硬質(zhì)合金混合與成形PPT課件

1、硬質(zhì)合金粉末的混合 相同化學(xué)組成的粉末的混合叫做和批。兩種以上的化學(xué)組元相混合，叫做混合?；旌系哪康氖鞘剐阅懿煌慕M元形成均勻的混合物，以利壓制和燒結(jié)時(shí)狀態(tài)均勻一致。 混合好的硬質(zhì)合金粉末通常需要過(guò)篩，以除去較大的夾雜和潤(rùn)滑劑的快狀凝聚物?；旌玫姆勰┍M可能及時(shí)使用，否則應(yīng)密封貯存起來(lái)，運(yùn)輸時(shí)應(yīng)減少振動(dòng)，防止混合料發(fā)生偏析。 第1頁(yè)/共66頁(yè)混合料的制備 過(guò)程的目的：過(guò)程的目的：將各種碳化物和粘結(jié)金屬的粉末配制成一定成分，一定粒度的均勻混合物 。 方法方法：濕球磨。 濕磨液體介質(zhì)的要求：濕磨液體介質(zhì)的要求： 與混合料組元不發(fā)生顯著的化學(xué)反應(yīng)； 沸點(diǎn)較低，在100左右能揮發(fā)； 表面張力較小，不使粉

2、末聚團(tuán)； 價(jià)廉等。 常用的介質(zhì)常用的介質(zhì)：最常用的為酒精，汽油（不氧化、硬化物料，減少合金孔洞，但料漿易沉淀，不易洗滌），水（最方便和便宜，但易氧化和結(jié)塊）。其它的如四氯化碳，苯和丙酮等則有毒和易揮發(fā)。第2頁(yè)/共66頁(yè)濕磨前后的物料 單獨(dú)濕磨WC( 24h)后，粉末粒度細(xì)化粒度細(xì)化 單獨(dú)濕磨Co（24h)后，粉末粒度變大，冷焊現(xiàn)象粒度變大，冷焊現(xiàn)象第3頁(yè)/共66頁(yè)球磨過(guò)程的影響因素 球磨筒傳速球磨筒傳速：實(shí)際轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速75%時(shí)，主要是沖擊研磨，常用較大的球和較小的填充系數(shù)(0.5)，球的運(yùn)動(dòng)就不會(huì)受到阻礙，使研磨效率變低。一般當(dāng)采用硬質(zhì)合金球和襯里時(shí)，實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)研磨的最佳填充系數(shù)為0.40.

3、5。第4頁(yè)/共66頁(yè)球磨過(guò)程的影響因素 球料比球料比：通常，其值越大，研磨效率越高。但球料比過(guò)高會(huì)減少裝料量，反而使生產(chǎn)率下降。一般情況下，球料比常取作3:1到5:1，只有在制取極細(xì)混合料時(shí)，才采用10:1的球料比。 液固比液固比：一公斤料所加液體的體積(毫升)。液固比過(guò)大，使粉末過(guò)于分散，研磨效率降低，液固比過(guò)小則料漿太稠，球與筒壁發(fā)生粘連，不易滾動(dòng)。當(dāng)球料比為2：1時(shí)，磨YG料以每公斤加200毫升液體為宜；而磨TY料時(shí)，隨著混合料中鈦含量的提高，液體加入量相應(yīng)增加2060%。 研磨時(shí)間研磨時(shí)間：延長(zhǎng)研磨時(shí)間通?？筛纳莆锪匣旌系木鶆虺潭龋纳铺蓟镱w粒的粉碎程度，但過(guò)份長(zhǎng)的濕磨時(shí)間反而使磨碎

4、效率降低，并增加碳化物晶粒在燒結(jié)時(shí)的下均勻長(zhǎng)大傾向。一般濕磨時(shí)間在1672小時(shí)之間。第5頁(yè)/共66頁(yè)制備過(guò)程與設(shè)備工序：配料濕磨干燥過(guò)篩 大規(guī)模生產(chǎn)振動(dòng)干燥 小規(guī)模生產(chǎn)電烘箱、蒸汽干燥箱 過(guò)篩：WC-Co 5080目；WCTiCCo，100120目第6頁(yè)/共66頁(yè)普通模壓成形 模壓成形工藝過(guò)程：模壓成形工藝過(guò)程：加成形刑(摻膠或摻蠟)制粒壓制壓坯的干燥加工和清理。 加成形劑的目的：加成形劑的目的： 改善混合料顆粒之間的結(jié)合狀態(tài)。 改善混合料的流動(dòng)性及壓制性能，提高壓坯密度及密度均勻性。 保證必須的壓還強(qiáng)度。 對(duì)成形劑的要求：對(duì)成形劑的要求： 必須具有適當(dāng)?shù)恼承?，以保證壓坯有足夠的強(qiáng)度。 有一定

