金屬粉末注射成型的脫脂和燒結(jié)工藝有哪些注意事項(xiàng)
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2025-09-29
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關(guān)鍵詞:金屬粉末注射成型的脫脂和燒結(jié)工藝有哪些注意事項(xiàng)
金屬粉末注射成型(
MIM)的脫脂與燒結(jié)工藝是決定最終產(chǎn)品性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié),需嚴(yán)格遵循以下注意事項(xiàng):
脫脂工藝注意事項(xiàng)
方法選擇與參數(shù)優(yōu)化
脫脂方式:通常采用溶劑脫脂+熱脫脂/催化脫脂兩步法。溶劑脫脂可形成連通孔隙,便于后續(xù)熱脫脂時(shí)氣體逸出;熱脫脂需在還原性或惰性氣氛中進(jìn)行,避免氧化。
溫度與時(shí)間控制:脫脂升溫速率需緩慢(通常≤5℃/min),避免局部過(guò)熱導(dǎo)致裂紋。溶劑脫脂時(shí)間需通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定,確保粘結(jié)劑完全溶解;熱脫脂需控制保溫時(shí)間,避免殘留粘結(jié)劑導(dǎo)致燒結(jié)缺陷。
氣氛與殘留物:脫脂氛圍需與材料兼容,如鈦合金需避免含氧環(huán)境;脫脂后需徹底清洗并干燥,確保無(wú)粘結(jié)劑殘留。
尺寸與變形控制
脫脂過(guò)程中易因粘結(jié)劑分解產(chǎn)生應(yīng)力,導(dǎo)致生坯變形。需通過(guò)優(yōu)化模具設(shè)計(jì)(如均勻壁厚、加強(qiáng)肋)、使用支撐結(jié)構(gòu)(如陶瓷托盤(pán))或調(diào)整脫脂曲線(xiàn)(如分段升溫)減少變形。例如,壁厚差異大的零件需設(shè)計(jì)過(guò)渡區(qū),避免收縮不均。
燒結(jié)工藝注意事項(xiàng)
溫度與氣氛控制
燒結(jié)溫度:需根據(jù)粉末特性(如粒度、成分)設(shè)定。例如,不銹鋼燒結(jié)溫度通常為1200-1350℃,高溫合金需更高溫度(如1400℃)以達(dá)到致密化;溫度過(guò)高可能導(dǎo)致晶粒粗化,過(guò)低則無(wú)法形成金屬鍵。
升溫速率與保溫時(shí)間:升溫速率需緩慢(如3-5℃/min),避免熱應(yīng)力開(kāi)裂;保溫時(shí)間需足夠(通常2-4小時(shí)),確保粉末顆粒間擴(kuò)散充分,達(dá)到95%以上相對(duì)密度。
氣氛選擇:真空或惰性氣氛可防止氧化;還原性氣氛(如氫氣)可去除殘留碳或氧化物,但需注意安全。
設(shè)備與裝爐方式
燒結(jié)爐均溫性:爐內(nèi)溫度均勻性需≤±5℃,避免局部過(guò)熱導(dǎo)致變形或開(kāi)裂。需定期校準(zhǔn)爐溫,并測(cè)試裝爐量對(duì)均溫性的影響。
支撐與排放:復(fù)雜形狀零件需使用專(zhuān)用支架或石墨墊片,減少重力導(dǎo)致的蠕變變形;零件間需保持足夠間距,避免相互接觸導(dǎo)致熱應(yīng)力集中。
質(zhì)量與精度控制
尺寸精度:燒結(jié)收縮率通常為13%-25%,需通過(guò)模具放大系數(shù)(K值)補(bǔ)償。例如,鐵基粉末的K值需根據(jù)粉末裝載量(如60%固含量)和燒結(jié)收縮率計(jì)算。
缺陷檢測(cè):燒結(jié)后需進(jìn)行外觀檢查(如裂紋、變形)、尺寸測(cè)量(如±0.3%精度)及性能測(cè)試(如硬度、密度、抗拉強(qiáng)度)。例如,表面滲碳發(fā)黑可能由爐子漏氣導(dǎo)致,需檢查爐體密封性。
后續(xù)處理
燒結(jié)后可能需整形、熱處理(如淬火、回火)或表面處理(如拋光、電鍍),以提升機(jī)械性能或外觀質(zhì)量。例如,高精度零件需通過(guò)CNC加工修正尺寸偏差。
綜合注意事項(xiàng)
材料與粘結(jié)劑匹配:粉末需高純度、無(wú)雜質(zhì),粒度分布均勻(如球形粉末更易致密化);粘結(jié)劑需與粉末相容,確保混煉后喂料流動(dòng)性(粘度≤100Pa·s)和均勻性。
工藝協(xié)同優(yōu)化:脫脂與燒結(jié)參數(shù)需與注射成型、混煉等前序工藝協(xié)同,例如喂料裝載量、注射壓力、模具溫度等需與脫脂曲線(xiàn)和燒結(jié)條件匹配。
設(shè)備維護(hù):定期檢查注塑機(jī)、脫脂爐、燒結(jié)爐的清潔度與性能,避免雜質(zhì)污染或設(shè)備故障導(dǎo)致缺陷。
通過(guò)嚴(yán)格遵循上述注意事項(xiàng),可有效控制MIM工藝中的變形、開(kāi)裂、密度不均等問(wèn)題,確保最終產(chǎn)品達(dá)到設(shè)計(jì)要求的高精度、高強(qiáng)度與高性能。