉等,广销各发达国家与发展中国家。SIMUWU提供专业的工程师团队,能够解决生产过程中遇到的各种问题,致力于给客户最方便快捷的体验。
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