5、的潤(rùn)滑作用。 燒結(jié)后不殘留育害的雜質(zhì)。 在適當(dāng)?shù)娜軇┖洼^低的溫度下能夠溶解，以便與混合料均勻混合。 常用的成形劑：橡膠與石蠟常用的成形劑：橡膠與石蠟第7頁(yè)/共66頁(yè) 石蠟成形劑的特點(diǎn)石蠟成形劑的特點(diǎn) 允許較高的壓制壓力而不出觀分層； 不會(huì)“老化”，摻蠟料可長(zhǎng)期儲(chǔ)存； 石蠟汽油溶液粘性小，適用于噴霧干燥； 沒(méi)有灰分，不會(huì)給合金帶進(jìn)雜質(zhì)； 粘性和彈性較小，允許的壓制速度較低； 與橡膠用量相同時(shí)，壓坯強(qiáng)度較低； 熔點(diǎn)較低，未脫蠟的壓坯不宣高速磨削。 硬質(zhì)合金生產(chǎn)中所用的石蠟是工業(yè)白蠟。石臘與橡膠成形劑的比較第8頁(yè)/共66頁(yè) 橡膠成形劑的主要特點(diǎn)橡膠成形劑的主要特點(diǎn) 壓坯強(qiáng)度較高，便于搬運(yùn)和加工； 橡

6、膠彈性較大，可用較快的壓制速度而不產(chǎn)生裂紋； 所需的壓制壓力一般比石蠟料低； 容易“老化”，摻膠料的存放期在兩周以內(nèi)； 在較低壓力下就易出現(xiàn)分層，故不利于細(xì)料混合料的壓制； 燒結(jié)時(shí)不能完全排出，有部分碳?xì)埩簦?硬質(zhì)合金生產(chǎn)中常用的橡膠是合成丁鈉膠或丁鈉膠。石臘與橡膠的比較第9頁(yè)/共66頁(yè)成形劑溶液的制備 橡膠汽油溶液： 溶劑：航空汽油或溶劑汽油； 濃度：根據(jù)橡膠用量及混合料的松比來(lái)調(diào)整。一般為813wt%； 加入量： 0.61%。橡膠用量隨混合料松比的降低而增加，生產(chǎn)中一般是每20公斤混合料加1800毫升的橡膠汽油溶液。 第10頁(yè)/共66頁(yè)成形劑溶液的制備 石蠟汽油溶液：石蠟汽油溶液： 溶劑：

7、溶劑：汽油； 濃度：濃度：生產(chǎn)中的石蠟汽油溶液的濃度一般為2030wt% 。為提高石蠟溶解度，通常將石蠟加熱熔化后倒入汽油內(nèi)，并立即使用； 加入量加入量：一般為12wt%。石蠟用量通量比合成橡膠高一倍以上且隨含鈷量的增加而增加。生產(chǎn)中一般是每20公斤混合料加2030wt%的石蠟汽油溶液1800毫升。 灰分問(wèn)題灰分問(wèn)題： 橡膠汽油溶液 濃度（wt) 4-4.5 10-11 13.5-14灰分（wt) 0.035 0.07 0.11 石蠟汽油溶液：基本無(wú)灰分第11頁(yè)/共66頁(yè)粒料的制備料粒的制備主要包括摻膠摻膠(或摻蠟或摻蠟)和制粒和制粒兩道主要工序摻膠(蠟)過(guò)程：摻和干燥擦篩 拌和機(jī)拌和機(jī) 電熱

