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微孔爆气器技术中微孔曝气机金属注塑件

  • 作者:许一明    来源:宜兴市官高水处理填料有限公司    时间:2016-08-05    点击:474
用注射成型制备具有微孔曝气机结构的金属粉末并不是新技术。但是,金属粉末微孔曝气机注射成型工艺(mim或pim)是新的概念二47481。在mim工艺中,将精细的金属粉末与粘结 剂混合制备下一阶段注射成型用的物料。粘结剂是聚合物、石蜡和其他添加剂等的塑料 混合物。成型之后,粘结剂相是将金属颗粒拢在一起的组分,在烧结之前通过化学萃取 或加热将其去掉,这一过程称为脱粘,是一种很慢的过程,以避免注塑件变形。与微孔曝气机注射成型类似,将超临界状态的气体如co2或者n2注入熔融物料中,然后使其溶于粘结剂中,粘结剂类似于具有流动性的塑料。随着物料裹挟着气体流过喷嘴,气泡成核, 流道边上形成泡孔。在熔体接触冷的模具表面时泡孔长大就停止了,这样就得到了整体 密实、无孔的表面,随后将所得注塑件脱粘、烧结,气体产生的孔就保留在了注塑件中,最终保留下来的微孔曝气机使注塑件减重,但并没有大幅度改变其性能。
mim料中用了两种类型的粘结剂:热固性的和热塑性的。热塑性粘结剂目前用得比较普遍。有一点对于粘结剂很重要,即其在液态熔融时气体溶解度要高,而在固态时 气体溶解度要低。此外,还需要考虑的是金属粉末的存在会改变塑料粘结剂的熔融行 为,而这可能影响气体计量过程。
金属粉末注射成型所用的金属粉末要粉碎到0. 5 ~25|xm的尺寸,成型的最佳尺寸 是2~8jwn。除了气体注射外,微孔曝气机金属的形成类似于微孔曝气机成型,两种工艺用的是同样的成型机。但是,机筒和螺杆要升级,以适应mim中所用的材料[49]。总的来说,粉末颗粒最有助于异相成核。
这种工艺得到的注塑件是一种金属注塑件,表面为密实的表层,而芯层具有小孔, 孔径为5~200flm。密实的表面是在烧结时形成的。这是因为在这一过程中所形成的差 表面最少,这得益于物料接触型腔壁时的快速冷却,且释放气体。在烧结过程中,金属颗粒间自然形成的小孔被消除了,在微孔曝气机结构中留下了气体产生的大孔。从物料消耗 看,这种工艺节省了大量的材料。
对试样的研究表明,所成型的微孔曝气机金属件内为多孔结构,在其上形成了密实的表层,表面粗糙度没有什么变化。这种技术有用于具有密实表面的微孔曝气机金属、陶瓷以及内 部双金属制品的潜力。
发明者建议将这种工艺用于珠宝、运动制品、轻质结构以及保温制品的生产
螺杆结构的设计类似于第7章中的螺杆。对于mim来说,螺杆压缩比小。微孔曝气机 mim螺杆仍然有五段:加料段、过渡段、计量段、自洁段和混合段[49]。2007年申请了 微孔曝气机金属粉末成型专用螺杆和机筒内混合器的专利。由于金属粉末螺杆的压缩比很小, 因此需要为气体混合和mim低剪切要求而控制剪切。
具有微孔曝气机结构的mim注塑件用的模具设计与常规的mim模具设计类似[5°]。粘结剂 的典型密度为lg/cm3,而金属颗粒的密度要大得多,约为8g/cm3。在0_ 2 ~0.6s的时间 内填充的注塑件会在浇口和薄截面处产生很高的剪切速率,达每秒数十万。因此,金属颗粒在流动方向改变的每个方向都会堆积,直到被粘结剂推动。由于金属较重,而且有 惰性,因此,需要更多的能量才能使其动起来。这些动能会使金属与粘结剂分离,而使注塑件烧结。粘结剂多的区域收缩大,而富金属的区域收缩小一些。泡孔内的气体压力 有助于推动金属运动,这样有助于解决充模过程中粘结剂和金属的分离问题。但是,模 具设计可能需要遵循类似于常规mim模具的准则:
1)平滑过渡,方向翻转突变要最小。对于角,使用转向销和光滑半径导流。流道

必须平滑过渡到浇口 ,以避免产生海绵效应,即富金属区将粘结剂挤向型腔。
2)                浇注时> 沿着型腔壁注射,以免金属与粘结剂分离。总的来说,不要将熔体直 接射向型腔壁和芯销,而是要沿着型腔壁注射熔体,形成好的熔体流动前沿,建立起 塞流。
3) 排气槽的深度仍然要名0.013mm,因为含气粘结剂的黏度更低,很容易渗漏 到排气槽中,导致分型面上或者其他排气处产生飞边。高速注射时,富气体粘结剂中更多气体和裹挟气体的排除以及低黏度物料的渗漏这两个问题要靠保持排气槽深 度一致来解决,但是要增加排气槽的宽度。所有模具嵌件和顶出销的制造精度都 是0.。。亏幽^
4}为了使粘结剂充分成核,浇口r寸要平衡设计,而且要大,避免所加物料过早 地将高热导率金属物料冷却。但是,型腔最厚截面处浇口的规律必须改变,因为粘结剂 中带有压力泡孔浇注时不希望有厚截面。全圆流道对微孔曝气机金属粉末注射成型仍然有效。
5)金属粉末具有磨蚀性,尤其在薄截面处,如浇口处。模具必须使用硬化钢,洛氏硬度为60~62hrc。采用d2钢制作浇口块和型腔,采用m2、a2、或cpm10v制作 主要的滑块,其他部件用钛-镍涂覆的h13钢制作
未经处理的低强度注塑件必须在不受拉伸、剪切和扭曲应力作用的条件下从模具中推出9这是因为mim工艺注射成型的微孔曝气机注塑件能承受大的压缩应力,但是强度低,弹性有限。所以,拉伸或者剪切应力会使其变形、开裂、产生残留应力。一般来说整个部件要均匀地推出及拔出型芯,需要多个推杆或者推板。与微孔曝气机注塑件的设计类似,脱模斜度需 要加大。高填充量65%~70% (体积分数)时mim物料所含金属粉料量大。金属填料是 不可压缩的,固化时紧密堆积,收缩很小。此外,微孔曝气机中的气压会推动注塑件,所以其长 大而不是收缩。因此,mim微孔曝气机注塑件的推出可能比常规mim注塑件困难得多。
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