OTEC 金屬粉末噴射成型MIM工件精密研磨拋光實例
分類：OTEC 精密拋光研磨
2010/11/17 12:08
金屬粉末噴射成型技術(MetalPowderInjectionMolding，簡稱MIM)
金屬粉末噴射成型技術(MetalPowderInjectionMolding，簡稱MIM)是將現代塑料噴射成形技術引入粉末冶金領 域而形成的一門新型粉末冶金近淨形成形技術。其基本工藝過程是：首先將固體粉末與有機粘結劑均勻混練，經制粒後在加熱塑化狀態下(~150℃)用噴射成形 機注入模腔內固化成形，然後用化學或熱分解的方法將成形坯中的粘結劑脫除，最後經燒結緻密化得到最終產品。與傳統工藝相比，具有精度高、組織均勻、性能優 異，生產成本低等特點，其產品廣泛應用於電子信息工程、生物醫療器械、辦公設備、汽車、機械、五金、體育器械、鐘錶業、兵器及航空航天等工業領域。因此，國際上普遍認為該技術的發展將會導致零部件成形與加工技術的一場革命，被譽為「當今最熱門的零部件成形技術」和「21世紀的成形技術」。
精密金屬粉末射出手機按鍵研磨拋光實例
研磨拋光前後處理比較:
金屬粉末噴射成型技術是集塑料成型工藝學、高分子化學、粉末冶金工藝學和金屬材料學等多學科透與交叉的產物，利用模具可 噴射成型坯件並通過燒結快速製造高密度、高精度、三維複雜形狀的結構零件，能夠快速準確地將設計思想物化為具有一定結構、功能特性的製品，並可直接批量生 產出零件，是製造技術行業一次新的變革。該工藝技術不僅具有常規粉末冶金工藝工序少、無切削或少切削、經濟效益高等優點，而且克服了傳統粉末冶金工藝制 品、材質不均勻、機械性能低、不易成型薄壁、複雜結構的缺點，特別適合於大批量生產小型、複雜以及具有特殊要求的金屬零件。工藝流程粘結劑→混煉→噴射成 形→脫脂→燒結→後處理。
粉末金屬粉末
MIM工藝所用金屬粉末顆粒尺寸一般在0.5~20μm；從理論上講，顆粒越細，比表面積也越大，易於成型和燒結。而傳統的粉末冶金工藝則採用大於40μm的較粗的粉末。
有機膠粘劑
有機膠粘劑作用是粘接金屬粉末顆粒，使混合料在噴射機料筒中加熱具有流變性和潤滑性，也就是說帶動粉末流動的載體。因此，粘接劑的選擇是整個粉末的載體。因此，粘拉選擇是整個粉末噴射成型的關鍵。對有機粘接劑要求：
有機膠粘劑作用是粘接金屬粉末顆粒，使混合料在噴射機料筒中加熱具有流變性和潤滑性，也就是說帶動粉末流動的載體。因此，粘接劑的選擇是整個粉末的載體。因此，粘拉選擇是整個粉末噴射成型的關鍵。對有機粘接劑要求：
1.用量少，用較少的粘接劑能使混合料產生較好的流變性；
2.不反應，在去除粘接劑的過程中與金屬粉末不起任何化學反應；
3.易去除，在製品內不殘留碳。 把 金屬粉末與有機粘接劑均勻摻混在一起，使各種原料 成為噴射成型用混合料。混合料的均勻程度直接影響其流動性，因而影響噴射成型工藝參數，以至最終材料的密度及其它性能。噴射成形本步工藝過程與塑料噴射成 型工藝過程在原理上是一致的，其設備條件也基本相同。在噴射成型過程中，混合料在噴射機料筒內被加熱成具有流變性的塑性物料，並在適當的噴射壓力下注入模 具中，成型出毛坯。噴射成型的毛坯的微觀上應均勻一致，從而使製品在燒結過程中均勻收縮。
萃取
成型毛坯在燒結前必須去除毛坯內所含有的有機粘接劑，該過程稱為萃取。萃取工藝必須保證粘接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，而不降低毛坯的強度。粘結劑的排除速率一般遵循擴散方程。燒結燒結能使多孔的脫脂毛坯收縮至密化成為具有一定組織和性能的製品。儘管製品的性能與燒結前的許多工藝因素有關，但在許多情況下，燒結工藝對最終製品的金相組織和性能有著很大、甚至決定性的影響。後處理對於尺寸要求較為精密的零件，需要進行必要的後處理。這工序與常規金屬製品的熱處理工序相同。
成型毛坯在燒結前必須去除毛坯內所含有的有機粘接劑，該過程稱為萃取。萃取工藝必須保證粘接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，而不降低毛坯的強度。粘結劑的排除速率一般遵循擴散方程。燒結燒結能使多孔的脫脂毛坯收縮至密化成為具有一定組織和性能的製品。儘管製品的性能與燒結前的許多工藝因素有關，但在許多情況下，燒結工藝對最終製品的金相組織和性能有著很大、甚至決定性的影響。後處理對於尺寸要求較為精密的零件，需要進行必要的後處理。這工序與常規金屬製品的熱處理工序相同。
MIM工藝的特點MIM工藝與其它加工工藝的對比
MIM使用的原料粉末粒徑在2-15μm，而傳統粉末冶金的原粉粉末粒徑大多在50-100μm。MIM工藝的成品密度高，原因是使用微細粉末。MIM工 藝具有傳統粉末冶金工藝的優點，而形狀上自由度高是傳統粉末冶金所不能達到的。傳統粉末冶金限於模具的強度和填充密度，形狀大多為二維圓柱型。