8、干燥箱、蒸汽干燥柜電熱干燥箱、蒸汽干燥柜 擦篩機(jī)擦篩機(jī)第12頁(yè)/共66頁(yè)制粒制粒方法主要包括：制粒方法主要包括：壓團(tuán)法、滾動(dòng)法、噴霧法。 壓團(tuán)法：將料粒在較低的壓力（200230kg/cm2）下壓成一定大小的團(tuán)塊，然后將團(tuán)塊打碎用30目的篩子過(guò)篩。此法效率低且所得料粒較硬。流動(dòng)性較差。 滾動(dòng)法：物料在滾筒中滾動(dòng)而球化制粒，一般YG料要求較細(xì)滾筒或較低轉(zhuǎn)速，而YT料則要求較粗滾筒或較高轉(zhuǎn)速，滾動(dòng)制粒機(jī)有連續(xù)式和間歇式二種。 噴霧法：石蠟丙酮料漿噴霧，120 氮?dú)飧稍锏?3頁(yè)/共66頁(yè)粉末成形 粉末成形是將松散的WC或碳化物與Co粉末混合物制成具有一定形狀、尺寸、密度和強(qiáng)度的坯塊的工藝過(guò)程。粉末經(jīng)

9、過(guò)成形工序得到具有既定形狀與強(qiáng)度的粉末體，叫做壓坯。 粉末成形可用普通模壓法或用特殊成形方法成形。前者是將金屬粉末或混合粉末裝在壓模內(nèi)，通過(guò)壓機(jī)使其成形。特殊成形是指各種非模壓成形技術(shù)。第14頁(yè)/共66頁(yè)普通模壓法成形 模壓法成形是最廣泛使用的粉末成形技術(shù)。它是指在常溫下將混合均勻的粉末按一定的量裝入封閉的模具中，再用壓力機(jī)以一定的單位壓力壓制成坯塊的方法。 成形過(guò)程通常由以下工步組成：稱粉、裝粉、壓制、保壓及脫模。壓制模具示意圖：1凹模 2上凸模 3下凸 4粉末第15頁(yè)/共66頁(yè)稱粉與裝粉 稱粉就是稱量成形一個(gè)壓坯所需的粉料的重量或容量。采用非自動(dòng)壓模和小批量生產(chǎn)時(shí)，多用重量法；大量生產(chǎn)和自

10、動(dòng)化壓制成形時(shí)，一般采用容量法，且是用壓模型腔來(lái)進(jìn)行定量。第16頁(yè)/共66頁(yè)壓制方法 壓制是按一定的單位壓力，將裝在型腔中的粉料，集聚成達(dá)到一定密度、形狀和尺寸要求的壓坯的工步。在封閉鋼模中冷壓成形時(shí)，其壓制方式最基本的有三種。其它壓制方式或是基本方式的組合或是用不同結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 三種基本壓制方式：a）單向壓制；b）雙向壓制；c）浮動(dòng)壓制 第17頁(yè)/共66頁(yè) 單向壓制：?jiǎn)蜗驂褐茣r(shí)凹模和下凸模不動(dòng)，由上凸模單向加壓。此時(shí)，因摩擦力作用使得制品上下兩端的密度不均勻。單向壓制的優(yōu)點(diǎn)是模具簡(jiǎn)單，操作方便，生產(chǎn)效率高。缺點(diǎn)是只適于壓制高度較小的制品。 雙向壓制：雙向壓制時(shí)，凹模固定不動(dòng)，上下凸模以大小相

11、等方向相反的壓力同時(shí)加壓。這種壓坯中間密度低，二端密度高而且相等。正如兩個(gè)條件相同的單向壓坯，從尾部連接起來(lái)一樣。適于壓制較長(zhǎng)的制品。 浮動(dòng)壓制：下凸模固定不動(dòng)，凹模用彈簧、氣缸、油缸等支撐，受力后可以浮動(dòng)。此時(shí)，低密度帶在壓坯的中部，其密度分布與雙向壓制相同。浮動(dòng)壓制是最常見的一種形式。三種基本壓制方式第18頁(yè)/共66頁(yè) 由于粉末顆粒與模腔壁在壓制過(guò)程中產(chǎn)生的摩擦，不同的壓制方式，壓坯密度不均勻程度有差別。不僅密度沿高度分布不均勻，而且沿壓坯斷面的分布也是不均勻的。 燒結(jié)后制品的強(qiáng)度、硬度及性能的同一性，皆取決于密度分布的均勻程度。此外，壓坯密度分布不均勻，在燒結(jié)時(shí)，將使制品中產(chǎn)生很大的應(yīng)力

