2022年文献综述.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 文献综述最新金属粉末注射成型工艺进展概述1、引言将现代塑料注射成型技术引入到粉末冶金领域,不仅扩大注射成型技术的应用范畴 ,同时也推动粉末冶金工艺的进展；金属粉末注射成型工艺及其应用 ,对 材料挑选、 产品和模具的设计、 注射成型工艺过程及烧结工艺过程都进行了系统 的分析 ,同时具体介绍该工艺中金属粉末、粘结剂、注射成型装备和工艺模拟软 件等方面的进展趋势；2、金属注射成形技术金属注射成形 Metal Injection Molding, 简称 MIM 是一种从塑料注射成型行业中引伸出来的新型粉末冶金近技术,大家都知道塑料注射成形技术以低廉的价

2、格生产各类外形复杂的制品,但塑料制品强度却有限,为了改善性能 ,可以在塑料中加入金属或陶瓷粉末以获得强度较高、耐磨性好的产品, 多年来, 这一想法已演化为最大限度地提高固体粒子的含量并且在烧结过程中完全除去粘结剂使成形坯致密化；这种新的粉末冶金成型方式叫做金属注射成形；金属注射成形的基本工艺方法是： 第一选取符合 MIM 要求的金属粉末和粘结剂, 然后在肯定温度条件下采纳适当的方法将粉末和粘结剂混合匀称然后喂料,得的成形毛坯再经过脱脂处理烧结致密化的最终成品；3、 MIM 产业进展经制粒后在注射成形, 获1973 年,美国人 Weich 等组建了 Parmatech公司来特地从事 MIM 技术

3、的讨论和 产品开发工作,但此时 MIM 技术仍处于萌发状态, 知道的人少之又少； 直到 1979名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 年,公司产品在国际粉末冶金大会产品设计大赛中荣获两项大奖才引起工业界的重视；此后, MIM 应用技术的得到飞速的进展；当20 世纪 80-90 岁月,MIM 技术产业化进展进入快速进展期,在美国、 日本、欧洲等国家和地区都得到了广泛的应用；其中瑞士中高档手表的表壳70%用 MIM 工艺制造而成；美国政府也将MIM 技术列为美国经济进展和国家长期安全起至关重要作用的“ 国家关键技术” ；直到

4、 2007 年,全球 MIM 产品销售额达 10 亿美元；据国际权威部门统计,在将来几年 MIM 产业将会以超过 20%的幅度增长；由于国际先进国家对 MIM 技术的转让限制等因素,中国在开头只能进行自主研发,早在“ 七五”、“ 八五” 方案时期就将 MIM 技术讨论列入高新技术,后在“863”、“ 973” 方案的成形技术中又加大讨论力度；在 80 岁月中后期,国内的一些高校和讨论单位开头进行 MIM 技术的介绍和讨论,并在 90 岁月后期逐步有生产线的建成,开头工业化生产；直到 2006 年以后,随着德国 BASF 喂料在中国的有效推广, 新兴的 MIM 厂商绝大多数选用BASF 的 CA

5、TA-MOLD 喂料作为 MIM 原料进行 MIM 项目投资与建设；到目前为止,国内存在蜡基喂料体系脱脂方式：溶剂脱脂+热脱粘和德国 BASF 公司推广的聚甲醛喂料体系脱脂方式：酸催化脱脂 ；中国原创的蜡基喂料体系与国际上的蜡基喂料体系 在原理上是致的, 但是在喂料的品质稳固性方面有着明显的差距,在产业进展过程中给此类 MIM 企业带来了很大的困扰；随着MIM 产业的快速进展,催化脱脂技术在生产标准化程度、 生产效率、综合制造成本等方面的表现全面优于中国蜡基喂料体系；解决了中国MIM 行业产业化进展的瓶颈问题；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 7 页精选学习资料 - -

6、- - - - - - - 图一4、金属注射成形技术优点及其应用金属粉末注射成形突破了传统金属粉末模压成型工艺在产品外形上的限制,结合了粉末冶金与塑料注射成形两大技术的优点,同时由于塑料注射成形技术能大批量、高效率生产具有复杂不规章外形的零件：如外部切槽、外螺纹、交叉通孔、锥形外表、盲孔、凹台、加强筋,外表滚花等等4.1 MIM 技术的优点1直接成形几何外形复杂的零件,通常重量 0.1200g；2外表光滑度好、精度高,典型公差为0.05mm；3合金化敏捷性好,材料适用范畴广,制品致密度达 匀称,无内应力和偏析；95%99%,内部组织名师归纳总结 4生产自动化程度高,无污染,可实现连续大批量清洁

7、生产；第 3 页,共 7 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图二与传统工艺相比, MIM 技术具有精度高、组织匀称、性能优异、生产成本低等特点,制品被广泛应用于电子信息工程、生物医疗器械、办公设备、汽车、机械、五金、体育器械、钟表业、兵器及航空航天等工业领域；航空航天业有火箭喷嘴、 机翼铰链、 导弹尾翼、 涡轮叶片等高技术含量的产品,在汽车业有安全气囊组件、点火掌握锁部件、座椅部件、刹车装置部件等一般用品； 电子业有磁盘驱动器部件、电缆连接器、振子、电脑打印头等产品,在 军工业有地雷转子、枪扳机、穿甲弹心、准星座、集束箭弹小弹等武器核心 部件,在日用

