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1、金属粉末注射成形技术及其在数控机床功能部件中的应用功能都件Funcli0nunils金属粉末注射成形技术及其在数控机床功能部件中的应用何新波①曲选辉①黄祖尧②胡荣远③(①北京科技大学材科学与工程学院,北京100083;②北京机床研究所,北京100102;③北京科大永兴电子信息材料技术有限公司,北京100083)摘要:概述了金属粉末注射成形技术主要工艺特点和技术优势.综述了金属粉末注射成形技术在国内外的研究与发展现状.明确了该技术在数控机床功能部件应用中要解决的关键问题.最后指出了金属粉末注射成形技术在我国的发展趋势.关键词:金属粉末注射成
2、型技术发展趋势MetaIPowdersInjectionTechniqueandltsApplicationinFunctionUnitsofCNCMachineToolsHEXinbo.QUXuanhui.HUANGZuyao.HURongyuan((~)SchoolofMaterialandEngineering.UniversityofScienceandTechnologyBeijing.Beijing100083.CHN;(~)BeijingMachineToolResearchInstitute.Beijing100102.C
3、HN;③BeijingKedaYongxingITMaterialsTechnologyCo..Ltd..Beijing100083.CHN)1金属注射成形技术粉末注射成形技术(PowderInjectionMolding,简称PIM)是将现代塑料注射成形技术与传统粉末冶金工艺相结合而形成的一种新型粉末冶金近净成形技术.依所用的粉末类型又可分为:金属注射成形(MIM)和陶瓷注射成形(CIM).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"当今最热门的零部件近净成形技术",是装备制造业中,小型精密复杂零部件制造的
4、最佳选择.由于MIM比CIM技术常用,本文重点介绍MIM技术,其基本工艺过程如图1所示.首先将金属粉末?136?图1金属注射成形技术的主要工艺过程与有机粘结剂均匀混合并制成粒状喂料,在加热状态下用注射成形机将其注入模腔内冷凝成形,然后用化学溶解或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除,最后经烧结致密化得到最终产品.有时烧结产品可能还要进行进一步致密化处理,热处理或其它后续处理等.2金属注射成形技术的技术特点与优势由于MIM技术采用大量的粘结剂作为增强流动的手段,因此可以象塑料工业一样任意成形各种复杂形状的金属零件,这是传统粉末冶金模压工艺无法
5、实现的.其主要工艺特点有:(1)卓越的成形能力.MIM能一次成形形状复杂或薄壁的小型制品,无须或只须少量后续加工;(2)优良的材料性能.由于采用均匀散装的细粉,烧结密度可接近全致密,其显微组织细小均匀,性能可与锻造材料相比;(3)制品表面粗糙度好.在没有后续加工的情况下,MIM制品的表面粗糙度可达到R.3.2m;(4)尺寸精度高.尺寸公差一般为±0.3%～±0.5%,且批量零件的一致性好;(5)生产成本低.MIM混合料可反复使用,材料利用率接近100%,可以完全实现自动化连续作业,生产效率高;UU,一z,牛幕0朋(6)适用材料范围广.不但
6、能应用于基于粉末冶金工艺的传统材料,如钢,不锈钢,硬质合金和钨基重合金等,而且可以生产金属问化合物,钴基合金或金属基复合材料;(7)设备投资及生产能力扩大具有加和性特点.目前MIM技术主要适合于生产重量在0.2～200g且形状复杂的产品.对于大尺寸,简单形状的制品,MIM与传统成形工艺相比几乎没有竞争力.这主要与以下两方面的原因有关:第一,MIM工艺要求采用粒度较细的原料粉末,其价格较普通粉末贵,从而增加原料成本;第二,对于尺寸小的薄壁零件,MIM工艺脱脂时间较短,但是随着尺寸和壁厚的增大,脱脂时间将呈几何级数增加.这将大大限制了MIM产
7、品向大尺寸方向的发展.表1为MIM技术与传统成形工艺的成形特点比较.由表1可知,MIM技术具有很强的技术优势.总之,MIM技术可以高效率生产形状十分复杂的零部件,如带沟槽,横孔,交叉通孔,特殊外螺纹,加强筋板,凹台,盲孔的部件,壁厚变化比较大的部件,面带花纹和文字的部件等,从而可最大限度地实现零部件一体化.表1MIM技术与传统成形工艺比较表粉末注比较项目粉末冶金精密铸造机加工冲压射成形零件致密度～98%～94%～98%10o%10o%零件拉伸强度高低高高高零件表面粗糙度好中中好好零件微小化能力高中低中高零件薄壁能力高中中低高零件复杂程度高
8、低中高低零件设计宽容度高中中中低批量生产能力高高中中高适应材质范围大大中大中供货能力高高中低高3MIM技术的研究与发展现状现代MIM技术的研究开始于上世纪80年代.自从美国Parmatech公
