CN113634750A - 一种高精度高质量的刀剪生产用粉末注射制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高精度高质量的刀剪生产用粉末注射制造方法，S1、材料混炼造粒：首先将合金粉末与粘结剂投入密炼机内进行均匀混合搅拌密炼，再将密炼完成后的混合材料投入造粒机中制粒，接着将制成的喂料收集并进行存储，本发明涉及粉末冶金技术领域；该高精度高质量的刀剪生产用粉末注射制造方法，通过在酸性气氛中催化脱脂去除大部分粘结剂，坯件保型性好，经后续高温烧结后成品组织的均匀性高、致密度好，物理性能可靠，精度高，同时明显降低了成品整体的加工成本，整体制程得到了缩短，实现了成品精度比铸造高，表面处理成本低，材料选择性高的效果，人员与设备也得到了大幅度的压缩。

Description

一种高精度高质量的刀剪生产用粉末注射制造方法
技术领域
本发明涉及粉末冶金技术领域，具体为一种高精度高质量的刀剪生产用粉末注射制造方法。
背景技术
金属粉末注射成型技术是一种将粉末冶金与塑料成形工艺相结合的新型制造工艺技术。它是先将所选粉末与粘结剂进行混合，然后将混合料进行制粒再注射成形所需要的形状。聚合物将其粘性流动的特征赋予混合料，而有助于成形、模腔填充和粉末装填的均匀性。成形以后排除粘结剂，再对脱脂坯进行烧结。有的烧结产品还可能要进行进一步致密化处理、热处理或机加工。烧结产品不仅具有与塑料注射成形法所得制品一样的复杂形状和高精度，而且具有与锻件接近的物理、化学与机械性能，这样的技术特点使得该工艺技术特别适合大批量生产小型、精密、三维形状复杂以及具有特殊性能要求的金属零部件的制造。
现有的刀剪成型加工方法加工的成品精度较低，需加工后再进行处理，整体工艺人员配置以及设备投入数量较大，相应成本较高，产品外观均匀如一控制较难，最终产品性能由于工艺原因有所降低，产品生产周期长，产量低。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高精度高质量的刀剪生产用粉末注射制造方法，解决了现有的刀剪成型加工方法加工的成品精度较低，需加工后再进行处理，整体工艺人员配置以及设备投入数量较大，相应成本较高，产品外观均匀如一控制较难的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高精度高质量的刀剪生产用粉末注射制造方法，具体包括以下步骤：
S1、材料混炼造粒：首先将合金粉末与粘结剂投入密炼机内进行均匀混合搅拌密炼，再将密炼完成后的混合材料投入造粒机中制粒，接着将制成的喂料收集并进行存储；
S2、注射成型：此时将制成切粒的混合材料加入注射机内，同时将需要进行制造的刀体同步放入注射机的模具内，由注射机将混合材料注射至刀体表面，实现成型，并得到所需形状的生胚；
S3、催化脱脂：将刀剪胚体在酸性气氛进行催化脱脂，温度110～130℃，时间2～10h；
S4、真空高温烧结：将脱脂胚放置在真空烧结炉内进行高温烧结，烧结温度为1200～1500℃，保温时间1～3h，保温结束后完强制冷却得到成型刀胚；
S5、整形后加工：将成型刀胚从真空烧结炉中取出，再对其进行整形与热处理，处理完成后，对成型刀胚表面进行清理与抛光，接着对成型刀胚进行开刃得到成品刀具。
优选的，所述S1中合金粉末按质量百分比包括：Mo：1.5％-4.7％，V：2.6.0％-6.0％和Cr：15％-17％，余量为Fe。
优选的，所述S1中混合材料为粉末状，粘结剂按质量百分比包括：POM：80％-90％，PP：3％-15％和晶形蜡：5％-7％。
优选的，所述S1中密炼机对合金粉末与粘结剂进行密炼时，温度为190℃，密炼时间为45min，搅拌转速为13-17转/min。
优选的，所述S3催化脱脂所用酸为硝酸或草酸中的一种。
优选的，所述S4中真空烧结低温阶段200～600℃对胚体进行负压热脱脂，烧结炉底部固定安装有一个独立冷凝容器，以实现对粘结剂的冷凝收集，同时通过调节冷凝速度可控制粘结剂脱除速度。
优选的，所述S5中成型刀胚可通过瓷抛与喷砂进行表面清理与抛光。
(三)有益效果
本发明提供了一种高精度高质量的刀剪生产用粉末注射制造方法。与现有技术相比，具备以下有益效果：该高精度高质量的刀剪生产用粉末注射制造方法，通过在S3、催化脱脂：将刀剪胚体在酸性气氛进行催化脱脂，温度110～130℃，时间2～10h；S4、真空高温烧结：将脱脂胚放置在真空烧结炉内进行高温烧结，烧结温度为1200～1500℃，保温时间1～3h，保温结束后完强制冷却得到成型刀胚；S5、整形后加工：将成型刀胚从真空烧结炉中取出，再对其进行整形与热处理，处理完成后，对成型刀胚表面进行清理与抛光，接着对成型刀胚进行开刃得到成品刀具，通过在酸性气氛中催化脱脂去除大部分粘结剂，坯件保型性好，经后续高温烧结后成品组织的均匀性高、致密度好，物理性能可靠，精度高，同时明显降低了成品整体的加工成本，整体制程得到了缩短，再将脱脂胚放置在真空烧结炉内进行高温烧结，并在保温结束后完强制冷却，实现成品的净成型和高产出，减少对成品的切削加工，降低制造方法对小尺寸成品复杂结构的加工难度，实现了成品精度比铸造高，表面处理成本低，材料选择性高的效果，减少材料浪费，人员与设备也得到了大幅度的压缩。
附图说明
图1为本发明粉末注射制造的工艺流程图；
图2为本发明粉末注射制造综合指数的对比表图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明实施例提供一种技术方案：一种高精度高质量的刀剪生产用粉末注射制造方法，具体包括以下步骤：