12、，從而導(dǎo)致收縮的不均勻、翹曲，甚至產(chǎn)生裂紋。影響壓坯密度分布均勻性的因素中，壓坯的側(cè)正面積比、壓制方式和摩擦系數(shù)是起決定性作用的。 提高坯件密度分布的方法：減小模壁摩擦；增大壓制壓力；雙向壓制工藝；運(yùn)用浮模原理；減小坯件高度直徑比；利用預(yù)壓工藝。 第19頁(yè)/共66頁(yè)壓制過(guò)程 模壓成形期間，硬質(zhì)合金粉末發(fā)生兩個(gè)基本的變化。l一是沿壓力方向發(fā)生整體運(yùn)動(dòng)；l二是在壓力作用下發(fā)生變形與斷裂。這兩個(gè)基本變化都有助于增加坯件的密度、減少孔隙度。l硬質(zhì)合金粉末裝在模腔中，形成許多大小不一的拱洞。加壓時(shí)，粉末顆粒產(chǎn)生移動(dòng)，拱洞被破壞，孔隙減少，隨之粉粒從彈性變形轉(zhuǎn)為塑性變形，顆粒間從點(diǎn)接觸轉(zhuǎn)為面接觸。第20頁(yè)

13、/共66頁(yè)由于顆粒間的機(jī)械嚙合和接觸面增加，原子間的引力使粉末體形成具有一定強(qiáng)度的壓坯。硬質(zhì)合金粉末的壓制過(guò)程大體上可分為四個(gè)階段。 l 階段一：粉末顆粒移動(dòng)，拱洞破壞及顆粒之間的相互擠緊，壓制壓力大部分耗費(fèi)于顆粒間的摩擦；l 階段二：粉末擠緊，小顆粒填入大顆粒間隙中，顆粒開始有變形，粉粒移動(dòng)速度減緩。壓制壓力主要耗費(fèi)于顆粒與模壁之間的摩擦；l 階段三：粉末顆粒表面的凹凸部分被壓緊且嚙合成牢固接觸狀態(tài)。壓制壓力主要消耗在粉末顆粒的塑性變形；l 階段四：粉末顆粒加工硬化到了極限狀態(tài)，進(jìn)一步增高壓力時(shí)，粉末顆粒被破壞和結(jié)晶細(xì)化。壓制壓力主要消耗于顆粒的變形與破壞（包括模具的變形）。壓制過(guò)程 第21

14、頁(yè)/共66頁(yè)壓制壓力到規(guī)定值后予以保壓，可以提高壓坯的密度。但較長(zhǎng)時(shí)間的保壓將使生產(chǎn)效率大大降低，故對(duì)于一般小型壓坯不采用保壓；對(duì)于大型致密壓坯，可適當(dāng)考慮保壓，例如30秒以內(nèi)；增加壓力和粉末尺寸（或自由堆積密度）有助于增加坯件密度，減小粉末硬度、強(qiáng)度和降低模壓速度，也有利于增加坯件密度。思考：很古老的科學(xué)問(wèn)題，如何增加粉末的理論堆積密度，如何實(shí)現(xiàn)？第22頁(yè)/共66頁(yè) 添加劑主要指潤(rùn)滑劑和成形劑。 潤(rùn)滑劑是為降低粉末顆粒與模壁和模沖之間的摩擦而填加的物質(zhì)，通常有硬脂酸、硬脂酸鋅、二硫化銅、石墨粉等。 成形劑是為改善粉末成形性而添加的物質(zhì)，通常有合成橡膠、淀粉、石蠟等。不同的粉末所添加的潤(rùn)滑劑和

