光銘集團(tuán)今日分享金屬注射成型工作原理具體是怎么樣的

金屬注射成型分步驟工作原理詳解
1. 原料制備：金屬粉末與粘結(jié)劑的混合
金屬粉末選擇：材質(zhì)：常用不銹鋼（316L、17-4PH）、鈦合金、鈷鉻合金、鎢合金、銅合金等，粉末粒度通常為 5~20μm（遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)粉末冶金的 50~100μm），以保證燒結(jié)后的致密度。
要求：粉末需具有良好的流動性和球形度，球形粉末可減少混合時的孔隙，提升注射成型性能。
粘結(jié)劑配制：成分：主要由聚合物（如聚丙烯 PP、聚乙烯 PE）、增塑劑（如石蠟）、表面活性劑等組成，作用是賦予混合料可塑性和強(qiáng)度。粘結(jié)劑占比通常為 40%~60%（質(zhì)量比），需兼顧注射時的流動性和成型后的坯體強(qiáng)度。
混煉造粒：通過雙螺桿擠出機(jī)將金屬粉末與粘結(jié)劑在加熱條件下（通常 80~150℃）均勻混合，形成具有熱塑性的喂料（Feedstock）。
喂料經(jīng)冷卻、造粒后，制成直徑 3~5mm 的顆粒，便于后續(xù)注射成型（類似塑料粒子）。
2. 注射成型：復(fù)雜形狀的精準(zhǔn)復(fù)制
設(shè)備與模具：使用專用的MIM 注射成型機(jī)（或改造的塑料注射機(jī)），配備高精度模具（模具材料通常為工具鋼，需耐受高壓和磨損）。
成型過程：喂料加熱：顆粒喂料在料筒中加熱至熔融狀態(tài)（約 150~220℃），溫度需精確控制，避免粘結(jié)劑分解或金屬粉末氧化。
注射充模：通過螺桿擠壓將熔融喂料以高壓（50~150MPa）注入模具型腔，壓力和速度根據(jù)零件復(fù)雜度調(diào)整（如薄壁件需更高壓力）。
保壓與冷卻：注射完成后保持壓力一段時間（保壓），防止坯體收縮，隨后冷卻至室溫，模具開啟后得到金屬 - 粘結(jié)劑坯體（Green Part）。
關(guān)鍵控制：坯體尺寸需比最終零件大 15%~25%（預(yù)留脫脂和燒結(jié)收縮量），收縮率通過喂料成分和工藝參數(shù)（如溫度、壓力）精確計(jì)算。
3. 脫脂：去除粘結(jié)劑，形成多孔坯體
脫脂的目的是去除坯體中的大部分粘結(jié)劑，形成具有一定強(qiáng)度的多孔生坯（Brown Part），為后續(xù)燒結(jié)做準(zhǔn)備。常見脫脂方法包括：
溶劑脫脂（Solvent Debinding）：將坯體浸入有機(jī)溶劑（如庚烷、丙酮） 中，溶解部分粘結(jié)劑（通常去除 60%~80% 的聚合物和石蠟）。溶劑脫脂速度快（數(shù)小時），且可減少坯體開裂風(fēng)險（因溶劑僅溶解部分粘結(jié)劑，剩余粘結(jié)劑維持坯體形狀）。
熱脫脂（Thermal Debinding）：在加熱爐中（通常 100~600℃）逐步分解剩余粘結(jié)劑。需嚴(yán)格控制升溫速率（如 1~5℃/min），避免因粘結(jié)劑快速分解產(chǎn)生的氣體導(dǎo)致坯體鼓泡或開裂。熱脫脂時間較長（10~20 小時），常與溶劑脫脂結(jié)合使用（先溶劑后熱脫脂，即 “兩步法”）。
催化脫脂（Catalytic Debinding）：利用催化氣體（如硝酸、氨氣）與粘結(jié)劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，快速分解粘結(jié)劑（數(shù)小時），適合大批量生產(chǎn)。
脫脂后狀態(tài)：脫脂后的生坯強(qiáng)度較低，內(nèi)部形成連通孔隙（孔隙率約 40%~60%），需輕拿輕放，避免破損。
4. 燒結(jié)：金屬粉末致密化，形成最終零件
燒結(jié)過程：將脫脂生坯放入真空爐或保護(hù)氣氛爐（如氫氣、氮?dú)猓?中，加熱至金屬粉末熔點(diǎn)的 60%~90%（如不銹鋼燒結(jié)溫度約 1300~1400℃），保溫數(shù)小時。
燒結(jié)機(jī)理：擴(kuò)散結(jié)合：高溫下金屬原子擴(kuò)散，粉末顆粒間形成冶金結(jié)合，孔隙逐漸縮小。
致密化：通過顆粒重排、體積擴(kuò)散和晶界移動，坯體體積收縮，致密度可達(dá) 95%~99%（接近鍛件水平）。
關(guān)鍵控制：燒結(jié)溫度和保溫時間直接影響致密度和力學(xué)性能（如過高溫度會導(dǎo)致晶粒粗大，降低強(qiáng)度）。
保護(hù)氣氛需嚴(yán)格控制氧含量，防止金屬氧化（如不銹鋼燒結(jié)需高純氫氣保護(hù)）。
尺寸變化：燒結(jié)過程中坯體均勻收縮 15%~20%，最終尺寸與模具設(shè)計(jì)時的收縮補(bǔ)償量匹配，精度可達(dá) ±0.1%~±0.5%（如 10mm 零件誤差≤0.05mm）。
5. 后處理：性能優(yōu)化與表面精整
熱處理：對燒結(jié)后的零件進(jìn)行淬火、回火等處理，提升硬度和強(qiáng)度（如不銹鋼零件通過時效處理析出強(qiáng)化相）。
表面處理：根據(jù)需求進(jìn)行拋光、電鍍、鈍化、噴砂等，改善外觀或耐腐蝕性（如醫(yī)療器械零件需鏡面拋光）。
精度修正：對高精度零件進(jìn)行研磨、滾壓等機(jī)加工，進(jìn)一步降低表面粗糙度或修正尺寸（如齒輪齒面研磨）。

粉末冶金、金屬注射成型、粉末冶金齒輪

光銘集團(tuán)專注于金屬成形技術(shù)及耐磨材料的研發(fā)制造，主營產(chǎn)品包括金屬壓制成形及注射成形粉末冶金制品。 公司擁有一批高素質(zhì)人才隊(duì)伍，創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)源自國家部級直屬科院單位——廣州有色金屬研究院，具有豐富的的行業(yè)從業(yè)經(jīng)驗(yàn)和研發(fā)實(shí)力，為公司發(fā)展提供源源不斷的創(chuàng)新動力。公司先后榮獲得5項(xiàng)發(fā)明專利，30多項(xiàng)實(shí)用新型專利，通過IATF16949質(zhì)量管理體系、ISO9001-2015質(zhì)量管理體系、ISO14001環(huán)境管理體系、知識產(chǎn)權(quán)管理體系，并獲得國際商標(biāo)認(rèn)證，是廣東省創(chuàng)新型企業(yè)、廣州市科技小巨人企業(yè)、廣東省粉末冶金產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟理事單位、廣州市先進(jìn)粉末冶金集群促進(jìn)中心發(fā)起單位。