S1、材料混炼造粒：首先将合金粉末与粘结剂投入密炼机内进行均匀混合搅拌密炼，再将密炼完成后的混合材料投入造粒机中制粒，接着将制成的喂料收集并进行存储；
S2、注射成型：此时将制成切粒的混合材料加入注射机内，同时将需要进行制造的刀体同步放入注射机的模具内，由注射机将混合材料注射至刀体表面，实现成型，并得到所需形状的生胚；
S3、催化脱脂：将刀剪胚体在酸性气氛进行催化脱脂，温度110～130℃，时间2～10h；
S4、真空高温烧结：将脱脂胚放置在真空烧结炉内进行高温烧结，烧结温度为1200～1500℃，保温时间1～3h，保温结束后完强制冷却得到成型刀胚；
S5、整形后加工：将成型刀胚从真空烧结炉中取出，再对其进行整形与热处理，处理完成后，对成型刀胚表面进行清理与抛光，接着对成型刀胚进行开刃得到成品刀具。
本发明中，S1中合金粉末按质量百分比包括：Mo：1.5％-4.7％，V：2.6.0％-6.0％和Cr：15％-17％，余量为Fe。
本发明中，S1中混合材料为粉末状，粘结剂按质量百分比包括：POM：80％-90％，PP：3％-15％和晶形蜡：5％-7％。
本发明中，S1中密炼机对合金粉末与粘结剂进行密炼时，温度为190℃，密炼时间为45min，搅拌转速为13-17转/min。
本发明中，S3催化脱脂所用酸为硝酸或草酸中的一种。
本发明中，S4中真空烧结低温阶段200～600℃对胚体进行负压热脱脂，烧结炉底部固定安装有一个独立冷凝容器，以实现对粘结剂的冷凝收集，同时通过调节冷凝速度可控制粘结剂脱除速度。
本发明中，S5中成型刀胚可通过瓷抛与喷砂进行表面清理与抛光。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
对比实验
某刀剪成型加工方法，分别采用粉末注射制造方法与现有刀剪成型加工方法进行综合对比实验，由图2可知，粉末注射制造方法综合指数为0.9(综合指数越高，综合生产效率越高)，现有刀剪成型加工方法综合指数为0.6(综合指数越高，综合生产效率越高)，本发明粉末注射制造方法其综合使用效果远高于现有刀剪成型加工方法综合使用效果。
综上所述，通过在酸性气氛中催化脱脂去除大部分粘结剂，坯件保型性好，经后续高温烧结后成品组织的均匀性高、致密度好，物理性能可靠，精度高，同时明显降低了成品整体的加工成本，整体制程得到了缩短，再将脱脂胚放置在真空烧结炉内进行高温烧结，并在保温结束后完强制冷却，实现成品的净成型和高产出，减少对成品的切削加工，降低制造方法对小尺寸成品复杂结构的加工难度，实现了成品精度比铸造高，表面处理成本低，材料选择性高的效果，减少材料浪费，人员与设备也得到了大幅度的压缩。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种高精度高质量的刀剪生产用粉末注射制造方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、材料混炼造粒：首先将合金粉末与粘结剂投入密炼机内进行均匀混合搅拌密炼，再将密炼完成后的混合材料投入造粒机中制粒，接着将制成的喂料收集并进行存储；
S2、注射成型：此时将制成切粒的混合材料加入注射机内，同时将需要进行制造的刀体同步放入注射机的模具内，由注射机将混合材料注射至刀体表面，实现成型，并得到所需形状的生胚；
S3、催化脱脂：将刀剪胚体在酸性气氛进行催化脱脂，温度110～130℃，时间2～10h；
S4、真空高温烧结：将脱脂胚放置在真空烧结炉内进行高温烧结，烧结温度为1200～1500℃，保温时间1～3h，保温结束后完强制冷却得到成型刀胚；
S5、整形后加工：将成型刀胚从真空烧结炉中取出，再对其进行整形与热处理，处理完成后，对成型刀胚表面进行清理与抛光，接着对成型刀胚进行开刃得到成品刀具。
2.根据权利要求1所述的一种高精度高质量的刀剪生产用粉末注射制造方法，其特征在于：所述S1中合金粉末按质量百分比包括：Mo：1.5％-4.7％，V：2.6.0％-6.0％和Cr：15％-17％，余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的一种高精度高质量的刀剪生产用粉末注射制造方法，其特征在于：所述S1中混合材料为粉末状，粘结剂按质量百分比包括：POM：80％-90％，PP：3％-15％和晶形蜡：5％-7％。
4.根据权利要求1所述的一种高精度高质量的刀剪生产用粉末注射制造方法，其特征在于：所述S1中密炼机对合金粉末与粘结剂进行密炼时，温度为190℃，密炼时间为45min，搅拌转速为13-17转/min。
5.根据权利要求1所述的一种高精度高质量的刀剪生产用粉末注射制造方法，其特征在于：所述S3催化脱脂所用酸为硝酸或草酸中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种高精度高质量的刀剪生产用粉末注射制造方法，其特征在于：所述S4中真空烧结低温阶段200～600℃对胚体进行负压热脱脂，烧结炉底部固定安装有一个独立冷凝容器，以实现对粘结剂的冷凝收集，同时通过调节冷凝速度可控制粘结剂脱除速度。
7.根据权利要求1所述的一种高精度高质量的刀剪生产用粉末注射制造方法，其特征在于：所述S5中成型刀胚可通过瓷抛与喷砂进行表面清理与抛光。
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