15、成形劑是不同的。 潤(rùn)滑劑加入量對(duì)壓坯性能的影響 添加劑第23頁(yè)/共66頁(yè)脫模 壓坯從模具型腔中脫出是壓制工序中重要的一步。壓坯從模腔中脫出后，會(huì)產(chǎn)生彈性恢復(fù)而脹大，這種脹大現(xiàn)象，叫做回彈或彈性后效，可用回彈率來(lái)表示，即線性相對(duì)伸長(zhǎng)的百分率?；貜椔实拇笮∨c模具尺寸計(jì)算有直接的關(guān)系。 第24頁(yè)/共66頁(yè)特殊成形方法超硬材料和硬質(zhì)合金的難成形、高熔點(diǎn)等特點(diǎn)，發(fā)展了多種特殊成形方法按其工作原理和特點(diǎn)可分為等靜壓成形、連續(xù)成形、無(wú)壓成形、注射成形、高能成形等。 第25頁(yè)/共66頁(yè)等靜壓成形借助高壓泵的作用把流體介質(zhì)（氣體或液體）壓入耐高壓的鋼質(zhì)密封容器內(nèi)，高壓流體的靜壓力直接作用在彈性模套內(nèi)的粉末上；粉

16、末體在同一時(shí)間內(nèi)在各個(gè)方向上均衡地受壓而獲得密度分布均勻和強(qiáng)度較高的壓坯。稱為等靜壓制，簡(jiǎn)稱等靜壓。等靜壓可分為冷等靜壓和熱等靜壓兩種。 等靜壓制原理圖：1-排氣閥；2-壓緊螺母； 3-蓋頂；4-密封圈；5-高壓容器；6-橡皮塞；7-模套；8-壓制料；9-壓力介質(zhì)入口。第26頁(yè)/共66頁(yè)冷等靜壓 將粉末密封在軟包套內(nèi)，然后放到高壓容器內(nèi)的液體介質(zhì)中，通過(guò)對(duì)液體施加壓力使粉末體各向均勻受壓，從而獲得所需要的壓坯。液體介質(zhì)可以是油、水或甘油。包套材料為橡膠之類的彈塑性材料。金屬粉末可直接裝套或模壓后裝套。優(yōu)點(diǎn)在于粉末在包套內(nèi)各向均勻受壓而可獲得密度較均勻的壓坯,進(jìn)而在燒結(jié)時(shí)不易變形和開裂。其缺點(diǎn)是

17、壓坯尺寸精度差，還要進(jìn)行機(jī)械加工。冷等靜壓已廣泛用于高性能異形硬質(zhì)合金零件的成形。 第27頁(yè)/共66頁(yè)第28頁(yè)/共66頁(yè)第29頁(yè)/共66頁(yè)熱等靜壓 將硬質(zhì)合金粉末裝入高溫下易于變形的包套內(nèi)，然后置于密閉可加熱缸體內(nèi)。 加壓介質(zhì)一般用氬氣。常用包套材料則包括金屬（低碳鋼、不銹鋼、鈦）、玻璃和陶瓷。 缸內(nèi)氣體壓力隨著溫度升高而增大。粉末在這種各向均勻的壓力和溫度的作用下成為具有一定形狀的制品。相比較，過(guò)程成形溫度只有普通燒結(jié)溫度的一半。 由于溫度和等靜壓力的同時(shí)作用，可使許多種難以成形的材料達(dá)到或接近理論密度，并且晶粒細(xì)小，結(jié)構(gòu)均勻，各向同性和具有優(yōu)異的性能。熱等靜壓法最適宜于生產(chǎn)硬質(zhì)合金、粉末高

18、溫合金、粉末高速鋼和金屬鈹?shù)炔牧虾椭破?。?0頁(yè)/共66頁(yè)熱等靜壓 第31頁(yè)/共66頁(yè)熱等靜壓工藝路線第32頁(yè)/共66頁(yè)金屬粉末軋制 將硬質(zhì)合金粉末喂入一對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輥輥縫中，由于摩擦力的作用，粉末被軋輥連續(xù)壓縮成形的方法。它是生產(chǎn)板帶狀硬質(zhì)合金材料的主要工藝。特點(diǎn)：能生產(chǎn)特殊結(jié)構(gòu)和性能的硬質(zhì)合金材料，成材率高，工序少，設(shè)備投資小，生產(chǎn)成本低。這些坯料預(yù)燒結(jié)、燒結(jié)，又經(jīng)軋制加工以及熱處理等工序，就可制成有一定孔隙度的，或致密的硬質(zhì)合金板帶材。 第33頁(yè)/共66頁(yè)粉末軋制工藝示意圖:1:1粉末；22軋輥；33軋坯；44燒結(jié)；55精軋；66退火；77成品。 粉末軋制法與模壓法相比，優(yōu)點(diǎn)是制品的長(zhǎng)度原

