CN107309430A - 一种大型零部件金属粉末注射成型方法 - Google Patents

一种大型零部件金属粉末注射成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种大型零部件金属粉末注射成型方法，包括以下步骤a、将金属粉末和粘结剂混合均匀，然后制备成喂料颗粒；b、利用注塑成型机将喂料颗粒注射到模具中形成坯件；c、将坯件放入烧结炉中加热，随着烧结炉的升温脱去粘结剂，并在烧结炉进行第一次烧结；d、将经过第一次烧结的烧结件冷却至室温，然后翻转180°进行第二次烧结，出炉得到成品。本发明通过对脱去粘结剂的坯件进行二者烧结，并在进行二次烧结前先将烧结件翻转，使各部位的烧结收缩率一致，得到的成品不会产生裂纹和变形，整体密度均匀，致密度高于99.5％，且缩短了整体工艺流程，生产效率高，本发明适用于多种不同的金属原料，也适用于不同厚度的零部件，能够进行大批量生产。

Description

一种大型零部件金属粉末注射成型方法
技术领域
本发明涉及粉末冶金领域，尤其是一种型零部件金属粉末注射成型方法。
背景技术
金属注射成型技术(Metal Injection Molding，简称MIM)是一种从塑料注射成型行业中引申出来的新型粉末冶金成型技术。众所周知，塑料注射成型技术的生产价格低廉，能生产各种形状复杂的产品，但塑料制品强度不高，为了改善其性能，可通过在塑料原料中添加金属或陶瓷粉末来提高制品的强度和耐磨性。近年来，这一想法已经发展演变为最大限度得提高固体粒子的含量并且在随后的烧结过程中完全除去粘结剂使成型后的坯件致密化，即是金属注射成型技术。金属注射成型的基本工艺步骤是：首先选取符合MIM要求的金属粉末和粘结剂，在一定温度下采用适当的方法将金属粉末和粘结剂混合成均匀的喂料，然后经过制粒后注射成型，获得的成型坯经过脱脂处理后烧结致密化得到成品。
粉末注射成型技术具有能够一次成型出形状复杂的工件、尺寸精度高、易于实现高效率自动化生产等优点，特别适合大批量制造形状复杂、高精度、高性能的小型机械零件，已成为快速发展的新工艺。但目前金属注射成型技术基本上都用于生产小型机械零部件，而对于大型零部件(质量大于等于500g以上的产品)的生产存在以下问题：由于零部件较大、自重过重，重力的作用会使烧结制品底部出现裂纹、变形，甚至无法成型，严重影响烧结制品品质，废品率过高、生产效率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种适用于大型零部件生产的金属粉末成型注射方法，生产效率高、生产的产品品质良好、合格率高。
为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：一种大型零部件金属粉末注射成型方法，包括以下步骤：
a、将金属粉末和粘结剂混合均匀，然后制备成喂料颗粒；
b、利用注塑成型机将喂料颗粒注射到模具中形成坯件；
c、将坯件放入烧结炉中加热，随着烧结炉的升温脱去粘结剂，并在烧结炉进行第一次烧结；
d、将经过第一次烧结的烧结件冷却至室温，然后翻转180°进行第二次烧结，出炉得到成品。
进一步的是：步骤a中金属粉末的重量占比为89％～92％，粘结剂的重量占比为8％～11％，混合时间为40～60min，混合温度为325～350℃，制粒时的温度为180～200℃。
进一步的是：步骤b中注射喂料颗粒前对喂料颗粒进行加热，加热温度为250～300℃。
进一步的是：步骤b中注塑成型机的注射速度为40～50g/s，压力为60～70Mpa。
进一步的是：步骤c中进行第一次烧结时的烧结温度为1050～1150℃，烧结时间为0.5～1h，烧结炉的真空度为0.03～0.05Pa。
进一步的是：步骤d中进行第二次烧结时的烧结温度为1300～1350℃，烧结时间为2～2.5h，烧结炉的真空度为0.03～0.05Pa。
本发明的有益效果是：本发明通过对脱去粘结剂的坯件进行二次烧结，并在进行二次烧结前先将烧结件翻转，使各部位的烧结收缩率一致，得到的成品不会产生裂纹和变形，整体密度均匀，致密度能高于99.5％，且缩短了整体工艺流程，生产效率高，本发明适用于多种不同的金属原料，也适用于不同厚度的零部件，能够进行大批量生产。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合实施例对本发明进行进一步的说明。
本发明一种大型零部件金属粉末注射成型方法，包括以下步骤：
a、将金属粉末和粘结剂在180～200℃的温度下混合40～60min直至混合均匀，然后在180～200℃的温度下制备成喂料颗粒；金属粉末的重量占比为89％～92％，粘结剂的重量占比为8％～11％；金属粉末可根据不同的产品需求选用不同的原料，本发明适用于多种金属原料粉末，如不锈钢粉、铁粉、铜粉等；
b、利用注塑成型机将喂料颗粒注射到模具中形成坯件；注射喂料颗粒前对喂料颗粒进行加热，加热温度为250～300℃；注塑成型机的注射速度为40～50g/s，压力为60～70Mpa；
c、将坯件放入烧结炉中加热，随着烧结炉的升温脱去粘结剂，然后在烧结炉中对坯件进行第一次烧结，烧结温度为1050～1150℃，烧结时间为0.5～1h，烧结炉的真空度为0.03～0.05Pa；
d、由于含有金属粉末的大型零部件坯件的自重较重，受重力作用容易使底部出现裂纹或变形，本发明为了克服这一缺陷，将经过第一次烧结的烧结件翻转180°后进行第二次烧结，烧结温度为1300～1350℃，烧结时间为2～2.5h，烧结炉的真空度为0.03～0.05Pa；翻转进行二次烧结使得坯件的上下两端能均匀受力，不会因重力原因而使某一端的品质受损，二次烧结后的产品整体密度均匀；最后出炉得到成品。
实施例1
制备质量3kg的齿轮，取重量占比92％的不锈钢粉末和重量占比8％的粘结剂在340℃的温度下混合均匀，混合时间为55min，并在200℃的温度下制备成喂料颗粒；制粒完成后将喂料颗粒导入注塑成型机中，加热控温至250℃后注射到模具中形成坯件，注射时注射速度为50g/s，压力为60Mpa；注塑成型完成后将坯件放入烧结炉中加热至250～280℃以脱去粘结剂，然后在烧结炉中对坯件进行第一次烧结，烧结温度为1050℃，烧结炉真空度为0.03Pa，烧结时间1h，然后将经过第一次烧结的烧结件翻转180°，使烧结件的上下端位置与第一次烧结时相反，然后进行地二次烧结，烧结温度为1350℃，烧结炉真空度为0.05Pa，烧结时间2h，烧结完成后出炉得到的成品致密度达99.7％，成品没有裂纹与变形。
实施例2
制备质量600g的齿轮，取重量占比89％的不锈钢粉末和重量占比11％的粘结剂在350℃的温度下混合均匀，混合时间为50min，并在180℃的温度下制备成喂料颗粒；制粒完成后将喂料颗粒导入注塑成型机中，加热控温至300℃后注射到模具中形成坯件，注射时注射速度为50g/s，压力为60Mpa；注塑成型完成后将坯件放入烧结炉中加热至200～280℃以脱去粘结剂，然后在烧结炉中对坯件进行第一次烧结，烧结温度为1100℃，烧结炉真空度为0.03Pa，烧结时间0.8h，然后将经过第一次烧结的烧结件翻转180°，使烧结件的上下端位置与第一次烧结时相反，然后进行地二次烧结，烧结温度为1300℃，烧结炉真空度为0.03Pa，烧结时间2h，烧结完成后出炉得到的成品致密度达99.8％，成品没有裂纹与变形。
实施例3
制备质量800g的锤头，取重量占比92％的铁粉和重量占比8％的粘结剂在340℃的温度下混合均匀，混合时间为55min，并在200℃的温度下制备成喂料颗粒；制粒完成后将喂料颗粒导入注塑成型机中，加热控温至250℃后注射到模具中形成坯件，注射时注射速度为45g/s，压力为60Mpa；注塑成型完成后将坯件放入烧结炉中加热至280℃以脱去粘结剂，然后在烧结炉中对坯件进行第一次烧结，烧结温度为1150℃，烧结炉真空度为0.04Pa，烧结时间1h，然后将经过第一次烧结的烧结件翻转180°，使烧结件的上下端位置与第一次烧结时相反，然后进行地二次烧结，烧结温度为1320℃，烧结炉真空度为0.04Pa，烧结时间2h，烧结完成后出炉得到的成品致密度达99.6％，成品没有裂纹与变形。