傳統的精密鑄造脫燥工藝為一種製作復 雜形狀產品極有效的技術，近年使用陶心輔助可以完成狹縫、深孔穴的成品，但是礙於陶心的強度，以及鑄液的流動性的限制，該工藝仍有某些技術上的困難。一般 而言，此工藝製造大、中型零件較為合適，小型而複雜形狀的零件則以MIM工藝較為合適。比較項目製造工藝MIM工藝傳統粉末冶金工藝粉末粒徑(μm)2- 1550-100相對密度(%)95-9880-85產品重量(g)小於或等於400克10-數百產品形狀三維複雜形狀二維簡單形狀機械性能優劣,MIM 製程和傳統粉末冶金法的比較壓鑄工藝用在鋁和鋅合金等熔點低、鑄液流動性良好的材料。此工藝的產品因材料的限制，其強度、耐磨性、耐蝕性均有限度。
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另外有EMAG ECM GmbH (ECM/PECM) 精微電化學加工技術在未來各種細微加工應用中佔有極大的優勢。該技術之優點係在於其加工能力與材料硬度無關，且能加工出微細及形狀複雜之表面結構，經由該製程加工後之產品表面具有粗糙度佳、無殘留應力及無裂縫產生等優良特性，常應用於航太、光電半導體、醫療器材、綠色能源、模具等產業上，本次研討會中特別邀請國內外知名學者及專家，介紹於精微電化學領域內之各種加工技術，可應用於燃料電池雙極板、生物晶片、微流體動壓軸承、微噴嘴、次世次流體分配閥元件、模具等產品加工上，機會難得，精彩可期。PECM為精密電化學切削的工程公司，其領先的技術，已在精密電化學切削領域達到量產化的水準。供顧客PECM精密電化學切削生產技術和客制化的製程設備。Electrochemical machining / pulse electrochemical machining / precise electrochemical machining. Electro chemical machining (ECM) is a method of removing metal by an electrochemical process. It is used for working extremely hard materials or materials ...
作為德國知名企業，埃馬克(EMAG)集團在齒輪、輪轂、轉向節等盤類零件加工方面一直不斷追求創新、高效，其倒置式車削中心不僅全球獨一無二，而且其在以車代磨工藝方面的研究和造詣也是首屈一指，其中EMAG VL3、VL5 和VSC 系列在連續切削和斷續切削方面都可以實現以車代磨，得到了國內外眾多客戶的普遍認可和廣泛使用。埃馬克(EMAG)車削中心VL 系列和VSC 系列作為埃馬克以車代磨技術的優秀代表，可加工直徑小于400mm 的各種盤類零件，不僅具有出色的表面加工質量、光潔度高，而且加工效率更勝一籌，速度非常快，且自動化程度也遠遠高于其他廠商的同類機床。而所有這些特質的誕生均來源于埃馬克諸多領先于行業一步的優秀技術和機床設計成果。 (1)採用人造大理石床身設計，減震性能和熱穩定性都非常好。埃馬克VL 系列和VSC 系列採用了高級礦物料澆鑄而成的車身，與灰鑄鐵床身相比，減震效果高出6-8 倍，床身靜動態平衡卓越，熱穩定性能出色，與傳統材料的床身相比，產品的表面光潔度好，刀具壽命更長。機床採用橋式框架結構，高架滑台安裝在床身上方並承載著立式主軸，所以受力非常均勻，剛性極佳。兩個回路的致冷機組可使機床溫度與環境溫度保持十分接近，從而消除了因溫度波動而引起的精度誤差。 (2)採用倒立式的機床設計，排屑非常方便，而且機床的導軌、光柵尺、主軸電機、帶套筒的主軸、刀塔、電器櫃等重要部件都在工作區的上方，落屑朝下，不會受到鐵屑的影響，因而對刀具壽命的提高及產品表面光潔度和幾何尺寸都非常有幫助。(3)機床配置了自動上下料系統，減少了人工操作的強度和誤差，減少了投資成本。(4)機床的主軸功率和扭矩都非常大，因此該機床既能做粗加工，也能做精加工，既可以硬車，也能做軟車，且都能滿足高精度、高表面質量的要求。用戶之前選用磨床對圖示零件進行加工。當得知EMAG 的VL5 機床“以車代磨”工藝後, 通過比較設備投資、日常生產消耗、加工效率等多方因素簽，用戶最終選擇了EMAG 的VL5，結果不僅達到預期的表面加工質量要求，內孔直徑公差達到Cmk1.67 以上。而且提高加工效率一倍多，極大的降低了工件成本。EMAG 埃馬克VL、VSC 系列加工的齒輪內孔不僅尺寸精度高, 表面光潔, 同時節約一半以上的投資成本。
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