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1、粉末注射成形计算机模拟技术及其应用/代兵等∀77∀*粉末注射成形计算机模拟技术及其应用代兵,胡红军,张驰,曾英(重庆工学院材料科学与工程学院,重庆400050)摘要介绍了计算机模拟软件在粉末注射成形工艺中的应用,并对注射成形软件的模拟过程进行了描述。举例说明了计算机模拟软件在金属粉末注射成形工艺模拟实际生产中的意义。关键词金属粉末成形PIMsolver软件模拟TheApplicationoftheSimulationSoftwareinMetalPowerInjectionMoldingDAIBing,HUHongjun,ZHANGChi,ZEN
2、GYing(DepartmentofMaterialScienceandEngineering,ChongqingInstituteofTechnology,Chongqing400050)AbstractTheapplicationandnecessityofthesimulationsoftwareareintroducedinthispaper,andthesimulationsprocessesaboutmetalpowerinjectionmoldingaredescribed.Thesignificanceofsimulationsoftwareinth
3、eactualproductionofmetalpowerinjectionmoldingisillustratedbyexamples.Keywordsmetalinjectionmolding,PIMsolversoftware,simulation0前言传统的PIM工艺的主要过程是(见图1):首先将金属粉末与(有机物)为35%~55%的有机黏结剂均匀混炼,并制成粒金属粉末注射成形(MetalInjectionMoldingMIM)是一种状喂料;在加热状态下(100~180!)用注射成形机将熔融状喂源于传统塑料注射成形的新型粉末冶金近净形成形技术,由于料注
4、入冷模腔内成形,然后用化学或热分解的方法将成形坯中其在制作几何形状复杂、组织结构均匀、高性能近净形产品方面的黏结剂完全脱除,最后经烧结致密化得到最终产品[7~9]。具有独特的技术和经济优势而备受瞩目,被誉为当今最热门的零部件成形技术。该技术所能选用的材料体系十分广泛,包括普通钢(低碳钢、低合金钢)、不锈钢、工具钢、硬质合金、高密度合金、陶瓷材料、复合材料等,其应用领域涉及到航空航天、汽[1~3]车、电子、军械、医疗、日用品及机械等行业。但是在金属注射成形中,由于工艺参数的选择不当,往往容易产生缺陷,从而图1传统的PIM工艺流程影响注射坯件的最终质量。表1示出了粉末注射
5、成形坯件在注射过程中常见的缺陷及产生的原因。如何避免甚至防止这些缺其中注射成形阶段最为重要,因为制品的缺陷基本上是在陷的产生是急需解决的问题,制订合理的注射工艺参数是关系这一步引入的,如表面塌陷、内部缩孔、开裂、两相分离、变形翘注射成形产品质量的重要因素,合理的工艺参数必须同时考虑曲、分层、欠注等。而且,这些缺陷不能在脱脂和烧结阶段得到特定的模具结构和所采用的材料。国内已有少数工厂安装、建弥补。此外,生坯内部的残余应力还会在脱脂或烧结阶段得到立了金属粉末注射成形生产线,并生产出了粉末注射成形的产松弛,从而可能导致制品的变形或开裂。因此有必要研究成形品,但都存在尺寸波动较大
6、、产品性能不稳定等问题,造成金属工艺参数和模具设计对缺陷生成的影响,以获得质量合格的坯粉末注射成形产品的应用市场开发迟缓[4~6]。件。对于模具设计者来说,如果能在设计方案构思阶段预测出喂料熔体在型腔内的流动情况,尽早发现问题,修改设计图样,表1粉末注射成形坯件的常见缺陷及产生原因就能大大提高模具的设计水平和一次试模成功率。因此流动过缺陷种类产生缺陷的原因程CAE软件的出现,不仅是模具设计和制造上的一次变革,而欠注注射压力小,喂料粘度大,模具温度低,流动距离太长且对减少模具返修率、提高模具设计水平和注射坯件的质量都表面蛇形纹喷射具有重要的意义。计算机辅助设计和模拟下的P
7、IM工艺流程熔接线模具温度低见图2,通过对金属粉末注射成形过程进行计算机模拟,可从理浇口处波纹粘结剂与粉末两相分离论上弄清金属粉末注射成形喂料的各个组分所起的作用及其具飞边注射压力太大体数值的大小,以准确的数值来优化喂料的粉末装载量及黏结气孔注射压力太小,模具温度低,注射温度太高剂的配方,优化注射成形的工艺参数,正确设计出模具的型腔尺裂纹注射压力太小,冷却收缩不均匀寸,减少盲目的实验探索过程和实验消耗,缩短产品试制周期,*重庆市教委科学技术研究项目(KJ050603)代兵:男,硕士,现从事材料成形CAD/CAE/CAM软件