8、品：表壳、表带、表扣、缝纫机零件、电动玩具零件等复杂部件；在机械行业有异形铣刀、切削工具、电开工具部件、微型齿轮、铰链等生产加工 部件；而在医疗器械方面也有牙矫形架、剪刀、镊子、手术刀等专业工具制品；图三名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5、 MIM 的基本工艺步骤及特点5.1 MIM 的基本工艺步骤MIM 的基本工艺步骤是：第一选取符合MIM 要求的金属粉末和黏结剂,然后在肯定温度下采纳适当的方法将粉末和黏结剂混合成匀称的喂料,经制粒后再注射成形,获得成形坯 成品 White Part；Green Part,再经过

9、脱脂处理后烧结致密化成为最终5.2 粉末注射成形技术的特点粉末注射成形技术的特点：粉末注射成形能像生产塑料制品一样,一次成形生产外形复杂的金属、陶瓷零部件；该工艺技术利用注射方法,保证物料充满模具型腔, 也就保证了零件高复杂结构的实现；以往在传统加工技术中, 对于复杂的零件,通常是先分别制作出单个零件,然后再组装；而在使用MIM 技术时,可以考虑整合成完整的单一零件,程序；这样大大削减了生产步骤, 简化了加工1与传统的机械加工、精密铸造相比,制品内部组织结构更匀称；与传统 粉末冶金压制烧结相比, 产品性能更优异, 产品 尺寸精度高, 外表光滑度好,不必进行再加工或只需少量精加工；金属注射成形工

10、艺可直接成形薄壁结构件,制品外形已能接 近或到达最终产品要求, 零件尺寸公差一般保持在0.10%0.30%水平,特殊对于降低难以进行机械加工的硬质合金的加 工成本、削减珍贵 金属的加工缺失特殊具有重要意义；2零部件几何外形的自由度高,制件各部分密度匀称、尺寸精度高,适于制造几何外形复杂、精度密高及具有特殊要求的小型零件 0.2200g；3合金化敏捷性好,对于过硬、过脆、难以切削的材料或原料铸造时有偏 析或污染的零件,可降低制造成本；4产品质量稳固、性能牢靠,制品的相对密度可达 渗碳、淬火、回火等热处理；95%100%,可进行5适用材料范畴宽,应用领域广,原材料利用率高,生产自动化程度高,工序简

11、洁,可连续大批量规模化生产； 生产过程无污染,为清洁工艺生产； MIM 名师归纳总结 技术使用的模具,其寿命与塑料注射成形模具相像；由于使用金属模具,MIM 第 5 页,共 7 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 适于零件的大批 量生产；由于利用注射机成形产品毛坯,极大地提高了生产效率,降低了成本,而且注射成形产品一样性好、重复性好,从而 为大批量和规模化工业生产供应了保证, 再者一模多腔可进一步提高效率和降低毛坯的成形成本； m,精度高,一般无需后续加工；6、连续烧结设备及其掌握技术MIM 脱脂与其他相关工艺有着很大的差异,大量的热脱脂讨论说明,热脱

12、脂的关键在于掌握温度在低温阶段150350慢速升温 1Cmin,不产变形或者缺陷,所以要求真守脱脂炉具有好的温度稳固性和匀称性；真空热 脱脂与气氛热脱脂相比较,真空压力低时,有利于黏结剂的挥发及分解物的 排出,所以脱脂速率大于常压下的气氛脱脂；随着金属注射成型技术的不断进展,其技术层面也越来越广,其中德国研制 开发一种快速催化脱脂技术；该技术对脱脂炉的要求较高,需要特地的耐酸 性的脱脂设备,设计炉子时要考虑环保问题；这种技术脱脂后的零件毛坯件 强度很低,极易损坏 实际上任何脱脂后的毛坯件强度都不高 ；并且在烧结 前总会有黏结刺残留住毛坯件中；这种情形下,削减产品的中问环节对提高 产品成品率起到

13、了相当重要的作用；金属注射成型零件经过脱脂炉后,通过一条密封的横向传送带送入连续烧结炉；零件在脱剩余的黏结剂和烧结过程中应防止振动,因此采纳特殊设计的 步进梁传送结构；烧结部分主要分为升温、烧结、冷却三段；升温段担负脱剩余黏结剂与预烧的作用,采纳Ni-cr 线圈作为加热元件,一般最高温度为800；烧结带承担了主要的烧结作用, 加热元件为丝,最高温度可达 l600oC；金属粉末注射成型零件在惰性或复原性气氛中进行烧结,生产中产生的废气由一个位于人口段的排气烟筒经燃烧后排出；冷却带设计为双层壁式水冷结构,冷却水流速及冷却水温度均可以手动调剂；烧结质量虽然与各个工序都有关系,但是最主要的仍是由温度的

14、匀称性和烧结工艺的稳固性打算的；所以,要求用于金属粉末注射成型的烧结设备具有特别好的温度匀称性,使得MIM 产品到达各向同性收缩,从而削减烧结变名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 形和提高产品精度；要求烧结炉密封性能好,漏气率小,保证所需温度和压力及气氛,从而实现烧结质密化；要求温度精确,掌握灵敏,可实现 MIM产品稳固的批量化生产；7、终止语近日在美国加州长滩举办的金属、陶瓷和硬质合金注射成型国际会议上,金属注射成型协会MIMA 主席 Matt Bulger 报告中称协会的大部分会员 77%估计今年业务将会连续增长； 来自 17 个国家的 120 名代表参与了此次会议；但是,猜测今年收入会增长的会员单位中,只有不到一半的公司表示在 2022年会增加工人,而超过一半的会员表示将增加资本投资；Bulger 称医疗和枪支应用是美国金属注射成型工业增长最快的市场；金属注射成型零件面临的最主要的挑战是全球竞争,原材料成本,以及更好的满意客户需求；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页