19、則上不受限制；軋制制品密度比較均勻。但是，粉末軋制法生產(chǎn)的帶材厚度受軋輥直徑的限制（一般不超過(guò)10 mm），寬度也受到軋輥寬度的限制。粉末軋制法只能制取形狀較簡(jiǎn)單的板帶材。 粉末軋制工藝第34頁(yè)/共66頁(yè)第35頁(yè)/共66頁(yè)第36頁(yè)/共66頁(yè)第37頁(yè)/共66頁(yè)第38頁(yè)/共66頁(yè)流延法 A slip is spread on a moving band, dried, peeled from the band and reeled up prior to further processing; The slip differs from that used for slip-casting bec

20、ause it has to act as a far stronger binder for the ceramic particles when the liquid phase is removed. 第39頁(yè)/共66頁(yè)粉末擠壓 粉末擠壓的優(yōu)點(diǎn)在于擠壓件長(zhǎng)度尺寸不受限制，產(chǎn)品密度均勻，生產(chǎn)可連續(xù)進(jìn)行、效率高、靈活性大，設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便。粉末擠壓又分為金屬粉末直接擠壓和裝包套后熱擠壓兩種。 第40頁(yè)/共66頁(yè)直接擠壓 將塑性良好的有機(jī)物和金屬粉末混合后，置入擠壓模具內(nèi)，在外力作用下使增塑粉末通過(guò)一定幾何形狀的擠壓嘴擠出，成為各種管材、棒材及其他異形的半成品。影響擠壓過(guò)程的主要因素是增塑劑

21、的含量、預(yù)壓壓力、擠壓溫度和擠壓速度。 第41頁(yè)/共66頁(yè)第42頁(yè)/共66頁(yè)包套擠壓 熱擠壓能把熱壓和熱塑性加工結(jié)合在一起，從而獲得全致密的優(yōu)質(zhì)材料；但為了防止粉末或壓坯氧化，需要將它們裝入包套內(nèi)進(jìn)行熱擠壓。 包套的材質(zhì)必須滿足下列要求：包套材料在擠壓溫度下的剛性應(yīng)盡量接近被擠壓粉末，不與粉末發(fā)生反應(yīng)，并可通過(guò)酸洗或機(jī)械加工的方法去除掉。 采用這種工藝方法，可以獲得氣孔率接近零的制品，其效果可以同熱等靜壓相比。這種方法的缺點(diǎn)是只能獲得形狀極為簡(jiǎn)單的形材，如圓、橢圓、矩形等。 第43頁(yè)/共66頁(yè)粉漿澆注 在不施加外壓力的情況下，實(shí)現(xiàn)超硬材料或硬質(zhì)合金粉末成形的技術(shù)。其方法是將成形材料與水或其它液

22、體調(diào)成懸浮液漿并注入能夠吸收液體的石膏模內(nèi)；再?gòu)氖嗄Ｖ腥〕龈珊缘呐鲏K，并進(jìn)行烘干；粉漿澆注對(duì)于壓制性差的碳化物、硅化物、氮化物等粉末是特別有效的成形方法。也可降低制造較大而復(fù)雜的粉末冶金部件的成本。但粉漿澆注的生產(chǎn)周期長(zhǎng)，生產(chǎn)率低。 第44頁(yè)/共66頁(yè) a) b) c) d)圖 粉漿澆注工藝原理圖a)組合石膏模 b)粉漿澆注入模 c)吸收粉漿水分 d)成型注件第45頁(yè)/共66頁(yè)金屬粉末注射成型技術(shù)Metal Powder Injection Molding第46頁(yè)/共66頁(yè)金屬粉末注射成型技術(shù)(Metal Powder Injection Molding，簡(jiǎn)稱MIM)是將現(xiàn)代塑料注射成形技術(shù)