Claims (6)

1.一种大型零部件金属粉末注射成型方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、将金属粉末和粘结剂混合均匀，然后制备成喂料颗粒；
b、利用注塑成型机将喂料颗粒注射到模具中形成坯件；
c、将坯件放入烧结炉中加热，随着烧结炉的升温脱去粘结剂，并在烧结炉进行第一次烧结；
d、将经过第一次烧结的烧结件冷却至室温，然后翻转180°进行第二次烧结，出炉得到成品。
2.如权利要求1所述的一种大型零部件金属粉末注射成型方法，其特征在于：步骤a中金属粉末的重量占比为89％～92％，粘结剂的重量占比为8％～11％，混合时间为40～60min，混合温度为325～350℃，制粒时的温度为180～200℃。
3.如权利要求1所述的一种大型零部件金属粉末注射成型方法，其特征在于：步骤b中注射喂料颗粒前对喂料颗粒进行加热，加热温度为250～300℃。
4.如权利要求1所述的一种大型零部件金属粉末注射成型方法，其特征在于：步骤b中注塑成型机的注射速度为40～50g/s，压力为60～70Mpa。
5.如权利要求1所述的一种大型零部件金属粉末注射成型方法，其特征在于：步骤c中进行第一次烧结时的烧结温度为1050～1150℃，烧结时间为0.5～1h，烧结炉的真空度为0.03～0.05Pa。
6.如权利要求1所述的一种大型零部件金属粉末注射成型方法，其特征在于：步骤d中进行第二次烧结时的烧结温度为1300～1350℃，烧结时间为2～2.5h，烧结炉的真空度为0.03～0.05Pa。
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