日本MIM工业产品发展迅速
金属粉末注射成型技术(Metal Powder Injection Molding,简称MIM)是将现代塑料喷射成形技术引入粉末冶金领域而形成的一门新型粉末冶金近净形成形技术。其基本工艺过程是:首先将固体粉末与有机粘结剂均匀混练,经制粒后在加热塑化状态下(~150℃)用喷射成形机注入模腔内固化成形,然后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除,经烧结致密化得到终产品。与传统工艺相比,具有精度高、组织均匀、性能优异,生产成本低等特点,其产品广泛应用于电子信息工程、生物医用器械、办公设备、汽车、机械、五金、体育器械、钟表业、兵工及航空航天等工业领域。因此,国际上普遍认为该技术的发展将会导致零部件成形与加工技术的一场革命,被誉为“当今热门的零部件成形技术”和“21世纪的成形技术”。
美国加州Parmatech公司于1973年发明,八十年代初欧洲许多以及日本也都投入极大精力开始研究该技术,并得到迅速推广。特别是八十年代中期,这项技术实现产业化以来更获得突飞猛进的发展,每年都以惊人的速度递增。到目前为止,美国、西欧、日本等十多个和地区有一百多家公司从事该工艺技术的产品开发、研制与销售工作。日本在竞争上十分积极,并且表现突出,许多大型株式会社均参与MIM工业的推广,这些公司包括有太平洋金属、三菱制钢、川崎制铁、神户制钢、住友矿山、精工——爱普生、大同特殊钢等。目前日本有四十多家从事MIM产业的公司,其MIM工业产品的销售总值早已超过欧洲并直追美国。到目前为止,已有百余家公司从事该项技术的产品开发、研制与销售工作,MIM技术也因此成为新型制造业中为活跃的前沿技术领域,被世界冶金行业的开拓性技术,代表着粉末冶金技术发展的主方向。


金属粉末增塑挤压成型与注射成形工艺比较
粉末冶金技术发展到今天已经有了不少的分支和不同的工艺,在这其中zui具有代表性的两种工艺非增塑挤压成型和注射成形莫属了,虽然同属于粉末冶金,但是它们又有很多不同,今天就让小编带大家一起来了解一下吧。
先来看看金属粉末增塑挤压成形工艺,这是一种在金属粉末包套挤压等工艺的基础上发展而来的,可以在较低的温度下对具有优良流动性的铜、钨、硬质合金、高熔点金属间化合物以及陶瓷材料进行挤压成形的新工艺。目前该工艺已经有了的连续挤压设备。该工艺过程使用的物料是添加了一定量增速剂的具有优良流动性的金属粉末。利用该工艺生产的坯件,在经过干燥、烧结之后就可以成为终成品了。
再来看一下另外一种新型的金属零部件成形工艺—金属注射成形。它是将传统的粉末冶金和现代塑料注塑技术相结合并依托于粘结剂配方研发和喂料生产技术的一种近净成形工艺。它是一种发展历史久远但发展速度缓慢的成形工艺,该工艺的基本流程就是将金属粉末和粘结剂的混合物在一定的温度和压力条件xia注入特定的模腔中得到接近终产品尺寸和形状的坯件,再对坯件进行脱粘、烧结得到具备一定机械性能的终成品的过程。
通过以上的描述可以看出,粉末增塑挤压成形与注射成形有很多相同的优点,所以近几年这两种工艺都得到了迅猛发展,两者共同的优点总结一下有四点:近净成形,都可以一次成形接近制品终形状的坯件;利用传统的铸造、机加工等防范难以生产的形状的金属制品,尤其是小型复杂零件和细长零件的成形中占有很大优势;可适用的材料范围都相当广泛,一些用常规办法不好制备成品的材料都可以采用此两种方法;该两种方法可以作为新材料及其产品的新的研发方法。
两者一个显著共同点是都要使用粘结剂。从粘结剂的选用及配方上来看,两者采用的粘结剂都可以归为三大体系,蜡基、jia基纤维素基和塑基,用量上也差不多,都在在8%~20%的质量比范围。从工艺上来看,都要在坯件成形以后进行粘结剂的脱除。
但是两者也有很明显的不同,在原料上,增塑挤压成形使用的金属粉末粒度变化区间比较大,从几微米到几百微米都可以使用;而金属注射成形对金属粉末的要求比较高,粉末的粒度一般在0.5-20微米之间,对粉末制备方法和粉末形状有着更高的要求,因此成形后的制品更致密,烧结时收缩率小,尺寸精度更高。
如果要说两者的差异的话,成形设备和物料受力的的不同是其另外一个显著的区别,增塑挤压成形采用的是螺杆挤压成形机,物料处于两向压缩和一向挤出拉伸的变形,其中的挤压力一般不会超过300Mpa;而注射成形采用的注射成形机,在成形过程中物料受到的是三向压应力,其变形是三向力的压缩变形。
通过两者共同点和不同点的比较,我们认识到,两者都是当今粉末冶金技术新的发展方向,都可以在成形难加工材料的小尺寸复杂形状制品方面发挥优势,如果在精密度要求不是特别高的情况下可以采用增塑挤压成形工艺以降低生产成本,而精密度要求高的制品的成形则只能通过对粉末粒度要求严格的金属粉末注射成形来实现。



MIM和CIM是粉末注射成形工艺的两大分支。其中MIM是发展早也成熟的一个分支,被称为21世界热门的零部件成形技术,它也的确没有辜负这样一个荣誉,其产业不断发展和壮大,并拥有了专门的金属注射成形生产设备。现在粉末注射成型工艺一出现第三大分支:AIM,MIM粉末冶金,即铝合金注射成型。近年来,随着金属注射成形工艺的不断成熟和普及,人们也越来越关注铝合金这种具有优异功能的特殊复合金属,因铝合金种类繁多,性质差异较大,表面极易被氧化的特点,精密粉末冶金,其在注射成形方面与普通金属或合金要求是不同的,于是才会出现专门的AIM——铝合金注射成形。
任何一个工艺要想发展,形成一种产业,必须要通过生产设备的改进和升级来为企业提高生产效率,AIM也不例外,zui初它是没有的设备的,传统粉末冶金和注塑行业通用生产设备以及金属注射成形设备的都曾被用于该工艺中。但是它有其的原料特点,那些非生产设备都无法很好满足其正常生产需要,即使勉强可以使用制品的质量也大打折扣。
AIM生产设备(主要是混炼造粒设备和注射设备)的研究是近几年才开始的,因为铝合金注射成形技术是非常的一门技术,国内对其研究也是刚刚开始,目前南京科技大学对此领域研究较早较多并已经取得一定研究成果,东莞粉末冶金,在领域的水平可以达到。由于铝合金粉末的摩擦系数比普通金属粉末和陶瓷粉末都要小,因此就混炼设备和注射设备来讲,原则上是可以与其共用的。
随着AIM企业对生产效率和设备自动化,加工连续化程度以及设备性能等要求的提高,的铝合金注射成形混炼机、造粒机及注射机的研究开始被众多机械设备制造商提上日程。
目前国内已有少数几家机械设备制造商通过与高等院校合作的方式,在AIM生产设备的研发生产方面取得了初步的成效,金属粉末冶金,并在一些企业开始试用,其功能和特性还有待在以后的生产实践中不断摸索和改进,相信随着科技不断进步,这些生产设备也会朝着智能化、环保化、自动化发展。



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