23、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)。已發(fā)展成為常規(guī)的硬質(zhì)合金制備技術(shù)。特點(diǎn)： 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(diǎn)，特別適合于大批量生產(chǎn)小型、復(fù)雜及具有特殊要求的金屬零件。 MIM技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)加工方法在技術(shù)上的不足或無(wú)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(zhǎng)。MIM工藝在零部件制造方面所具有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)可成型高度復(fù)雜的結(jié)構(gòu)零件。是包括硬質(zhì)合金在內(nèi)的零部件成形與加工技術(shù)的革命。金屬粉末注射成型技術(shù)第47頁(yè)/共66頁(yè)MIM技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 MIM工藝的出現(xiàn)為具有復(fù)雜形狀的高熔點(diǎn)、難加工的超硬材料和硬質(zhì)合金材料的推廣應(yīng)用帶來(lái)了

24、契機(jī)。 已工業(yè)化生產(chǎn)的硬質(zhì)合金制品包括：硬質(zhì)合金刀具、微型鉆頭、離心器、噴嘴、各種泵用零件、活塞、過(guò)濾器、各種體育用品、紡織機(jī)械用導(dǎo)線器、高爾夫球頭、表帶、表殼等。第48頁(yè)/共66頁(yè)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-注射柱塞成型原理第49頁(yè)/共66頁(yè)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)或熱分解的方法將粘結(jié)劑脫除，最后經(jīng)燒結(jié)致密化得到最終產(chǎn)品?；炝希喊呀饘俜勰┡c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?dòng)性，進(jìn)而影響最終材料的密度及其

25、它性能。注射成型：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。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(guò)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。燒結(jié)：使多孔的脫脂毛坯致密化成為具有一定組織和性能的制品。許多情況下，燒結(jié)工藝對(duì)最終制品的金相組織和性能有決定性的影響。MIM的主要工藝步驟 第50頁(yè)/共66頁(yè)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(dòng)性以適合注射成型和維持坯塊形狀這兩個(gè)最基本的職能，它還應(yīng)具有易于脫除、無(wú)污染、無(wú)毒性、成本合理等

26、特點(diǎn)。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(dòng)性好，易脫去；高分子組元粘高，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。粘結(jié)劑第51頁(yè)/共66頁(yè) 熱塑性體系：石蠟基粘結(jié)劑是最早使用，而且至今仍有競(jìng)爭(zhēng)力的粘結(jié)劑休系。主要由石蠟與聚烯烴組成。如HDPE，LDPE，PP，PS，EVA，PEEA，POM/PE等。熱塑性粘結(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(huì)導(dǎo)致脫脂慢、裝載量低。 熱固性體系：

27、熱固性粘結(jié)劑在脫脂時(shí)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(shí)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(lái)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(shí)間長(zhǎng)、脫脂慢、溶脹等缺陷。粘結(jié)劑體系第52頁(yè)/共66頁(yè)混煉是將金屬粉末與粘結(jié)劑混合得到均勻喂料的過(guò)程。喂料的性質(zhì)決定了最終注射成形產(chǎn)品的性能。MIM喂料的混煉是在熱效應(yīng)和剪切力的聯(lián)合作用下完成的。混料溫度不能太高，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

28、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?；鞜挼姆椒ㄒ话闶窍燃尤敫呷埸c(diǎn)組元熔化，然后降溫，加入低熔點(diǎn)組元，然后分批加入金屬粉末。這樣能防止低熔點(diǎn)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?；鞜挼?3頁(yè)/共66頁(yè) 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(shí)間）被稱為注射成型工藝的“三大工藝條件”。注射成型工藝條件 第54頁(yè)/共66頁(yè)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(dòng)性、充模等工藝條件。第55頁(yè)/共66頁(yè)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(dòng)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(shí)得以補(bǔ)料，尺寸準(zhǔn)確，表面光潔，有利于消除氣泡。保壓時(shí)間一般0.32分鐘，特厚制品可達(dá)510分鐘。 注射速度與注射壓力、溫度、模口尺寸等因素有關(guān)。注射速度慢不利于充模，生產(chǎn)效率低，注射速度過(guò)快易混入氣泡。需通過(guò)實(shí)際實(shí)驗(yàn)確定。 第56頁(yè)/共66頁(yè) 雙螺桿機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖：1 連接器2過(guò)濾器3料簡(jiǎn)4螺桿5加熱器6加料器7